Endress+Hauser J22 Technische Information Seite 5

J22 TDLAS-Gasanalysator
Messprinzip
Funktionsweise der Analysatoren Der J22 nutzt die Tunable Diode Laser-Absorptionsspektroskopie (TDLAS) von
Endress+Hauser
Arbeitsweise und Systemaufbau
Der J22 arbeitet im nahen bis kurzwelligen Infrarotbereich. Jedes Spektrometer umfasst
eine durchstimmbare Dioden-Lichtquelle, eine Messzelle und einen Detektor, der spezifisch
dafür konfiguriert ist, hochempfindliche Messungen einer bestimmten Komponente zu
ermöglichen, wenn andere Gasphasenbestandteile im Strom vorhanden sind. Das
Spektrometer wird über eine mikroprozessorbasierte Elektronik mit integrierter Software
gesteuert, die moderne Algorithmen für Betrieb und Datenverarbeitung umfasst.
Probenaufbereitungssystem
Für den J22 TDLAS-Gasanalysator steht optional ein Probenaufbereitungssystem (SCS) zur
Verfügung. Das Probenaufbereitungssystem wurde spezifisch darauf ausgelegt, einen
Probenstrom zum Analysator zu leiten, der zum Zeitpunkt der Probenentnahme
repräsentativ für den Strom des Prozesssystems ist. J22 Analysatoren sind für den Einsatz
mit extraktiven Erdgas-Probenentnahmestationen konzipiert.
SpectraSensors, um das Vorhandensein von Wasser (H
Absorptionsspektroskopie ist eine weitverbreitete Technik zur sensiblen Erkennung von
Substanzen im Spurenbereich. Da die Messung ohne Kontakt mit dem Gas erfolgt, ist die
Reaktion wesentlich schneller, genauer und deutlich zuverlässiger als bei traditionellen
oberflächenbasierten Sensoren, die Oberflächenverunreinigungen unterliegen.
In seiner einfachsten Form besteht ein Diodenlaser-Absorptionsspektrometer aus einer
Messzelle mit einem Spiegel an einem Ende und einem Spiegel oder einem Fenster am
entgegengesetzten Ende, durch das der Laserstrahl passieren kann (Abbildung 1.
J22 TDLAS-Gasanalysator-Spektrometer ohne Frontplatte). Der Laserstrahl tritt in die
Messzelle ein, wird an dem/n Spiegel/n reflektiert, durchquert mehrmals das Probengas
und verlässt schließlich die Messzelle, wo die verbleibende Strahlintensität von einem
Detektor gemessen wird. Das Probengas strömt kontinuierlich durch die Messzelle und
stellt damit sicher, dass die Probe immer repräsentativ für den Strom in der Hauptleitung
ist.
Die Moleküle im Probengas haben jeweils charakteristische Absorptionsbanden im elektro-
magnetischen Spektrum. Wenn der Laserausgang auf eine spezifische Wellenlänge einge-
stellt ist, dann absorbieren die Moleküle mit dieser bestimmten Absorption Energie aus dem
einfallenden Strahl. Das heißt: Wenn der einfallende Strahl mit seiner Anfangsintensität,
I (λ), die Probe passiert, kommt es zu einer Abschwächung durch Absorption des Spuren-
0
gases mit einem Absorptionsquerschnitt σ(λ). Laut Beer-Lambert-Absorptionsgesetz ergibt
sich die verbleibende Intensität, I(λ), wie vom Detektor am Ende des Strahlenpfads aus
Länge (I)/ (Messzellenlänge x Anzahl Durchgänge) gemessen, aus
wobei N für die Konzentration der Substanz steht. Somit ist das gemessene Absorptions-
verhältnis, wenn der Laser auf On-Resonanz vs. Off-Resonanz abgestimmt ist, direkt
proportional zur Anzahl der Moleküle dieser bestimmten Substanz im Strahlenpfad, oder
O) in Probengasen zu erkennen. Die
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���� ( ���� ) = ���� ( ���� ) exp [ −σ ( ���� ) ���� ���� ] ,
0
���� = ln[ ].
−1 ����(����)
σ(����)���� ���� (����)
0
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