DE2903017C2 - Device for determining the concentration of a substance in a gas flow - Google Patents
Device for determining the concentration of a substance in a gas flowInfo
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Description
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch2. Apparatus according to claim 1, characterized by
— einen Lichtverteiler (34), der den Lichtstrahl der Lichtquelle (24) in zwei getrennte Strahlen unterteilt, von denen der eine Strahl auf das in der Meßkammer (12, 14) befindliche Reagenzpapier (16) gerichtet ist und der andere Strahl auf ein einstellbares optisches Filter (36) gerichtet ist,- A light distributor (34), which the light beam the light source (24) divided into two separate beams, one of which is a beam the reagent paper (16) located in the measuring chamber (12, 14) is directed and the other Beam is directed at an adjustable optical filter (36),
— eine zweite an den Verstärker (48) angeschlossene lichtempfindliche Einrichtung (46), welche in Abhängigkeit von der Durchlässigkeit des einstellbaren optischen Filters (36) arbeitet, und- A second light-sensitive device connected to the amplifier (48) (46), which depends on the transmittance of the adjustable optical filter (36) works, and
— eine automatische Nullstelleinrichtung (50), die einen an den Ausgang des Verstärkers (48) angeschlossenen Funktionsverstärker (OP 3) sowie einen auf den Funktionsverstärker (OP 3) ansprechenden Servomotor (54) aufweist, der mit dem einstellbaren optischen Filter (36) verbunden ist, zur Nullstellung des Ausgangs des Verstärkers (48) vor jedem Meßbeginn.- an automatic zero-setting device (50) and having an input connected to the output of the amplifier (48) operational amplifier (OP 3) a responsive to the operational amplifier (OP 3) servo motor (54) connected to the adjustable optical filter (36) is to zero the output of the amplifier (48) before each start of measurement.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that
— für den intermittierenden Vorschub des bandförmigen Reagenzpapieres (16) um eine bestimmte Strecke durch die Reaktionskammer (12,14) ein Motor (18) vorgesehen ist, der von einer Programmeinrichtung (52) zuerst für einen bestimmten Zeitraum eingeschaltet wird,- For the intermittent advance of the band-shaped reagent paper (16) by a certain A motor (18) is provided through the reaction chamber (12, 14), which is first switched on by a program device (52) for a certain period of time will,
— die Programmeinrichtuiig (52) dann die automatische Nullstelleinrichtung (50) für einen bestimmten Zeitraum einschaltet, während welchem der Verstärkerausgang auf Null gestellt wird und- the program setup (52) then the automatic Zero setting device (50) switches on for a certain period of time while which the amplifier output is set to zero and
— schließlich die Programmeinrichtung (52) den Meßvorgang einschaltet.- Finally, the program device (52) switches on the measuring process.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalaufbereitungseinrichtung (60) mit dem Eingang des Verstärkers (48) verbunden ist und eine Rückkopplungsschleife vom Ausgang des Verstärkers bildet.4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the signal processing device (60) is connected to the input of the amplifier (48) and a feedback loop from the output of the amplifier.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verstärker (48) und den Differentiator (56) ein Zersetzungskompensator (64) zur Kompensierung der Zersetzung des Reaktionsprodukts aus der zu messenden Substanz und dem Reagenzpapier geschaltet wird.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that between the Amplifier (48) and the differentiator (56) a decomposition compensator (64) for compensation the decomposition of the reaction product from the substance to be measured and the reagent paper is switched.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
Bei einer derartigen aus den US-PSen 40 23 930 und 40 32 297 bekannten Vorrichtung wird das Reagenzpapier während des Meßvorgangs stationär in der Meßkammer gehalten. Das Ausgangssignal der lichtempfindlichen Einrichtung ändert sich proportional zu der sich ansammelnden Menge der zu messenden Substanz, die mit dem Reagenzpapier reagiert. Dabei ändert sich die Lichtdurchlässigkeit des Reagenzpapiers nicht linear mit der Substanzmenge, welche mit dem Papier schon reagiert hat. Diese Nichtlinearität erschwert die ständige Anzeige der augenblicklichen Konzentration der zu messenden Substanz.In such a device known from US Pat. Nos. 40 23 930 and 40 32 297, the reagent paper held stationary in the measuring chamber during the measuring process. The output signal of the photosensitive device changes proportionally to the accumulating amount of the to be measured Substance that reacts with the reagent paper. This changes the transparency of the reagent paper not linear with the amount of substance that has already reacted with the paper. These Non-linearity makes the constant display of the instantaneous concentration of the to be measured difficult Substance.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der ständig der jeweilige Augenblicliswert der Konzentration der sich in der Meßkammer ansammelnden Substanz angezeigt werden kann.The object of the invention is therefore to create a device of the type mentioned at the outset, with the constantly the respective instantaneous value of the concentration the substance accumulating in the measuring chamber can be displayed.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1.
In der DE-OS 22 19 552 und der CH-PS 5 37 583 ist zwar die Linearisierung einer Exponentialfunktion bei Photometern beschrieben, jedoch ist es bei diesen Photometern nicht bekannt, zur Erzielung der jeweiligen Augenblickswerte der Konzentration der zu messenden Substanz anschließend an die Linearisierung eine Differenzierung des linearisierten Signals durchzuführen.In DE-OS 22 19 552 and CH-PS 5 37 583 the linearization of an exponential function in photometers is described, but this is the case with these Photometers not known to achieve the respective instantaneous values of the concentration of the substance to be measured following the linearization, a differentiation of the linearized signal perform.
In bevorzugter Weise ist die Vorrichtung mit einem Lichtverteiler ausgestattet, der den Lichtstrahl in zwei getrennte Lichtstrahlen aufteilt, von denen der eine Lichtstrahl auf das Reagenzpapier in der Meßkammer gerichtet ist und Hc andere Lichtstrahl auf ein verstellbares optisches Filter sowie eine zweite lichtempfindliche Einrichtung, die auf die Durchlässigkeit des einstellbaren optischen Filters anspricht. Die Verstärker, welche in vorliegender Anmeldung angespro-Preferably, the device is equipped with a light distributor that divides the light beam in two splits separate light beams, one of which light beam on the reagent paper in the measuring chamber is directed and Hc another light beam on an adjustable optical filter and a second light-sensitive Means responsive to the transmittance of the adjustable optical filter. The amplifiers, which are addressed in the present application
chen werden, sind als Fotozeilenverstärker bevorzugt ausgebildet und sprechen auf die beiden lichtempfindlichen Einrichtungen an in der Weise, daß sie ein Ausgangssignal bilden, welches eine Funktion des Verhältnisses des Lichtes ist, das durch die beiden lichtempfindlichen Einrichtungen ermitult wird, unabhängig von Intensitätsschwankungen der Lichtquelle. are preferred as photo line amplifiers trained and respond to the two light-sensitive devices in such a way that they form an output signal which is a function of the ratio of light passing through the two photosensitive devices is determined independently from fluctuations in the intensity of the light source.
Ferner kann eine automatische Nulleinstellung vorgesehen sein, welche den Ausgang des Fotozellenverstärkers auf Null zurücksetzt, bevor eine Messung vorgenommen wird.An automatic zero setting can also be provided, which controls the output of the photocell amplifier resets to zero before taking a measurement.
Die Signalaufbereitungsschaltung kann als Operationsverstärker ausgebildet sein, dessen Ausgang mit dem Eingang des Fotozellenverstärkers verbunden ist und der vom Ausgang des Fotozellenverstärkers eine Mitkopplung aufweist, so daß der Eingangswert des Fctozeilenverstärkers in einer solchen Richtung geändert wird, daß sein Ausgang linear wird. Durch die Differentiation des linearen Ausgangs des Fotozellenverstärkers ergibt sich die jeweils augenblickliche Konzentration der festzustellenden Substanz.The signal conditioning circuit can be designed as an operational amplifier, the output of which with is connected to the input of the photocell amplifier and the one from the output of the photocell amplifier Has positive feedback, so that the input value of the line amplifier changed in such a direction will make its output linear. By differentiating the linear output of the photocell amplifier the instantaneous concentration of the substance to be determined results.
Außerdem kann ein Zersetzungskompensator vorgesehen sein, der den Fotozellenverstärker mit dem Differentiator verbindet, um die Zersetzung des Reaktionsprodukts aus der zu messenden Substanz mit dem Reagenzpapier zu kompensieren.In addition, a decomposition compensator can be provided that the photocell amplifier with the Differentiator connects to the decomposition of the reaction product from the substance to be measured with to compensate for the reagent paper.
Um eine Beeinträchtigung des Reagenzpapiers durch die von der als Lichtquelle wirkenden Lampe erzeugten Wärme zu verhindern, kann ein Wärmefilter im Strahlengang des Lichtstrahls angeordnet sein, bevorzugt zwischen der Lampe und dem Lichtverteiler. An impairment of the reagent paper by the lamp acting as a light source To prevent the generated heat, a heat filter can be arranged in the beam path of the light beam be, preferably between the lamp and the light distributor.
Außerdem kann im Lichtstrahl vor dem Lichtverteiler ein Filter vorgesehen sein, welches Licht mit einer bestimmten Wellenlänge hindurchläßt. Dieses Filter kann ein Interferenzfilter oder ein optisches Glasfilter sein. Dit Verwendung eines selektiven Filters erhöht die Empfindlichkeit bei der Ermittlung bestimmter Verfärbungen.In addition, a filter can be provided in the light beam in front of the light distributor, which light with of a certain wavelength. This filter can be an interference filter or an optical one Be glass filters. Using a selective filter increases the sensitivity of the determination certain discolorations.
Das Reagenzpapier besteht normalerweise aus einem Streifen mit bestimmter Länge, mit dem verschiedene Ablesungen durchgeführt werden können. Dieser Streifen kann daher so angeordnet werden, daß er schrittweise durch die Meßkammer hindurchgeführt wird, wobei eine Reihe von Messungen erfolgt. Zum Antrieb des Reagenzpapiers kann daher ein Motor in der Vorrichtung vorhanden sein. Um ein Vorrücken des Papiers zu ermöglichen, kann die Meßkammer in zwei Abschnitte aufgeteilt sein, von denen der eine Abschnitt durch einen geeigneten Mechanismus, welcher in bevorzugter Weise mit dem Motor für den Antrieb des Papiers verbunden ist, bewegt werden kann. Außerdem ist die Vorrichtung mit einer Programmeinrichtung versehen, welche aufeinanderfolgend den Motor kurzzeitig zum Vorschub des Bandes speist sowie die automatische Nulleinstellung kurzzeitig speist, um die Vorrichtung auf Null zurückzusetzen und schließlich eine Pumpe betätigt, welche den Gasstrom in die Meßkammer einbringt. The reagent paper usually consists of a strip of a certain length with which various Readings can be taken. This strip can therefore be arranged that it is gradually passed through the measuring chamber, with a series of measurements being made. A motor can therefore be present in the device to drive the reagent paper. Around To allow the paper to advance, the measuring chamber can be divided into two sections, from those of the one section by a suitable mechanism, which is preferably carried out with the Motor connected to drive the paper can be moved. In addition, the device is provided with a program device, which successively the motor for a short time to advance of the belt feeds as well as the automatic zero setting feeds for a short time to the device Reset zero and finally actuate a pump which introduces the gas flow into the measuring chamber.
Das einstellbare optische Schwärzungsfilter kann eine Scheibe sein, deren Durchlässigkeit innerhalb eines Bereiches geändert werden kann, der dem Bereich eines bestimmten Reagenzpapiers entspricht. Eine derartige Scheibe kann auf der Welle eines Servomotors angeordnet sein, dei durch die vorstehend erwähnte automatische Nulleinstelleinrichtung betrieben wird. Andererseits kann das einstellbare Schwärzungsfilter auch als Streifen mit bestimmter Länge ausgebildet sein, welcher durch einen Linearmotor mit Servobetrieb verschoben wird. Die automansche Nulleinstelleinrichtung kaim einen Operationsverstärker aufweisen, der mit dem Ausgang des Fotozellenverstärkers verbunden ist. Außerdem können Schalter vorgesehen sein, welche in Abhängigkeit von der Programmeinrichtung betätigt werden undThe adjustable optical density filter can be a disk, the permeability of which is within a range that corresponds to the range of a particular reagent paper can be changed. Such a disc can be arranged on the shaft of a servomotor, dei by the above mentioned automatic zero setting device is operated. On the other hand, it can be adjustable The blackening filter can also be designed as a strip with a certain length, which is driven by a linear motor is shifted with servo operation. The automatic zero setting device includes an operational amplifier which is connected to the output of the photocell amplifier. Also can Switches can be provided which are actuated as a function of the program device and
ίο welche den Operations- bzw. Funktionsverstärker und den Servomotor miteinander verbinden. Demzufolge wird während der automatischen Nulleinstellzeit der Servomotor in der Weise betätigt, daß er den Ausgang des Fotozellenverstärkers auf Null setzt.ίο which the operational or functional amplifier and connect the servo motor together. As a result, during the automatic zeroing time the servomotor is operated in such a way that it sets the output of the photocell amplifier to zero.
Der Fotozellenverstärker kann einen Funktionsverstärk<?r aufweisen, mit dessen invertierendem Eingang die erste lichtempfindliche Einrichtung in Reihe geschaltet ist und parallel zu dessen invertierendem Eingang und Ausgang die zweite lichtempfindliche Einrichtung geschaltet ist für die automatische Einstellung der Verstärkung des FotozeHenverstärkers als Funktion des Verhältnisses des Lichtes, welches durch die beiden lichtempfindlichen Einrichtungen, unabhängig von Intensitätsschwankungen der Lichtquellen, ermittelt wird. Außerdem ist eine Bezugsspannungsquelle vorgesehen sowie eine Summierschaltung, welche den Ausgang des Funktionsverstärkers mit der Referenzspannung vergleicht. Mit dem Ausgang der Summierschaltung ist ein Inverter verbunden, der das Ausgangssignal des Fotozellenverstärkers vorsieht.The photocell amplifier can be a function amplifier have, with the inverting input of the first photosensitive device in series is connected and parallel to its inverting input and output the second light-sensitive Device is switched for the automatic setting of the amplification of the photocene amplifier as a function of the ratio of the light, which through the two light-sensitive devices, is determined regardless of intensity fluctuations of the light sources. It is also a reference voltage source provided as well as a summing circuit, which the output of the functional amplifier compares with the reference voltage. With the output of the summing circuit is an inverter connected, which provides the output signal of the photocell amplifier.
In den beiliegenden Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Anhand dieser Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:An exemplary embodiment of the invention is shown in the accompanying figures. Using these figures the invention is to be explained in more detail. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;Fig. 1 is a block diagram of a device, which is an embodiment of the invention;
F i g. 2 ein Folgediagramm, welches durch die Programmeinrichtung bestimmt wird;F i g. 2 is a sequence diagram which is determined by the program device;
F i g. 3 die Durchlässigkeit eines Reagenzpapiers in Abhängigkeit von der Menge einer Substanz, mit der das Papier reagiert;F i g. 3 the permeability of a reagent paper as a function of the amount of a substance with which the paper reacts;
Fig. 4 eim elektrische Schaltung der elektrisehen Komponenten, welche in der Vorrichtung der Fig. 1 verwendet werden, undFig. 4 eim electric circuit of the elektrisehen components which are used in the apparatus of Fig. 1, and
F i g. 5 die Ausgangsspannung des Fotozellenverstärkers als Funktion der Menge der Substanz, welche mit dem Reagenzpapier reagiert bei verschiedenen Graden nichtlinearer Konditionierung.F i g. 5 the output voltage of the photocell amplifier as a function of the amount of substance which reacts with the reagent paper at varying degrees of nonlinear conditioning.
In der Fig. 1 ist eine aus zwei Abschnitten 12 und 14 bestehende Meßkammer dargestellt. Der Abschnitt 12 der Meßkammer-ist beweglich in Richtung eines Doppelpfeils A, so daß ein Reagenzpapier 16 mit Hilfe eines Motors 18 durch die Meßkammer hindurchbewegt werden kann. Die Bewegung des Abschnittes 12 der Meßkammer wird durch, den Motor 18 gesteuert, wobei ein nicht näher dargestellter herkömmlicher Kupplungsmechanismus zur Anwendung kommt. Der Gasstrom, welcher die festzustellende Substanz enthält, wird durch eine Einlaßleitung 20 in den Abschnitt 12 der Meßkammer mit Hilfe einer nicht näher dargestellten geeigneten Pumpe eingebracht. Der Gasstrom verläßt durchIn Fig. 1, a measuring chamber consisting of two sections 12 and 14 is shown. The section 12 of the measuring chamber is movable in the direction of a double arrow A, so that a reagent paper 16 can be moved through the measuring chamber with the aid of a motor 18. The movement of the section 12 of the measuring chamber is controlled by the motor 18, a conventional coupling mechanism, not shown, being used. The gas stream, which contains the substance to be determined, is introduced through an inlet line 20 into the section 12 of the measuring chamber with the aid of a suitable pump, not shown in detail. The gas stream leaves through
Μ einen Auslaß 22 im Abschnitt 14 der Kammer die Meßkammer. Ein O-Ring oder andere geeignete, nicht näher dargestellte Mittel sind zwischen den beiden Abschnitten der Meßkammer angeordnet, so Μ an outlet 22 in section 14 of the chamber, the measuring chamber. An O-ring or other suitable means, not shown in detail, are arranged between the two sections of the measuring chamber, see above
daß eine Abdichtung der Meßkammer während der Messung erzielt wird.that a sealing of the measuring chamber is achieved during the measurement.
Der Teil des Reagenzpapiers, der sich in der Meßkammer befindet, wird durch einen Lichtstrahl, der von einer Lampe 24 erzeugt wird, bestrahlt. Die Lampe 24 wirkt dabei als Lichtquelle. Der Lichtstrahl wird geformt durch plan-konvexe Linsen 26 und 28, welche unmittelbar vor einer Blende 30 angeordnet sind. Ein Bild der Blende 30, durch die der Lichtstrahl hindurchtritt, wird durch eine achromatische ι ο Linse 32 sowie durch einen Lichtverteiler 34 sowohl auf dem Reagenzpapier 16 als auch auf einem einstellbaren optischen Filter 36 gebildet. Verschiedene optische Anordnungen können zur Formung der vorstehend erwähnten Bilder verwendet werden. Beispielsweise kann der Abstand zwischen der Blende und der achromatischen Linse so ausgewählt sein, daß dieser der doppelten Brennweite / der Linse entspricht. In gleicher Weise kann der Abstand zwischen der achromatischen Linse und dem Lichtverteiler plus dem Abstand zwischen dem Lichtverteiler und dem Reagenzpapier oder zwischen dem Lichtverteiler und dem einstellbaren optischen Filter auf 2/ eingestellt sein. Eine achromatische Linse wird bevorzugt verwendet, um chromatische Aberration zu verhindern. Das Ende des Kammerabschnitts 14 ist durch eine lichtdurchlässige Fiaue 37 abgeschlossen, so daß der Lichtstrahl durch diese hindurchgehen kannThe part of the reagent paper that is in the measuring chamber is illuminated by a light beam that is generated by a lamp 24, irradiated. The lamp 24 acts as a light source. The ray of light is formed by plano-convex lenses 26 and 28, which are arranged directly in front of a diaphragm 30 are. An image of the diaphragm 30 through which the light beam passes is represented by an achromatic ι ο Lens 32 as well as through a light distributor 34 both on the test paper 16 and on an adjustable one optical filter 36 is formed. Various optical arrangements can be used to form the above mentioned images can be used. For example, the distance between the diaphragm and the achromatic lens can be selected to be twice the focal length / lens. In the same way, the distance between the achromatic lens and the light distributor plus the distance between the light distributor and the test paper or between the light distributor and the adjustable optical filter must be set to 2 /. An achromatic lens is preferred used to prevent chromatic aberration. The end of the chamber section 14 is closed by a translucent fiaue 37, so that the light beam can pass through them
Ein Wärmefilter 38 ist zwischen der als Lichtquelle wirkenden Lampe 24 und den Linsen 26 und 28 angeordnet, um zu verhindern, daß die von der Lampe ausgesendete Wärme den Feuchtigkeitsgehalt des Reagenzpapiers beeinflußt. Dies hat einen großen Einfluß auf die Genauigkeit der Ablesung, insbesondere gegen Ende der Meßzeit, da das Papier allmählich durch die von der Lampe erzeugte Hitze getrocknet wird. Natürlich kann das Hitzefilter irgendwo zwischen der Lichtquelle und dem Lichtverteiler angeordnet sein.A heat filter 38 is between the lamp 24 acting as a light source and the lenses 26 and 28 arranged to prevent the heat emitted by the lamp from reducing the moisture content of the reagent paper. This has a great influence on the accuracy of the reading, in particular towards the end of the measuring time, as the paper gradually due to the heat generated by the lamp is dried. Of course, the heat filter can be anywhere between the light source and the light distributor be arranged.
Ein Filter 40, welches als Interferenzfilter oder optisches Glasfilter ausgebildet sein kann, ist vor dem Lichtverteiler angeordnet und läßt eine Farbe bestimmter Wellenlänge hindurch. Wenn beispielsweise die auf dem Reagenzpapier zu beobachtende Verfärbung gelb ist, wird bevorzugt ein blaues Filter verwendet. Es ist von Bedeutung, daß das Filter vor dem Lichtverteiler angeordnet ist, so daß beide Fotozellen gleich beeinflußt werden. Durch die Verwendung eines selektiven Filters wird die Empfindlichkeit bei der Messung einer bestimmten Verfärbung erhöht.A filter 40, which as an interference filter or Optical glass filter can be formed, is arranged in front of the light distributor and leaves a color certain wavelength through it. For example, if the one to be observed on the reagent paper If the discoloration is yellow, a blue filter is preferred. It is important that the filter is in front the light distributor is arranged so that both photocells are influenced equally. By using A selective filter will measure the sensitivity of a particular discoloration elevated.
Das Licht, welches durch das Reagenzpapier 16 hindurchtritt, wird von einer Fotozelle 42 ermittelt, welche hinter einer lichtdurchlässigen Platte 44 im Meßraumabschnitt 12 untergebracht ist Das Licht, welches durch das einstellbare optische Schwärzungsfilter 36 hindurchtritt, wird durch eine Fotozelle 46 empfangen, welche hinter dem einstellbaren Filter 36 angeordnet ist. Es können auch andere lichtempfindliehe Einrichtungen, welche auf das Licht, das durch das Reagenzpapier bzw. das einstellbare Filter hindurchtritt bzw. von diesem reflektiert wird, ansprechen. Die Fotozellen 42 und 46 sind variable Impedanzeinrichtungen, welche an einem geeigneten Fotczellenverstärker 48 angeschlossen sind. Dieser sieht ein Ausgangssignal vor, das proportional zur Verfärbung des Reagenzpapieres ist und welches ein direktes Verhältnis des Lichtes angibt, das durch die beiden Fotozellen, unabhängig von Intensitätsschwankungen der Lichtquelle, ermittelt wird. Diese Intensitätsschwankungen können beispielsweise durch Alterung der Lampe oder durch Lampenspannungsschwankungen auftreten. Ein Alisführungsbeispiel eines derartigen Verstärkers ist in F i g. 4 dargestellt und wird im einzelnen noch weiter unten erläutert. Wenn die Lichtdurchlässigkeit des einstellbaren Filters 36 auf das Reagenzpapier abgestimmt wird, wobei noch kein Gasdurchfluß durch die Meßkammer erfolgt, ist die Impedanz der beiden Fotozellen 42 und 46 gleich. Das Ausgangssignal des Fotozellenverstärkers ist Null. Null Volt am Ausgang bedeuten einen Zustand, der im folgenden als Durchlässigkeitswert 1 bezeichnet wird. Dieser Betriebszustand herrscht vor dem Einbringen des Gases, das in der Meßkammer untersucht werden soll. Wenn die Lichtdurchlässigkeit des einstellbaren optischen Filters 36 nicht exakt mit der Lichtdurchlässigkeit des Reagenzpapiers übereinstimmt, wie dies vor dem Einbringen des zu untersuchenden Gases in die Kammer sein soll, besitzt die Fotozelle 46 eine gegenüber der Fotozelle 42 unterschiedliche Impedanz. Der Ausgang des Fotozellenverstärkers 48 wird daher von Null verschieden sein. Dieser Ausgang wird an einen Scrvovci starker SC für die automatische Rückstellung geliefert, der als automatische Nulleinstelleinrichtung wirkt. Der Ausgang des Servoverstärkers wird, gesteuert durch eine Programmeinrichtung 52, an einen Servomotor 54 gelegt, welcher das einstellbare optische Filter 36 antreibt. Wenn daher der Ausgangswert des Fotozellenvcrstärkers vor dem Einbringen des Gases in die Meßkammer von Null abweicht, verdreht der Servomotor 54 automatisch das einstellbare optische Filter 36, so daß die Lichtdurchlässigkeit des einstellbaren optischen Filters mit der Lichtdurchlässigkeit des Reagenzpapieres übereinstimmt. Auf diese Weise wird der Ausgang des Fotozellenverstärkers automatisch auf Null zurückgebracht. The light that passes through the reagent paper 16, is determined by a photocell 42, which is behind a transparent plate 44 in the measuring room section 12 accommodates the light that passes through the adjustable optical blackening filter 36 passes is received by a photocell 46, which is arranged behind the adjustable filter 36 is. There can also be other light-sensitive devices which act on the light passing through the reagent paper or the adjustable filter passes through or is reflected by this, respond. The photocells 42 and 46 are variable impedance devices which are attached to a suitable Photocell amplifier 48 are connected. This provides an output signal that is proportional to the Is discoloration of the test paper and which gives a direct ratio of the light that passes through the two photocells, regardless of the intensity fluctuations of the light source. These fluctuations in intensity can be caused, for example, by aging of the lamp or by lamp voltage fluctuations appear. An exemplary embodiment of such an amplifier is shown in FIG. 4 shown and is explained in detail further below. When the light transmission of the adjustable Filters 36 is matched to the reagent paper, with no gas flow through the measuring chamber occurs, the impedance of the two photocells 42 and 46 is the same. The output signal of the photocell amplifier is zero. Zero volts at the output mean a state, which is hereinafter referred to as the permeability value 1 is designated. This operating state prevails before the introduction of the gas that is in the Measuring chamber is to be examined. When the light transmittance of the adjustable optical filter 36 does not exactly match the light transmission of the reagent paper, as it did before insertion of the gas to be examined is to be in the chamber, the photocell 46 has one opposite the photocell 42 different impedance. The output of the photocell amplifier 48 therefore becomes zero to be different. This output is sent to a Scrvovci strong SC for automatic reset which acts as an automatic zero setting device. The output of the servo amplifier is controlled by a program device 52, applied to a servomotor 54, which the adjustable optical filter 36 drives. Therefore, if the output value of the photocell amplifier is before the Introducing the gas into the measuring chamber deviates from zero, the servomotor 54 rotates automatically the adjustable optical filter 36, so that the light transmission of the adjustable optical filter with the light transmission of the reagent paper corresponds. In this way, the output of the Photocell amplifier automatically reset to zero.
Die Programmeinrichtung 52 kann als Zeitgebereinrichtung ausgebildet sein, welche zum Einschalten des Motors 18, des Servomotors 54 und der nicht näher dargestellten Gaspumpe dient. Die Schaltfolge ist in der Fig. 2 dargestellt. Während eines vorbestimmten Zeitintervalles, beispielsweise 20 Sekunden, wird der Motor 18 in Betrieb gesetzt, so daß die Kammer 10 geöffnet wird und der Vorschub des Reagenzpapierstreifens erfolgen kann. Der Motor wird dann angehalten und die Kammer geschlossen. Der Servoverstärker 50 wird anschließend an den Servomotor 54 angeschlossen und bewirkt die automatische Nulleinstellung des Ausgangswertes des Fotozellenverstärkers 48. Eine Zeitdauer von 1—10 Sekunden dürfte ausreichend sein, um diese Einstellung vorzunehmen. Der Servomotor 54 wird dann abgeschaltet und die Pumpe steuert das Einführen des Gases in die Meßkammer. Damit beginnt der Meßvorgang, der innerhalb einer bestimmten Zeitdauer durchgeführt wird. Diese Zeitdauer ist dahingehend bemessen, daß das Reagenzpapier 0,5 der Lichtdurchlässigkeit erreicht Es ist auch möglich, eine vorbestimmte Zeitdauer, beispielswe'!:^ I bis 8 Stunden, für die Messung vorzusehen, wenn die Gasprobe keine ausreichenden Mengen an festzustellender Substanz aufweist. The program device 52 can be designed as a timer device which is used to switch on the motor 18, the servo motor 54 and the gas pump (not shown in detail). The switching sequence is shown in FIG. During a predetermined time interval, for example 20 seconds, the motor 18 is put into operation so that the chamber 10 is opened and the test paper strip can be advanced. The motor is then stopped and the chamber closed. The servo amplifier 50 is then connected to the servo motor 54 and causes the output value of the photocell amplifier 48 to be automatically zeroed. A period of 1-10 seconds should be sufficient to make this setting. The servo motor 54 is then switched off and the pump controls the introduction of the gas into the measuring chamber. This starts the measuring process, which is carried out within a certain period of time. This period of time is such that the reagent paper reaches 0.5 of the light transmittance. It is also possible to provide a predetermined period of time, for example 1 to 8 hours, for the measurement if the gas sample does not contain sufficient quantities of the substance to be detected.
Während der Meßzeit wird beim VorhandenseinDuring the measurement period, if it is present
einer festzustellenden Substanz, beispielsweise Arsengas in Luft, die Farbe des Reagenzpapieres allmählich geändert. Als Reagenzpapier kann ein solches verwendet werden, welches beispielsweise mit Quecksilber-II-Bromid imprägniert ist. Die Farbe wechselt dann von weiß nach gelb. Wenn unter Verwendung eines Blaufilters das Reagenzpapier mit einem blauen Lichtstrahl bestrahlt wird, verringert die Farbänderung die Lichtdurchlässigkeit des Papiers und die Impedanz der Fotozelle 42 erhöht sich, während die Impedanz der Fotozelle 46 gleich bleibt. Dabei wird ein Ausgangssignal durch den Fotozellenverstärker erzeugt, das in Abhängigkeit von der sich ansammelnden Menge von Arsen, welches mit dem Reagenzpapier reagiert, ansteigt. Die Kurvendarstellung in F i g. 3 zeigt die Lichtdurchlässigkeit des Reagenzpapiers als Funktion der Menge an Arsen in /<g, welche mit dem Reagenzpapier reagiert hat. Diese Kurve verläuft nichtlinear aufgrund des Exponentialgesetzes der Lichtabsorption nach Bouguer und Lambert. Das Ausgangssignal des Fotozellenverstärkers ist daher, falls entsprechende Kompensationsmittel fehlen, nichtlinear. Wie im einzelnen noch erläutert wird, kann bei der Erfindung das Ausgangssignal des Fotozellenverstärkers mit Hilfe eines geeigneten Differentiators 56 differenziert werden, so da" eine ständige Anzeige der Konzentration der Substanz, welche mit dem Reagenzpapier reagiert, angezeigt werden kann. Diese Konzentration kann durch eine Wiedergabeeinrichtung 58 (Fig. 1) wiedergegeben werden. Da jedoch der Ausgang des Fotozellenverstärkers nichtlinear ist, gibt die Differentiation des Ausgangssignals keine getreue Anzeige der Konzentration der Substanz, welche mit dem Reagenzpapier reagiert. Damit der Fotozellenverstärker 48 ein lineares Ausgangssignal erzeugt, kann eine Signalaufbereitungsschaltung 60 vorgesehen sein, welche an den Ausgang des Fotozellenverstärkers 48 angeschlossen ist. Dieser kompensiert die Nichtlinearität der Lichtdurchlässigkeit des Reagenzpapiers, welche sich aus dem Exponentialgesetz der Lichtabsorption ergibt. Ein Ausführungssbeispiel für eine Signalaufbereitungsschaltung wird im einzelnen noch im Zusammenhang mi t F i g. 4 erläutert.a substance to be detected, for example arsenic gas in air, the color of the reagent paper gradually changes changed. A reagent paper that can be used, for example, with mercury (II) bromide is impregnated. The color then changes from white to yellow. When using If the test paper is irradiated with a blue light beam using a blue filter, the change in color will be reduced the transparency of the paper and the impedance of the photocell 42 increases as the Impedance of the photocell 46 remains the same. An output signal is generated by the photocell amplifier generated, depending on the accumulating amount of arsenic, which with the reagent paper reacts, increases. The curve representation in FIG. 3 shows the light transmittance of the reagent paper as a function of the amount of arsenic in / <g which has reacted with the reagent paper. These Curve is non-linear due to the exponential law of light absorption according to Bouguer and Lambert. The output signal of the photocell amplifier is therefore, if appropriate, compensation means absent, non-linear. As will be explained in detail, in the invention, the output signal of the photocell amplifier are differentiated with the aid of a suitable differentiator 56, see above because "a constant display of the concentration of the substance which reacts with the reagent paper, can be displayed. This concentration can be reproduced by a display device 58 (FIG. 1) will. However, since the output of the photocell amplifier is non-linear, there is differentiation of the output signal does not give a true indication of the concentration of the substance which came with the reagent paper reacted. In order for the photocell amplifier 48 to generate a linear output signal, a Signal conditioning circuit 60 may be provided, which is connected to the output of the photocell amplifier 48 connected. This compensates for the non-linearity of the light transmission of the reagent paper, which results from the exponential law of light absorption. An exemplary embodiment for a Signal conditioning circuit will be described in detail in connection with FIG. 4 explained.
Die F i g. 4 zeigt eine Schaltung, welche den Fotozellenverstärker 48, den Servoverstärker SO für die automatische Nulleinstellung, den Differentiator 56, die Signalaufbereitungsschaltung 60 und außerdem ein Tiefpaßfilter 62 sowie einen Zersetzungskompensator 64 aufweist.The F i g. 4 shows a circuit which the photocell amplifier 48, the servo amplifier SO for the automatic zero setting, the differentiator 56, the signal conditioning circuit 60 and also a low-pass filter 62 and a decomposition compensator 64 has.
Der Fotozeüenverstärker 48 enthält einen Funktionsverstärker OPl, dessen invertierender Eingang über einen lichtempfindlichen Widerstand R 1 (entspricht der Fotozelle 42 in der Fig. 1) an eine positive Spannungsquelle angeschlossen ist. Die positive Spannung wird, wie noch erläutert wird, durch die Signalaufbereitungsschaltung 60 vorgesehen. Der nicht invertierende Eingang des Funktionsverstärkers liegt an Masse. Ein lichtempfindlicher Widerstand/? 2 (entspricht der Fotozelle 46 in der Fig. 1) ist in einer Rückkopplungsschleife des Funktionsverstärkers zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang vorgesehen. Wenn die Lichtdurchlässigkeit des einstellbaren optischen Filters 36 mit der LichtdurchlEssigkeit des Reagenzpapiers (bei noch nicht vorhandenem Gasfluß durch die Meßkammer) in Übereinstimmung gebracht ist, ist Rl = RZ. Der Ausgang des Operationsverstärkers ist dann umgekehrt zur Spannung, welche am Widerstand R 1 liegt. Der Ausgang des Funktionsverstärkers OP1 ist an den invertierenden Eingang eines Funktionsverstärkers OP 2 angeschlossen, der als Inverter über einen ersten Widerstand R 3 eines Summierungsnetzwerkes, welches einen zweiten Widerstand R 4 aufweist, wirkt. Der Widerstand R 4 ist an eine Bezugsspannungsquelle V+REF und an den invertierenden Eingang des Invertierers OP 2 angeschlossen. Beim Betriebszustand, bei welchem die Lichtdurchlässigkeit 1,0 hat, ist die Bezugsspannung der Quelle V+REF so gewählt, daß OVoIt am invertierenden Eingang des Invertierers OP2 anliegen. Die Ausgangsspannung V0 = 0 liegt dann am Ausgang des Inverters. Ein Widerstand R 5 ist zwischen den Ausgang des Inverters OP 2 und seinen invertierenden Eingang geschaltet, so daß die Verstärkung des Inverters festgelegt werden kann. Der nichtinvertierende Eingang des Funktionsverstärkers liegt an Masse.The photocell amplifier 48 contains a functional amplifier OP1, the inverting input of which is connected to a positive voltage source via a light-sensitive resistor R 1 (corresponds to the photocell 42 in FIG. 1). As will be explained below, the positive voltage is provided by the signal conditioning circuit 60. The non-inverting input of the function amplifier is connected to ground. A light sensitive resistor /? 2 (corresponds to the photocell 46 in FIG. 1) is provided in a feedback loop of the functional amplifier between the inverting input and the output. When the light transmittance of the adjustable optical filter 36 is brought into agreement with the light transmittance of the reagent paper (when the gas flow through the measuring chamber is not yet present), then R1 = RZ. The output of the operational amplifier is then the reverse of the voltage across the resistor R 1. The output of the functional amplifier OP 1 is connected to the inverting input of a functional amplifier OP 2 , which acts as an inverter via a first resistor R 3 of a summing network which has a second resistor R 4. The resistor R 4 is connected to a reference voltage source V + REF and to the inverting input of the inverter OP 2 . In the operating state in which the light transmittance is 1.0, the reference voltage of the source V + REF is selected so that OVoIt is applied to the inverting input of the inverter OP2 . The output voltage V 0 = 0 is then at the output of the inverter. A resistor R 5 is connected between the output of the inverter OP 2 and its inverting input, so that the gain of the inverter can be determined. The non-inverting input of the function amplifier is connected to ground.
Wenn die Lichtdurchlässigkeit des einstellbaren Filters 36 mit der Lichtdurchlässigkeit des Reagenzpapieres vor dem Einleiten des Gases in die Kammer nicht übereinstimmt, besitzt die Impedanz R 2 (Fotozelle 46) einen Wert, der von der Impedanz R 1 (Fotozelle 42) abweicht. Das Ausgangssignal des Funktionsverstärkers OPl und damit des Inverters OP 2 weicht von Null ab. Dieser Ausgangswert wird an den invertierenden Eingang eines Funktionsverstärkers OP 3 über einen Widerstand R 6 weitergegeben, der als Komparator wirkt. Der nichtinvertierende Eingang des Funktionsverstärkers OP 3 liegt an Masse. Ein Widerstand R 7 ist zwischen den invertierenden Eingang des Funktionsverstärkers und den Ausgang des Funktionsverstärkers geschaltet, um die Verstärkung des Funktionsverstärkers festzulegen. Der nichtinvertierende Eingang des Funktionsverstärkers OP 3 liegt an Masse. Der Ausgang des Funktionsverstärkers OP 3 ist mit dem Servomotor 54 (Fig. 1) über Kontakte RL-I eines Relais RL, das durch die Programmeinrichtung 52 (Fi g. 1) gespeist wird, verbunden. Der Funktionsverstärker OP 3 übernimmt die Funktion des Servoverstärkers 50 in der Fig. 1, welcher die automatische Nulleinstellung durchführt. Dieser Verstärker betätigt den Motor 54, der das einstellbare optische Filter 36 in Abhängigkeit von der Polarität der Fehlerspannung, welche am Ausgang des Funktionsverstärkers OP 2 erscheint, in die eine oder andere Richtung verdreht. Dies erfolgt bei Beginn eines jeden Meßvorgangs, der von der Programmeinrichtung 52 gesteuert wird.If the light transmittance of the adjustable filter 36 does not match the light transmittance of the reagent paper before the gas is introduced into the chamber, the impedance R 2 (photocell 46) has a value that deviates from the impedance R 1 (photocell 42). The output signal of the functional amplifier OP1 and thus of the inverter OP 2 deviates from zero. This output value is passed on to the inverting input of a functional amplifier OP 3 via a resistor R 6, which acts as a comparator. The non-inverting input of the functional amplifier OP 3 is connected to ground. A resistor R 7 is connected between the inverting input of the functional amplifier and the output of the functional amplifier in order to determine the gain of the functional amplifier. The non-inverting input of the functional amplifier OP 3 is connected to ground. The output of the functional amplifier OP 3 is connected to the servomotor 54 (FIG. 1) via contacts RL-I of a relay RL which is fed by the program device 52 (FIG. 1). The function amplifier OP 3 takes over the function of the servo amplifier 50 in FIG. 1, which carries out the automatic zero setting. This amplifier operates the motor 54, which rotates the adjustable optical filter 36 in one direction or the other depending on the polarity of the error voltage which appears at the output of the functional amplifier OP 2. This takes place at the beginning of each measuring process which is controlled by the program device 52.
Die Ausgangsspannung Vn des Funktionsverstärkers OP 2 des Fotozellenverstärkers kann direkt an den Differentiator 56 gelegt werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Ausgansspannung einen erheblichen Anteil an nicht erwünschten Rauschanteilen enthält, welche bevorzugt durch ein Tiefpaßfilter beseitigt werden. Dieses Tiefpaßfilter enthält einen Funktionsverstärker OP 4 und ein Filternetzwerk zweiter Ordnung mit Widerständen R 8 und R 9 sowie Kondensatoren C1 und C 2. Die Widerstände R 8 und R 9 sind in Reihe geschaltet und liegen zwischen dem Ausgang des Funktionsverstärkers OP 2 und dem nich*invertierenden Eingang des Funktionsverstärkers OP 4. Der Kondensator Cl ist zwischen den nichtnivertierenden Eingang des Funktionsverstärkers OP 4 und Masse geschaltet, während der Kondensator C 2 zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände R 8 und R 9 sowie dem Aus- The output voltage V n of the functional amplifier OP 2 of the photocell amplifier can be applied directly to the differentiator 56. It has been found, however, that this output voltage contains a considerable proportion of undesirable noise components, which are preferably eliminated by a low-pass filter. This low-pass filter contains a functional amplifier OP 4 and a second-order filter network with resistors R 8 and R 9 and capacitors C1 and C 2. The resistors R 8 and R 9 are connected in series and lie between the output of the functional amplifier OP 2 and the nich * inverting input of the functional amplifier OP 4. The capacitor Cl is connected between the non-leveling input of the functional amplifier OP 4 and ground, while the capacitor C 2 between the connection point of the resistors R 8 and R 9 and the output
•j j Yi • yy yi
gang des Funktionsverstärkers OP 4 geschaltet ist. Der invertierende Eingang des Funktionsverstärkers ist mit seinem Ausgang verbunden. Die Werte der Widerstände R 8 und R 9 sowie der Kondensatoren C1 und C 2 hängen von der Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters ab. Eine ausreichende Beseitigung der Rauschanteile läßt sich erzielen, wenn die Grenzfrequenz im Bereich von 0,1—2 Hz liegt.output of the functional amplifier OP 4 is switched. The inverting input of the functional amplifier is connected to its output. The values of the resistors R 8 and R 9 and the capacitors C 1 and C 2 depend on the cutoff frequency of the low-pass filter. Sufficient elimination of the noise components can be achieved if the cutoff frequency is in the range of 0.1-2 Hz.
Der Ausgangswert des Funktionsverstärkers OP1 wird außerdem an die Signalaufbereitungsschaltung 60 (F i g. 1) gelegt. Diese Schaltung enthält den Funktionsverstärker OP 5 und Widerstände R 10, R 11 und R 12. Der Widerstand R 10 ist mit einer Bezugsspannungsquelle V-REF sowie mit dem invertierenden F.ingang des Funktionsverstärkers OP 5 verbunden. Der Widerstand RW ist ein einstellbarer Widerstand, der zwischen den invertierenden Eingang des Funktionsverstärkers OPS und den Ausgang des Funktionsverstärkers OP 2 geschaltet ist. Der Widerstand R 12 ist ein Rückkopplungswiderstand, der zwischen den Ausgang des Funktionsverstärkers OPS und den invertierenden Eingang dieses Verstärkers geschaltet ist. Die Signalaufbereitungsschaltung kompensiert Nichtlinearitäten, welche aus der Lichtdurchlässigkeit des Reagenzpapiers resultieren und welche in der F i g. 3 dargestellt sind. Wenn diese Nichtiinearitäten nicht kompensiert werden, kann der Differentiator 56 keine fortlaufende genaue Angabe der Konzentration der zu überwachenden Substanz, welche mit dem Reagenzpapier reagiert, wiedergeben.The output value of the functional amplifier OP1 is also applied to the signal conditioning circuit 60 (FIG. 1). This circuit contains the functional amplifier OP 5 and resistors R 10, R 11 and R 12. The resistor R 10 is connected to a reference voltage source V-REF and to the inverting input of the functional amplifier OP 5. The resistor RW is an adjustable resistor which is connected between the inverting input of the functional amplifier OPS and the output of the functional amplifier OP 2 . The resistor R 12 is a feedback resistor which is connected between the output of the functional amplifier OPS and the inverting input of this amplifier. The signal conditioning circuit compensates for non-linearities which result from the light transmission of the reagent paper and which are shown in FIG. 3 are shown. If these non-linearities are not compensated for, the differentiator 56 will not be able to give a continuous precise indication of the concentration of the substance to be monitored which reacts with the reagent paper.
Die Verwendung der Signalaufbereitungsschaltung 60, wie sie beispielsweise in der Fig. 4 dargestellt ist, und welche in der Rückkopplungsschleife des Fotozellenverstärkers zur Anwendung kommt, bewirkt, daß der Fotozellenverstärker eine Ausgangsspannung K0 erzeugt, die folgende Charakteristik hat:The use of the signal conditioning circuit 60, as shown for example in FIG. 4, and which is used in the feedback loop of the photocell amplifier, has the effect that the photocell amplifier generates an output voltage K 0 , which has the following characteristics:
I ■ ---I ■ ---
\-REF{T-\) \+kT\ -REF {T- \) \ + kT
In dieser Formel bedeuten:In this formula:
I' REF- Spannung ;in der Signalaufbcreiiungsschaltung 1 „ = Ausgangsspannung des Fonv.cllenversiärkers T = Durchlässigkeit bzw. Verhältnis des Lichtes.I ' REF voltage; in the signal processing circuit 1 "= output voltage of the converter T = transmittance or ratio of the light.
welches auf die Fonvollen 42 und 46 fällt , RIOwhich falls on Fonfull 42 and 46, RIO
Aus der Fig. 5 ergeben sich eine Anzahl von Kurven, welche für verschiedene Werte von k unter Verwendung vonQuecksilber-lI-Bromid für das Reagenzpapier bei der Ermittlung von Arsen abgeleitet worden sind. Der Kurvenverlauf, der am meisten linear ist, entspricht einem Wert von k = 0,5. Diese Kurve ist bis zum Punkt B linear und entspricht einer Lichtdurchlässigkeit von T = 0,5.Figure 5 shows a number of curves which have been derived for various values of k using mercury-II-bromide for the reagent paper in the determination of arsenic. The curve, which is most linear, corresponds to a value of k = 0.5. This curve is linear up to point B and corresponds to a light transmission of T = 0.5.
Um die Ausgangsspannung linear zu machen, wird eine bekannte Konzentration der Substanz, die untersucht werden soll, in fortlaufende Reaktion mit dem Reagenzpapier gebracht. Die Verstärkung des Funktionsverstärkers wird durch den einstellbaren Widerstand Λ 11 so lange verändert, bis ein linearer Spannungsanstieg bei der Ausgansspannung erzielt wird.To make the output voltage linear, a known concentration of the substance being examined is used to be brought into continuous reaction with the reagent paper. The gain of the functional amplifier is changed by the adjustable resistor Λ 11 until the voltage rises linearly is achieved at the output voltage.
Die Ausgangsspannung des Funktionsverstärkers OP 4 wird an den Differentiator gelegt, der einen Funktionsverstärker OP 6, einen Widerstand R 13 und einen Kondensator C 3 aufweist. Der Widerstand R 13 ist zwischen den invertierenden Eingang und den Ausgang des Funktionsverstärkers OP 6 geschaltet. Der Kondensator C 3 ist in Reihe mit dem Ausgang des Funktionsverstärkers OP 4 und dem invertierenden Eingang des Funktionsverstärkers OP 6 geschaltet. Der nichtinvertierende Eingang des Funktionsverstärkers OP 6 liegt an Masse. Der Differentiator 56 enthält außerdem einen Widerstand R 14, der in Reihe mit dem Kondensator C 3 geschaltet ist. Ein Kondensator C 4 ist parallel zum Widerstand Λ 13 geschaltet. Der Widerstand R 14 und der Kondensator C 4 wirken als Tiefpaßfilter zur Unterdrükkung von Rauschanteilen. Das Verhältnis von R 13 zu R 14 beträgt bevorzugt 100 oder mehr. In bevorzugter Weise hat der Kondensator C 3 etwa die hun-The output voltage of the functional amplifier OP 4 is applied to the differentiator, which has a functional amplifier OP 6, a resistor R 13 and a capacitor C 3. The resistor R 13 is connected between the inverting input and the output of the functional amplifier OP 6. The capacitor C 3 is connected in series with the output of the functional amplifier OP 4 and the inverting input of the functional amplifier OP 6. The non-inverting input of the functional amplifier OP 6 is connected to ground. The differentiator 56 also includes a resistor R 14 connected in series with the capacitor C 3. A capacitor C 4 is connected in parallel with the resistor Λ 13. The resistor R 14 and the capacitor C 4 act as a low-pass filter to suppress noise components. The ratio of R 13 to R 14 is preferably 100 or more. Preferably, the capacitor C 3 has about one hundred
dertfache Kapazität vom Kondensator C 4.twice the capacitance of capacitor C 4.
Die Farbflecken auf dem Reagenzpapier zersetzen sich bzw. verblassen im Laufe der Zeit um einen bestimmten Betrag. In bevorzugter Weise kommt daher eine Kompensation dieser Zersetzung zur Anwendung. Die entsprechende Kompensationsschaltung enthält Widerstände R 15 und R 16 sowie einen einsieiibäiefi Widerstand R J7. Die Widerstände R !5 und R 17 wirken als Spannungsteiler, wobei ein Teil der Spannung Vn über den Widerstand R 16 an den nichtinvertierenden Eingang des Funktionsverstärkers OP 6 gelegt wird. Der Wert des Widerstandes R 16 ist bevorzugt der gleiche wie der des Widerstandes R 13, so daß die Teilspannung aus V0, welche durch das Verhältnis von R 15 zu R Π bestimmtThe stains of color on the reagent paper will decompose or fade over time by a certain amount. Compensation for this decomposition is therefore preferably used. The corresponding compensation circuit contains resistors R 15 and R 16 and a separate resistor R J7. The resistors R ! 5 and R 17 act as voltage dividers, part of the voltage V n being applied to the non-inverting input of the functional amplifier OP 6 via the resistor R 16. The value of the resistor R 16 is preferably the same as that of the resistor R 13, so that the partial voltage from V 0 , which is determined by the ratio of R 15 to R Π
J5 wird, am Ausgang des Funktionsverstärkers mit umgekehrter Polarität vorhanden ist. Die Kompensationsschaltung kann durch Stoppen der Gaszirkulation nach einer merklichen Verfärbung des Reagenzpapieres eingestellt werden. Ohne Kompensation be-J5 is reversed at the output of the function amplifier Polarity is present. The compensation circuit can be activated by stopping the gas circulation after a noticeable discoloration of the reagent paper. Without compensation
steht die Gefahr, daß die Ausgangsspannung des Differentiators unter 0 fällt aufgrund des Verblassens der Farbe auf dem Reagenzpapier, welche auf Zersetzung zurückzuführen ist. Der einstellbare Widerstand R 17 wird so eingestellt, daß die Ausgangsspannung des Differentiators auf Null zurückgeht.there is a risk that the output voltage of the differentiator will drop below 0 due to the fading of the color on the reagent paper, which is due to decomposition. The adjustable resistor R 17 is set so that the output voltage of the differentiator goes back to zero.
Im vorstehenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert worden. Gegenüber diesem Ausführungsbeispiel abgeänderte Ausführungsformen sind möglich. Beispielsweise kann dieIn the foregoing, the invention has been explained using an exemplary embodiment. Opposite to Modified embodiments of this embodiment are possible. For example, the
so Signalaufbereitungsschaltung eine andere Ausbildung besitzen als die im vorstehenden beschriebene Ausführungsform. Zwischen dem Differentiator und den Fotozellenverstärker können Operationsverstärker mit exponentieller Funktion geschaltet werden, welche für einen geradlinigen Kurvenverlauf, wie in F i g. 3 gezeigt, sorgen. Die erzeugte lineare Funktion kann dann mit Hilfe eines einfachen Differentiators differenziert werden. Dieser Differentiator gibt dann eine ständige Anzeige der Konzentration des Gases, welches mit dem Reagenzpapier reagiert, an. Es können auch andere Arten von Einstellschaltungen für die automatische Nulleinstellung verwendet werden.so signal conditioning circuit have a different design than the embodiment described above. Operational amplifiers can be used between the differentiator and the photocell amplifier can be switched with an exponential function, which for a straight curve, as in F i g. 3 shown, concerns. The generated linear function can then be calculated using a simple differentiator be differentiated. This differentiator then gives a constant display of the concentration of the gas, which reacts with the reagent paper. There may be other types of setting circuits for the automatic zero setting can be used.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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