DE2905079A1

DE2905079A1 - Gasdetektor fuer kohlenwasserstoffdaempfe

Info

Publication number: DE2905079A1
Application number: DE19792905079
Authority: DE
Inventors: Arthur Edward Brewster
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: ITT Inc
Priority date: 1978-02-16
Filing date: 1979-02-10
Publication date: 1979-10-04
Also published as: ES477759A1; NL7901065A; CA1131732A; GB1604693A; US4264209A

Description

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Gasdetektor für Kohlenwasserstoffdämpfe

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zur Feststellung von Gasen und Dämpfen, insbesondere auf eine Anordnung zur Feststellung von entflammbaren Kohlenwasserstoffen.

In Wohnwagen, beweglichen Unterkünften und kleinen Booten werden zur Beheizung und Beleuchtung Flaschengase verwendet, z.B. Propan oder Butan. Dabei besteht dauernd die Gefahr, daß Gas durch Undichtigkeiten in den abgeschlossenen Raum entweicht. Solche Gase sind schwerer als Luft, bilden eine Schicht am Boden des Wohnraumes und können ein Feuer oder eine Explosion verursachen oder unter gewissen Umständen zur Erstickung der Bewohner führen. Die üblichen Detektoren vom Halbleitertyp sind ziemlich unempfindlich und sprechen auch auf andere Gase an. So sprechen solche Detektoren oftmals auf Tabakrauch oder auf die ausgeatmete Luft an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasdetektor zu schaffen, bei dem diese Nachteile überwunden werden oder auf ein Minimum beschränkt werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Gasdetektoranordnung verwendet, die eine Lichtquelle enthält, einen Lichtdetektor, der so angeordnet ist, daß das

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Licht von der Lichtquelle auf ihn fällt, ein optisches Filter mit einem Durchlaßband, entsprechend einem Absorptionsband des festzustellenden Gases und Mittel, um das Filter in den Lichtweg zwischen der Lichtquelle und dem Detektor hineinzuschwenken und wieder herauszuschwenken, wodurch der Detektor ein oszillierendes Signal erzeugt, dessen Amplitude der Konzentration des Gases entspricht.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Gasdetektoranordnung vorgeschlagen, die auf die Gegenwart eines bestimmten Gases anspricht, wobei die Anordnung eine Breitbandlientquelle enthält, einen Empfänger, auf den das Licht von der Lichtquelle fällt, ein · erstes optisches Filter mit einem Durchlaßband, entsprechend einem Absorptionsband des Gases, ein zweites optisches Filter mit einem Durchlaßband in einem Bereich des Spektrums, anschließend an das Absorptionsband, und oszillierende Mittel, um die Filter abwechselnd in den Lichtpfad zwischen der Lichtquelle und den Detektoren einzuschwenken und wieder herauszuschwenken, wobei der Detektor ein oszillierendes Signal mit einer Amplitude erzeugt, die der Konzentration des Gases im Lichtpfad entspricht.

Der Ausdruck "Licht", der hier verwendet wird, soll sowohl den infraroten Bereich, den sichtbaren Bereich und den ultravioletten Bereich des Spektrums umfassen.

Gase haben im allgemeinen Absorptionsspektren, die spezifisch für das Gas sind. Es ist daher meist möglich,

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für ein bestimmtes Gas aus dessen Spektrum ein schmales Band auszuwählen, in dem das Gas Licht stark absorbiert, aber andere Gase dies nicht tun. Wenn Licht durch die Zone gesandt wird, in der das Gas vermutet wird, und das Licht nur in dem ausgewählten schmalen Band beobachtet wird, wird die Anwesenheit des gewählten Gases durch eine Verminderung des hindurchfallenden Lichtes stgestellt, während andere Gase hierauf keinen Einfluß haben. Da die absorbierte Lichtmenge bei dieser spezifischen Wellenlänge proportional ai der Menge des vorhandenen Gases ist, kann der Lichtabfall, wie er durch einen Fotodetektor festgestellt wird, ein Maß für die Konzentration des Gases in der beobachteten Zone sein. Da es meist erforderlich ist, die Gegenwart eines giftigen Gases festzustellen, ist die erforderliche Empfindlichkeit des Systems sowohl vom Absorptionswert für das in Frage stehende Gas, als auch von der zulässigen Konzentration bestimmt, welche durch den Grad der Giftigkeit des Gases gegeben ist.

Standardwerte für die zulässige Konzentrationsgrenze für eine große Zahl von giftigen Gasen wurden beispielsweise durch die "American occupational Safety and Health Administration" herausgegeben.

Es ist jedoch klar, daß eine einfache Messung der Inten· sität des Lichtes, das eine bestimmte Zone durchquert, zu Fehlmessungen Anlaß geben kann, die auf Änderungen der Intensität der Lichtquelle, der Empfindlichkeit des Fotodetektors und dem Verstärkungsgrad des angeschlossenen Verstärkers beruhen. Fehlmessungen können

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auch hervorgerufen werden durch die Gegenwart von Störsubstanzen, die eine breitbandige Lichtschwächung hervorrufen, wie z.B. Nebel, Staubteilchen oder Niederschläge auf den optischen Fenstern. Vorzugsweise wird daher ein anderes, daneben liegendes spektrales Durch.!aßband dazu verwendet, als Vergleichswellenlänge zu dienen. Der Vergleich der Menge des hindurchfallenden Lichtes bei diesen beiden ausgewählten Wellenlängen ergibt ein Maß für die Absorption durch das festzustellende Gas, unabhängig von den vorgenannten Einflüssen, die auf beide Wellenlängen gleichermaßen einwirken.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der Figuren näher beschrieben werden.

Figur 1 zeigt schematisch die Gasdetektoranordnung gemäß der Erfindung.

In den Figuren 2 und 3 sind verschiedene Antriebssysteme für die Filter bei der Anordnung nach Figur 1 dargestellt.

Figur 4 zeigt das Verfahren zur Filterabstimmung.

Figur 5 zeigt einen geeigneten Verstärkerschaltkreis zur Verwendung bei der Anordnung von Figur 1.

Die Gasdetektoranordnung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, ist in einem Gehäuse 11 angeordnet, das einen relati ν schweren Bodenteil 12 hat, dessen Mittelteil so

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ausgenommen ist, daß er einen sphärischen Spiegel 13 aufnehmen kann. Das Gehäuse hat öffnungen 14, welche das Hindurchtreten des Gases erlauben und die beim Gebrauch am Boden der Unterkunft angeordnet werden, wo entzündliche Gase verwendet werden.

Eine Lichtquelle 15 ist in der Nähe des Krümmungsmittelpunktes des sphärischen Spiegels 13 angeordnet, und zwar geringfügig versetzt gegenüber der Spiegelachse. Das erhaltene Bild ist daher gleichfalls versetzt an eine Stelle, wo die Schwinganordnung 16 für das Filter und der Fotodetektor 17 angeordnet werden können. In dem Zwischenraum zwischen dem Spiegel und den anderen optischen Bauteilen, welche der umgebenden Atmosphäre zugänglich sind, tritt die Lichtabsorption ein. Das von der LichtquelIe ausgehende Licht durchquert diese Zone zweimal, bis es zum Fotodetektor gelangt. Ein Kollimator 18 kann dazu verwendet werden, das Licht auf den Detektor 17 zu fokussieren. Der obere Teil 19 des Gehäuses enthält eine Batterie, einen Detektorverstärker und eine Alarmvorrichtung.

Die Gasdetektoranordnung wird normalerweise bei Infrarotwellenlängen betrieben, so daß ein rückseitig versilberter Glasspiegel nicht verwendet werden kann, da das Glas Licht solcher Wellenlängen ni cht durchläßt. Da die erforderlicheGenauigkeit der reflektierenden Oberfläche eine Funktion der Betriebswellenlänge ist, können Spiegel zur Verwendung im Infraroten von wesentlich niedrigerer Qualität sein, als sie für sichtbares Licht erforderlich sind. Der Spiegel kann daher

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in einer einfachen ausgedrehten sphärischen Ausnehmung in der Grundplatte des Instrumentes bestehen, wobei die Nachbehandlung aus einem kurzen Polieren von Hand mit einem Tuch und Metallpolitur besteht. Die Qualität des Spiegels braucht nicht besser zu sein, als daß sie dazu ausreicht, den größten Teil des einfallenden Lichtes zurückzuwerfen. Da mittels des Objektives eine gleichmäßige Beleuchtung des Fotodetektors 17 erzielt wird, muß darauf geachtet werden, daß Unregelmäßigkeiten bei der Emission der Lichtquelle 15 nicht zu genau auf dem Fotodetektor abgebildet werden. Bei manchen Anwendungen kann der Spiegel aus einem Kunststoffpreßteil bestehen, das mit einem geeigneten reflektierenden Oberzug versehen ist.

Die Schwinganordnung 16 enthält ein Paar von Filtern, die nebeneinander auf einem mechanischen Schwinger so angeordnet sind, daß durch die oszillierende Bewegung zuerst das eine Filter und dann das andere in den Lichtpfad geschwenkt wird. Durch einen elektronischen Oszillator werden das Resonanzglied und die Filter in dauernder Vibration gehalten. Das eine Filter, das als das Absorptionsfilter Fl bezeichnet wird, ist so abgestimmt, daß es Licht einer begrenzten Bandbreite hindurchläßt, deren Mitte bei der gewählten optischen Wellenlänge liegt, bei der das Licht durch das zu ermittelnde Gas absorbiert wird. Das andere Filter F2 ist auf eine geeignete Vergleichswellenlänge abgestimmt, bei der das Gas kein Licht absorbiert und welches durch die Gegenwart von anderen Gasen nicht beeinflußt wird. Durch die kontinuierliche Vibration der Filter wird abwechselnd immer die erste Wellenlänge und dann die zweite

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Wellenlänge hindurchgelassen. Der Ausgangswert des Fotodetektors 17 ist bestimmt durch die Lichtmenge, welche den Pfad in jedem Moment durchquert, so daß jede Ungleichheit der Lichtübertragung bei den beiden Wellenlängen eine Wechselstromwelle erzeugt, die eine Amplitude hat, welche proportional der Verschiedenheit der beiden Lichtströme ist und deren Frequenz und Phase mit den^ der Filterschwingvorrichtung übereinstimmt.

Bei der Abwesenheit des festzustellenden Gases ist die Lichtübertragung bei den beiden Wellenlängen gleich und die Wechselstromkomponente des Detektors ist Null. Es können Abgleichmittel vorgesehen sein, um diesen Zustand zu erreichen. Das Vorhandensein von Gas beeinflußt das Licht bei der Absorptionswellenlänge, aber nicht bei der Vergleichswellenlänge, so daß eine Signalungleichheit erzeugt wird, welche verstärkt wird und den Alarm auslöst.

Die Anordnung, die eben beschrieben wurde, ist dazu bestimmt, Propan und Butan festzustellen, beides Gase, die schwerer als Luft sind. Die optische Achse der Anordnung wurde daher vertikal angeordnet, so daß der Spiegel in der Nähe des Fußbodens angeordnet ist, und die Grundplatte des Instrumentes ist so geformt, daß sie das Eintreten von Gas aus jeder Richtung erleichtert.

Figur 2 zeigt eine Anordnung zur Erzeugung der oszillierenden Bewegung der Filter Fl und F2. Die Filter sind auf einem Träger 28 angeordnet, der an einer Blattfeder 21 befestigt ist, dessen anderes Ende an der

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Halterung 22 befestigt ist. Das andere Ende des Trägers trägt einen Stabmagneten 23, dessen äußere Fläche kurvenförmig ausgebildet ist, wobei sich der Kurvenradius aus dem Abstand des Magneten von der Halterung 22 ergibt. Die Schwingung der Feder 21 ist begrenzt durch die Anschläge 24, gegen welche der Träger bei den weitesten Ausschlägen anstößt. Die Anordnung wird angetrieben durch einen dreipoligen Elektromagneten 26, der gegenüber dem Stabmagneten 23 angeordnet ist, und der mit Wechselstrom von.einer Frequenz gespeist wird, die der Resonanzfrequenz der Kombination aus der tragenden Blattfeder, den Anschlägen, zusammen mit dem Magneten 23 und den Filtern, entspricht.

Der dreipolige Antriebsmagnet 26 kann vorteilhaft aus einem Niederfrequenztransformator mit einem Obersetzungsverhältnis von 1 : 1 bestehen, dessen Kern entsprechend bogenförmig ausgeschnitten ist. Der Elektromagnet ist so angeordnet, daß ein Luftspalt von etwa 1 mm zwischen den Polspitzen und dem Anker 23 besteht. Die Tragfeder ist verhältnismäßig schwach, so daß sich eine geringe Rückstellkraft ergibt, so daß die in dem Anker 23 gespeicherte Energie durch die Beschleunigung über den Polspitzen im wesentlichen dazu verbraucht wird, um die federnden Anschläge niederzudrücken, und die so gespeicherte Energie wieder dazu verwendet wird, den Anker in Richtung auf die Polspitzen zu beschleunigen, unterstützt durch den geringen Antriebsstrom in den Spulen. Der Q-Wert des mechanischen Resonanzsystems ist so gewählt, daß nur etwa 20 mW erforderlich sind, um die kontinuierliche

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Schwingung aufrechtzuerhalten. Das mechanische Resonanzsystem ist eng an einen elektronischen Oszillator gekoppelt und dient als frequenzbestimmendes Element. Es entstehen auf diese Weise keine Synchronisierungsprobleme.

Das Absorptionsfilter Fl kann ein Interferenzfilter sein mit einer Bandbreite von 2%, deren Mitte bei 3,35 ,um liegt, der bevorzugten Absorptionswellenlänge für Propan. Die Vergleichswellenlänge ist bestimmt durch ein gleiches Filter F2, dessen Absorptionsmittelpunkt beispielsweise bei 3,95 ,um liegt. Die Auswahl der Absorptions- und der Vergleichswellenlänge hat Rückwirkungen auf die Wahl der übrigen Komponenten des optischen Systems Beim vorliegenden Beispiel ist es nicht möglich, eine billige Glühfadenprojektionslampe als Lichtquelle zu nehmen, da das gewöhnliche Glas Wellenlängen von etwa 2,5/um nicht hindurchläßt. Die Absorptionsgrenze von Quarz liegt jedoch etwa bei 4,7,um, so daß die Üblichen Quarzhalogenlampen verwendet werden können.

Die Auswahl des Fotodetektors ist gleichfalls durch die Betriebswellenlänge begrenzt. Obwohl Ergebnisse erzielt wurden unter Verwendung eines keramischen pyroelektrischen Fotodetektors, der nicht wellenlängenabhängig ist, wird jedoch bevorzugt ein Fotodetektor mit Bleiselenid verwendet, der eine etwas größere Empfindlichkeit hat bei wesentlich niedrigeren Kosten. Es ist nicht möglich, diesen Fotodetektor durch eine noch billigere Bleisulfidzelle zu ersetzen, wenn der Detektor für Propan oder

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Butan ausgelegt ist, da sich seine Empfindlichkeit

nicht weit genug in den Infrarotbereich hinein erstreckt, um für die verwendete Wellenlänge empfindlich zu sein.

Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Schwingan-5 Ordnung für die Filter.

Bei dieser Anordnung wird eine Schleife eines Drahtes von hoher Festigkeit, z.B. eines Stahldrahtes, verwendet, der an einem Ende 29 fest eingespannt ist. Er verläuft dann rund um eine frei drehbare Scheibe 32, bevor er mit seinem anderen Ende in der Nähe des ersten Befestigungspunktes befestigt ist, wo ein geeignetes Mittel 33 zur Einstellung der Zugspannung vorgesehen ist, so daß die Resonanzfrequenz des Systems eingestellt werden kann. Die Anordnung ergibt so ein Paar von parallelen Drähten gleicher Länge, welche infolge der Scheibe auch die gleiche Spannung haben, so daß sie beide dieselbe Resonanzfrequenz haben. Die beiden Befestigungsstellen 29 und 33 sind elektrisch voneinander isoliert und dienen als Eingangsanschlüsse für eine geeignete Antriebswelle.

Die Scheibe 32 ist ebenfalls isoliert, so daß ein Kurzschluß der Antriebswelle vermieden wird.

Die Schwingfilteranordnung ist so angebracht, daß sie das Paar von Drähten überbrückt, wie dargestellt, und zwar in der Mitte der Drähte, wo die Schwingamplitude ein Maximum hat. Diese überbrückung ist ebenfalls isoliert, so daß kein Kurzschluß der Antriebswelle stattfindet.

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Die Resonanzdrähte werden von einem Magnetsystem 34 umfaßt, welches magnetische Kraftlinien erzeugt, die im rechten Winkel zur Richtung der Drähte verlaufen, und bei dem die Polaritäten so gewählt sind, daß ein Antriebsstrom durch die Schleife verläuft, und die auf die beiden Drähte einwirkenden Kräfte so gerichtet sind, daß beide in dieselbe Richtung abgelenkt werden, wobei di·' ^cilter mitgenommen werden. Dies ist ein Unterschied zu dem ursprünglichen Duddel1-Oszilloskop, bei dem das Magnetfeld so angeordnet ist, daß die Bewegungen nach entgegengesetzten Richtungen verlaufen, so daß der Winkel eines Spiegels, der an den beiden Drähten angebracht ist, verändert wird. Im vorliegenden Falle ist die Seitenbewegung nicht von einer Winkeländerung begleitet. Der aus zwei Drähten bestehende Träger ergibt eine genaue Einstellung des Filterwinkels und der Lage der Filter, während genügend Freiheit für die gewünschte seitliche Bewegung besteht.

Bei der Abwesenheit von festzustellendem Gas ist die Lichtmenge, die durch die beiden Filter Fl und F2 hindurchgeht, vorzugsweise ausgeglichen. Die Justierung kann erfolgen durch eine Filteranordnung, wie sie in den Figuren 4a bis 4i dargestellt ist, wobei der Lichtpfad senkrecht zur Papieroberfläche verläuft. Beim normalen Schwingvorgang schwingen die Filter von einer Seite auf die andere Seite relativ zu der optischen öffnung, so daß zuerst das Vergleichsfilter F2 (Figuren 4a, 4d und 4g) und dann das Absorptionsfilter Fl (Figuren 4c, 4f und 4i) dem Lichtstrahl ausgesetzt werden. Zwischen diesen beiden Extremen (Figuren 4b, 4e und 4h) nimmt die Schwingvorrichtung eine Zwischenstellung ein, bei der ein Filter allmählich das andere

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ersetzt und dabei eine neutrale Position durchschritten wird, bei der das optische Fenster momentan gleich viel von den beiden Filtern überdeckt wird. Dies ist bei den Anordnungen nach den Figuren 4d bis 4f der Fall, wo das optische Fenster während des ganzen Schwingzyklus voll geöffnet ist.

Die Filter erstrecken sich jedoch über die Abmessungen des optischen Fensters hinaus und haben Masken 51, die im oberen Viertel des Vergleichsfilters F2 und im unteren Viertel des Absorptionsfilters Fl liegen. Der gleiche Effekt kann auch durch Versetzen der Filter erreicht werden, jedoch eine größere Genauigkeit beim Betrieb wird erzielt, wenn die Kanten der Masken kurvenförmig ausgebildet sind, so daß sie genau dem Bogen entsprechen, der von den vibrierenden Filtern durchlaufen wird, wie dies dargestellt ist. In der ausgeglichenen Stellung hat keine der Masken einen wesentlichen Einfluß auf das optische Fenster.

Die Justierung wird dadurch erreicht, daß die ganze Vibratoreinheit, einschließlich des Antriebselektromagneten, nach oben oder nach unten bezüglich des optischen Fensters bewegt wird. Wenn die Vibratoreinheit nach unten verschoben wird, wie dies in den Figuren 4a bis 4c der Fall ist, tritt eine teilweise Abdeckung des Fensters während des Durchganges des Filters F2 ein, aber nicht während des Durchganges des Filters Fl. Wenn die Einheit nach oben verschoben wird, wie dies in den Figuren 4g bis 4i dargestellt ist, tritt der umgekehrte Fall ein. Durch eine geeignete Verschiebung der Vibratoreinheit kann dieser Maskierungseffekt dazu verwendet

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werden, statische Differenzen bei Uoertragung des Lichtes bei den beiden Wellenlängen zu kompensieren, wobei die Justierung in der Weise vorgenommen wird, daß bei nicht vorhandenem Gas der Fotodetektor ein Minimum an Ausgangsleistung abgibt. Ein Verfahren zur Herstellung der Maske 51 besteht darin, daß ein undurchsichtiger überzug auf das Doppelfiltersubstrat aufgebracht wird, oder daß eine perforierte Maske aufgelegt wird, die durch Ausstanzen oder Fotoatzen erzeugt wurde. In der Praxis braucht der Maskenbereich nicht größer zu sein, als daß er ausreicht, um die gröbste statische Ungleichheit auszugleichen, die sich aus der Kombination der Toleranzen aller optischen Komponenten ergibt, was meist weniger als 25 % - wie oben angegeben - der Fall sein wird.

Als weitere Möglichkeit des Ausgleichsverfahrens ergibt sich, daß die Maskenkanten so geformt sein können, daß kritische Änderungen im Gleichgewicht ausgeglichen werden können, die in den verschiedenen Phasen der Schwingung auftreten, beispielsweise durch nicht gleichmäßige Beleuchtung oder Empfindlichkeitsänderung längs der Oberfläche des Fotodetektors, jedoch sind solche Feinheiten nur bei Anordnungen mit der höchsten Genauigkei t erforderli eh.

Die Antriebsschaltung für den Vibrator, die in Figur 5 dargestellt ist, stellt einen einfachen Transistoroszillator mit zwei Resonanzkreisen dar. Die Rückkopplung wird bewirkt durch einen Niederfrequenztransformator

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mit einem Obersetzungsverhältnis von 1 : 1, der auch den Antreibselektromagneten versorgt, wie dies zuvor beschrieben wurde. Beim Betrieb erzeugt der magnetisch polarisierte Vibratoranker eine elektromotorische Kraft, die auf die Schaltung in der Weise einwirkt, daß die Schwingung fest an die mechanische Resonanz gekoppelt wird. Dadurch wird vermieden, daß bei Temperatureinwirkungen oder Änderungen der Versorgungsspannung der elektronische Oszillator die Synchronisation mit dem mechanischen Vibrator verliert. Tatsächlich ist die Kopplung so eng, daß dann, wenn der Vibrator physikalisch angehalten wird, der Schaltkreis aufhört zu schwingen.

Außerdem ist die Schwingung selbsterregend beim Einschalten. Der Betrieb bei mechanischer Resonanz ergibt rainimale Kraftverluste.

An den Fotodetektor schließt sich ein zweistufiger wechselstromgekoppelter Verstärker mit zwei Operationsverstärkern OAl und 0A2 an.

Die synchrone Gleichrichtung bei einer Welle bei Ungleichgewicht wird durch den Schalter Sl bewirkt. Dies kann mit dem einen Teil eines vierfachen bilateralen COS/MOS-Schalters erzielt werden, aber auch mit einer geeigneten FET-Vorrichtung. Die Schaltrechteckwelle wird aus dem Vibratorantriebsoszi1lator durch eine geeignete Phasenschieberschaltung mit nachfolgendem Rechteckverstärker 0A4 erhalten. Die Phaseneinstellung ist deswegen vorhanden, damit der Fotodetektor ersetzt werden kann, weil eine BleiselenidzelIe eine Ausgangsleistung

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abgibt, die proportional zur Beleuchtung ist, während die keramische pyroelektrische Zelle eine Ausgangsleistung abgibt, die proportional zur finderungsrate der Beleuchtung ist, d.h. im Quadrat zur Vibrationsphase steht. Bei manchen Anwendungen kann diese Einstellung entfallen, und die Phase durch geeignete Wahl der Bauelementawerte festgelegt werden.

Der Ausgang des Synchronschalters Sl speist einen einfachen RC-Integrator und daher auch den nicht invertierten Eingang des Schwellwertdetektors und Rechteckgleichrichters 0A3. Dieser Eingang wird normalerweise auf einem Gleichspannungspotential von etwa +6 V gehalten, und zwar durch den Schalter Sl, mittels eines Paares von Widerständen, die unmittelbar vor Sl liegen. Der invertierte Eingang wird im Potential angehoben durch eine Widerstandskette, welche das Potentiometer enthält, mit dem die Empfindlichkeitsschwelle eingestellt werden kann. Dieses Potentiometer wird so eingestellt, daß der invertierte Eingang von 0A3 geringfügig positiver ist als der nicht invertierte Eingang. In diesem Zustand liegt der Ausgang von 0A3 dicht bei der negativen Versorgungsspannung und der Transistor T2 ist gesperrt.

In Gegenwart des festzustellenden Gases entsteht ein, Ungleichgewicht in der Wellenform am Ausgang des Fotodetektorverstärkers, wobei die Einschaltphase des Schalters Sl so verläuft, daß die aufeinanderfolgenden positiven Halbwellen der Welle hindurchgehen und den Ladungszustand des Integratorkondensators erhöhen. In bekannter

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Weise steigt das Potential dieses Kondensators auf einen Mittelwert der aufeinanderfolgenden Impulse über die Integrationszeit, so daß eine genaue Reproduktion der Ungleichgewichtsamplitude erzielt wird, trotz des Vorhandenseins eines Rauschens des Fotodetektors oder anderer nicht synchroner Störungen. Wenn die Ungleichgewichtsamplitude so groß wird, daß der nicht invertierte Eingang von 0A3 positiv gegenüber dem invertierten Eingang wird, so wird der Ausgang von 0A3 unmittelbar auf das positive Versorgungspotential geschaltet, so daß der Transistor T2 geöffnet wird und die Alarmvor richtung betätigt wird.

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Claims

Patentanwalt

Dip!.-Phys. Leo Thul

Stuttgart

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Deutsche ITT Industries GmbH, Freiburg

An s ρ r ü c h e

Gasdetektoranordnung, da d ure h · g e k en η ζ e i c h η e t, dad eine Lichtquelle (15) vorgesehen ist, ein Lichtdetektor (17), der so angeordnet ist, daß das Licht von der Lichtquelle (15) auf ihn fällt, ein optisches Filter (Fl) mit einem Durchlaßband entsprechend dem Absorptionsband des Gases und Mittel (16), um das Filter (Fl) periodisch in den Lichtpfad zwischen der Lichtquelle (15) und dem Detektor (17) zu schwenken, zur Erzeugung eines oszillierenden Signals, dessen Amplitude der Konzentration des Gases entspricht.
2.) Gasdetektoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine breitbandige Lichtquelle (15) verwendet wird, und daß ein zweites optisches Filter (F2) verwendet wird, das ein Durchlaßband in einem im Spektrum an das Absorptionsband des ersten Filters (Fl) anschließenden Teil hat und daß ein Schwingmittel (16) vorgesehen ist, um die beiden Filter (Fl, F2) abwechselnd in den Lichtpfad zwischen den Detektor (17) und die Lichtquelle (15) zu bringen.
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Gehäuses (11) angeordnet ist und an der Innenseite einen konkaven Spiegel (13) trägt, ein kappenförmiges Teil (19), das an dem anderen Ende des Gehäuses (11) angeordnet ist, in dem eine Lichtquelle (15) und ein Fotodetektor (17) angeordnet sind, wobei Lichtquelle (15) und Fotodetektor (17) so angeordnet sind, daß das Licht von der Lichtquell'· (15) durch den Spiegel (13) auf den Detektor (17) reflektiert wird, und daß eine oszillierende Filteranordnung (16) im Lichtpfad zwischen der Lichtquelle (15) und dem Detektor (17) angeordnet ist, so daß das den Detektor erreichende Licht moduliert wird, wobei die Amplitude der Modulation der Konzentration des Kohlenwasserstoffdampfes in der Atmosphäre entspricht.
8.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (21) längs ihrer Längsachse verschiebbar angeordnet ist, und das erste (Fl) und das zweite Filter (F2) nebeneinander angeordnet sind und beide Filter (Fl, F2) so maskiert sind, daß durch Verschiebung der Anordnung längs der Achse der Blattfeder (21) bei Abwesenheit von Kohlenwasserstoffdampf die effektive optische Öffnung jedes Filters während des Durchganges des Lichtstrahles so variiert wird, daß gleiche Lichtsignale durch das erste (Fl) und das zweite Filter (F2) erhalten werden.
9.) Schwingfilteranordnung für ein fotometrisches Instrument, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung

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3.) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingmittel (16) eine relativ weiche Blattfeder (21) enthalten, an der die Filter (Fl, F2) montiert sind, und elektromagnetische Mittel (26), um die Blattfeder (21) zwischen gefederten Anschlägen (24) zum Schwingen zu bringen.

4.) Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Mittel (25) einen dreipoligen Elektromagneten enthalten, der mit einem an der Blattfeder (21) angeordneten Anker (23) zusammenarbeitet.

5.) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingmittel (16) ein Paar von gespannten Drähten (31) enthalten, an denen die Filter (Fl, F2) montiert sind, und elektromagnetische Mittel (34), um die Drähte (31) zum Schwingen zu bringen.

6.) Anordnung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Lichtpfad zwischen der Lichtquelle (15) und dem Detektor (17) ein an der Vorderseite versilberter Spiegel (13) angeordnet ist.

7.) Gasdetektor zur Feststellung der Anwesenheit von entflammbaren Kohlenwasserstoffdämpfen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse (11) vorgesehen ist, das mit Öffnungen (14) versehen ist, durch welche die Atmosphäre, die den Dampf enthält, zirkulieren kann, ein Bodenteil (12), das an einem Ende des

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eine relativ weiche Feder (21) enthält, eine Filteranordnung (Fl, F2), die auf der Feder (21) montiert ist und die ein erstes (Fl) und ein zweites Filter (F2) trägt, die nebeneinander angeordnet sind, einen Anker (23) aus ferromagnetischem Material, der mit der Filteranordnung (Fl, F2) verbunden ist, einen Elektromagneten (26) mit Polen, die in der Nähe des Ankers (23) angeordnet sind, so daß beim Speisen des Elektromagneten (26) mit Wechselstrom der Anker (23) in Schwingung gerät, wobei die Filteranordnung (Fl, F2) so schwingt, daß die beiden Filter (Fl, F2) abwechselnd in einen Lichtpfad geschwenkt werden.

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