本發(fā)明涉及現(xiàn)場氣體測量系統(tǒng)（in-situ-gasmesssystem），包括氣體測量裝置，氣體測量裝置帶有紅外光子源(ir光子源)和紅外光子探測器(ir光子探測器)。

背景技術(shù)：

在氣體反應(yīng)器中或可能存在危險的（kritische）氣體濃度的密閉的環(huán)境中，需要氣體測量來探測逸出的氣體或有害的或爆炸性氣體的過高的濃度。在氣體反應(yīng)器中或在密閉的環(huán)境中的環(huán)境變量經(jīng)常是危險的，這就是說，極冷、極熱和/或高反應(yīng)性的。因此所需的氣體報警裝置無法直接使用在這些危險的環(huán)境中。即使在非危險的溫度下，用于氣體測量/氣體報警的可靠地氣體提取的耗費也極高。

已知的是，氣體借助由sil(安全完整性水平)允許的泵從測量環(huán)境中抽取且導(dǎo)引通過同樣是sil允許的過濾器級，在過濾器級中，氣體由冷凝物(例如水)釋放且必要時被冷卻。經(jīng)凈化和冷卻的氣體之后可以被輸送給氣體警報裝置。但缺陷在于高安裝和保養(yǎng)費用。此外，人們獲得氣體測量的結(jié)果是伴有時間延遲的，這種時間延遲由過濾、氣體在過濾器區(qū)段中經(jīng)過的路程和氣體的冷卻引起。

由cn102062726a已知，借助光纖可見的光被準直透鏡導(dǎo)引通過反應(yīng)室。這種光用另一種光纖輸送給測量裝置。光纖被固定在支架上，支架被布置在反應(yīng)室內(nèi)部。這種布置并不適用于大的氣體體積，因為通過反應(yīng)器的光學(xué)的測量路程這樣長，使得總的供入的光線都會被吸收。此外在這種形式的測量中安裝和保養(yǎng)費用也極高，因為用于光線的支架被布置在反應(yīng)室內(nèi)部。為了安裝必須昂貴地使用支架，以及為了包括清潔反應(yīng)氣體的沉積物在內(nèi)的保養(yǎng)而必須用很高的費用拆除該支架。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的任務(wù)是，提供本文開頭所述類型的現(xiàn)場氣體測量系統(tǒng)，在該現(xiàn)場氣體測量系統(tǒng)中，安裝和保養(yǎng)費用被減小且測量值被同時輸出。

該任務(wù)通過獨立權(quán)利要求的特征解決。有利的擴展設(shè)計是從屬權(quán)利要求的主題。

按照本發(fā)明規(guī)定，在包括ir光子源和ir光子探測器的現(xiàn)場氣體測量系統(tǒng)中，現(xiàn)場氣體測量系統(tǒng)具有：擴展室，光學(xué)的元件被布置在該擴展室處；以及用于將該擴展室與氣體反應(yīng)室可拆卸地流體連通地連接起來的連接元件，其中，ir光子源、光學(xué)的元件和ir光子探測器限定了一條延伸穿過擴展室的光學(xué)的測量路徑。

接下來詳細闡釋一些概念。

光學(xué)的測量路徑指的是紅外射線從ir光子源穿過氣體和光學(xué)的元件到ir光子探測器的通路。在ir光子探測器中探測該紅外射線。

光學(xué)的元件指的是成像的和/或聚焦的鏡組。光學(xué)的元件可以例如被設(shè)計成透鏡、反射鏡或棱鏡。

借助用于可拆卸地將擴展室與氣體反應(yīng)室連接起來的連接元件，可以將擴展室與氣體反應(yīng)室可拆卸地連接。因為擴展室借助連接元件可拆卸地與氣體反應(yīng)室連接，所以擴展室可以與氣體反應(yīng)室分離。以這種方式可以清潔氣體反應(yīng)室的內(nèi)部，以便清除可能通過熱的、冷的或反應(yīng)性氣體在光學(xué)的測量路徑中產(chǎn)生的污物。氣體測量裝置的安裝和保養(yǎng)費用因此很小。此外可以快速且靈活地更換擴展室，從而例如在受損時無需很大的花費就能更換擴展室或快速維修。在氣體反應(yīng)室中的氣體可以通過所述連接來流入擴展室以及因此到達光學(xué)的測量路徑中，該光學(xué)的測量路徑從ir光子源起經(jīng)由光學(xué)的元件延伸到擴展室和ir光子探測器。處在光學(xué)的測量路徑中的氣體然后可以借助光學(xué)的方法被檢測。氣體因此在現(xiàn)場未經(jīng)過濾且無需泵出地被測量，從而避免了在隨時間改變的氣體濃度下測量數(shù)據(jù)的時間延遲。

ir光子源有利地通過波導(dǎo)體與擴展室連接，其中，波導(dǎo)體包括光學(xué)的測量路徑的一部分。此外，ir光子探測器可以有利地通過波導(dǎo)體與擴展室連接，其中，波導(dǎo)體包括光學(xué)的測量路徑的一部分。ir光子源和ir光子探測器因此可以在空間上遠離擴展室和整個氣體反應(yīng)室布置。ir光子源和ir光子探測器因此被保護不受可能源自氣體反應(yīng)室的振動和高或低的溫度的影響。

波導(dǎo)體有利地是藍寶石波導(dǎo)體。藍寶石波導(dǎo)體耐受極高的溫度，且可以以這種方式布置在極熱的氣體反應(yīng)室處，而不會受損。

光學(xué)的元件被有利地布置在擴展室的內(nèi)部空間中。光學(xué)的元件可以無須大量費用地安裝在該內(nèi)部空間中并被校準。因此在必須清潔光學(xué)的元件時也簡化了保養(yǎng)。

作為備選或補充，適宜將光學(xué)的元件布置在擴展室的壁中或壁上。因此光學(xué)的元件部分與有待檢測的氣體隔絕。安裝和保養(yǎng)費用因此被進一步減少。

光學(xué)的元件被有利地在擴展室處布置在波導(dǎo)體的端部處。在此可以優(yōu)選設(shè)置兩個光學(xué)的元件，它們被布置在擴展室處。光學(xué)的元件可以以這種方式形成波導(dǎo)體的端部以及因此集成到波導(dǎo)體中。安裝費用在這個實施形式中被進一步降低。

在此，光學(xué)的元件可以被有利地構(gòu)造成聚光透鏡、凹面鏡或構(gòu)造成準直透鏡。焦點在此被這樣選擇，使得紅外射線被導(dǎo)入到ir光子探測器中。

現(xiàn)場氣體測量系統(tǒng)適宜地具有封閉元件，該封閉元件被構(gòu)造用于閉鎖在氣體反應(yīng)室和擴展室之間的流體連通的連接。在此，封閉元件可以被集成在連接元件中。此外連接元件能夠可拆卸地與擴展室連接。擴展室可以借助封閉元件在封閉元件閉合時從氣體反應(yīng)室拆除，而不必清除氣體反應(yīng)室中的所有氣體。以這種方式可以快速更換擴展室。

擴展室有利地具有擴展室封閉元件。因此擴展室可以被單獨地封閉。尤其可以結(jié)合連接在連接元件上的封閉元件將擴展室隨時從氣體反應(yīng)室拆除并保養(yǎng)。被測量的氣體可以繼續(xù)留在擴展室中，因而可供遠離氣體反應(yīng)室的進一步的測量使用。

附圖說明

借助有利的實施形式，結(jié)合附圖詳細闡釋本發(fā)明。附圖中：

圖1是在氣體反應(yīng)室處的現(xiàn)場氣體測量系統(tǒng)的示意圖；

圖2是帶有波導(dǎo)體的現(xiàn)場氣體測量系統(tǒng)的示意圖；以及

圖3a-c是擴展室的內(nèi)部空間的示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)場氣體測量系統(tǒng)總體用附圖標記1標注。

圖1在此示出了現(xiàn)場測量系統(tǒng)1，其被布置在氣體反應(yīng)室2處?，F(xiàn)場氣體測量系統(tǒng)1包括擴展室12，擴展室借助連接元件13與氣體反應(yīng)室2可拆卸地連接?，F(xiàn)場氣體測量系統(tǒng)1還進一步包括ir光子源10和ir光子探測器11。ir光子源10發(fā)射紅外射線到擴展室12中。ir光子探測器11捕捉被發(fā)射的紅外射線，紅外射線穿透擴展室12和處在擴展室12中的氣體。紅外射線因此由ir光子源10穿過擴展室12傳送到ir光子探測器11。擴展室12在此具有和在氣體反應(yīng)室2中相同的氣體環(huán)境。因此借助測量直接確定了氣體反應(yīng)室2中的氣體組分或氣體濃度。

在此，氣體的測量在現(xiàn)場發(fā)生，因而實現(xiàn)了一種無延遲的測量。在此，在擴展室12處設(shè)有一個光學(xué)的元件16，該光學(xué)的元件將由ir光子源10發(fā)出的紅外射線聚焦到ir光子探測器11上。ir光子源10、光學(xué)的元件16和ir光子探測器11限定了一條穿過擴展室12的光學(xué)的測量路徑。

按照圖2，ir光子源和ir光子探測器11可以通過波導(dǎo)體14與擴展室12連接。ir光子源10在此通過其中一個波導(dǎo)體14將紅外射線轉(zhuǎn)送到擴展室12中。另一個波導(dǎo)體14將從擴展室12出來的紅外射線轉(zhuǎn)送到ir光子探測器11。ir光子源10和ir光子探測器11在此可以與擴展室12以及因此也與氣體反應(yīng)室2間隔布置。以氣體反應(yīng)室2為出發(fā)點的振動和溫度波動或者高溫或低溫，因此不會影響光子的發(fā)射和測量。ir光子源10和ir光子探測器11可以借助波導(dǎo)體14與氣體反應(yīng)室2保持安全距離布置。

波導(dǎo)體14在此由藍寶石制造。波導(dǎo)體14由于該材料也可以使用在輻射高溫的氣體反應(yīng)室中。此外藍寶石對于紅外射線是可透射的。

擴展室12此外與連接元件13可拆卸地連接。連接元件13在此包括封閉元件15，封閉元件可以閉鎖在擴展室12和氣體反應(yīng)室2之間的流體連通的連接。以這種方式可以截斷在擴展室12和氣體反應(yīng)室2之間的流體連通的連接，因而不再有氣體從氣體反應(yīng)室2進入擴展室12。擴展室12可以在封閉元件15閉合時與連接元件13分離，因而擴展室12的內(nèi)部空間120可以被清潔。此外可以用這種方式更換擴展室12。

在圖3a至3c中示出了擴展室12的內(nèi)部空間120。在按圖3a的第一個備選的實施形式中，光學(xué)的元件16在擴展室1之內(nèi)布置在內(nèi)部空間120中。擴展室12還包括孔121?？?21用于將ir光子源10的紅外射線導(dǎo)入擴展室12且能使ir光子探測器11探測在擴展室12中的紅外射線。孔121因此用于將紅外射線導(dǎo)引穿過擴展室12或穿過擴展室12的內(nèi)部空間120。

光學(xué)的元件16在此被這樣布置，使得由ir光子源10發(fā)出的紅外射線聚焦到配屬于ir光子探測器11的孔121中。孔121在此可以通過波導(dǎo)體14與ir光子探測器11或ir光子源10連接。作為備選，ir光子源10和ir光子探測器11可以直接布置在孔121后方。在按圖3a的備選方案中，ir光子探測器11和ir光子源10直接布置在擴展室12處。此外孔121在擴展室12的壁中被布置在對置的側(cè)面上。由此限定了在ir光子源10處開始、穿過孔121、擴展室12和光學(xué)的元件16到達第二孔121以及在ir光子探測器11上結(jié)束的測量路徑。在這種情況下，光學(xué)的元件16可以是聚光透鏡。

在一種備選的實施形式中，光學(xué)的元件16可以構(gòu)造成凹面鏡或其它反射性元件(參看圖3b)。在這個實施形式中，孔121被這樣布置，使得從一個孔121導(dǎo)到光學(xué)的元件16上的紅外射線，被從光學(xué)的元件16導(dǎo)入到另一個孔121。光學(xué)的元件16在此被構(gòu)造成凹面鏡。在這個實施形式中，ir光子源10和ir光子探測器11也可以直接在擴展室處布置在孔121后方。ir光子源10和ir光子探測器11可以備選地通過波導(dǎo)體14與孔121連接。

在這個實施形式中，擴展室12包括擴展室封閉元件15′。因此簡化了擴展室12從氣體反應(yīng)室2的拆卸。此外在擴展室12中可能留有氣體，該氣體可以在稍后的時間點上在其它部位處被進一步檢測。

在按圖3c的另一個備選的實施形式中設(shè)有第一光學(xué)的元件16′和第二光學(xué)的元件16′′。光學(xué)的元件16′、16′′在此被布置在擴展室12的壁中。它們可以被構(gòu)造成準直透鏡。從外部通過光學(xué)的元件16′、16′′導(dǎo)入到擴展室12中的紅外射線，作為經(jīng)準直的紅外射線，也就是說用平行延伸的射線穿過擴展室12的內(nèi)部空間120。這樣做的優(yōu)勢在于，在擴展室12的內(nèi)部空間120中的氣體循環(huán)不會由于安放在擴展室12的內(nèi)部空間120中的光學(xué)的元件16而改變。在擴展室12內(nèi)的氣體組分因此對應(yīng)在氣體反應(yīng)室2內(nèi)的氣體組分?？赡苡捎谑芨蓴_的流動狀況而出現(xiàn)的改變因此得以避免。

本發(fā)明因此免去了將經(jīng)過濾的以及經(jīng)冷卻的氣體輸送給氣體報警裝置的多極的泵和過濾器單元的安裝。

附圖標記列表

1現(xiàn)場氣體測量系統(tǒng)

10ir光子源

11ir光子探測器

12擴展室

13連接元件

14波導(dǎo)體元件

15封閉元件

15′擴展室封閉元件

16、16′、16′′光學(xué)的元件

120內(nèi)部空間

121孔

2氣體反應(yīng)室。