Messprinzip - Siemens LDS 6 Betriebsanleitung

Bild 2-9
2.5

Messprinzip

Arbeitsweise
Der Betrieb des LDS 6 basiert auf der Tatsache, dass Licht, das durch ein Gasgemisch dringt, nach
dem Lambert-Beerschen Gesetz in bestimmten, eng begrenzten Wellenlängenbereichen
absorbiert wird. Dieses Phänomen tritt dort auf, wo die Gase molekulare Übergänge aufweisen,
die schmale Absorptionslinien bilden.
Die Lichtquelle im LDS 6 ist ein Halbleiterlaser, der auf eine passende Absorptionslinie für das
Messgas abgestimmt ist. Das Laserlicht hat einen viel schmaleren Spektralbereich als die
Gasabsorptionslinie, was bedeutet, dass bei einer korrekt gewählten Absorptionslinie nur eine
geringe Beeinträchtigung durch andere Gasen gegeben ist.
Das Licht wird sowohl in Frequenz als auch in Amplitude moduliert, um die Ermittlung der
zweiten Oberwelle sowie die Eliminierung von Einträgen spektral unspezifischer
Absorptionslinien aufgrund von Staub, Rauch etc. zu erleichtern.
Das LDS 6 ist über Faseroptik mit den Messstellen verbunden. Das Laserlicht wird durch eine
Singlemode-Faser von der Zentraleinheit zu der Sendereinheit des In-situ-Sensors geleitet. Das
Optikgehäuse beinhaltet einen Sender und einen Empfänger. Der Abstand zwischen diesen
beiden Einheiten legt den Messweg fest. Im Empfänger wird das Licht auf einen geeigneten
Detektor gelenkt. Anschließend wird das Detektorsignal in ein optisches Signal umgewandelt
und über eine zweite optische Faser an die Zentraleinheit übertragen, wo anhand des
festgestellten Absorptionssignals die Konzentration der Gaskomponente berechnet wird.
In der Regel misst das LDS 6 eine einzelne Gaskomponente anhand des Absorptionsvermögens
einer einzelnen spektral vollaufgelösten Molekülabsorptionslinie. Die Absorption erfolgt durch
Umwandlung der Strahlungsenergie des Laserlichts in die innere Energie des Moleküls. Im
Arbeitsbereich des LDS 6 können sowohl Rotations-Schwingungs-Übergänge als auch – wie im
Fall von O
In einigen besonderen Fällen können auch zwei Komponenten gleichzeitig gemessen werden,
wenn ihre Absorptionslinien so eng beieinander liegen, dass sie im vom Laser dargestellten
Spektrum in einer einzelnen Abtastung erkannt werden können (z. B. Wasser (H
Ammoniak (NH
LDS 6
Betriebsanleitung, 01/2022, A5E00295893-08
Messkonfiguration des LDS 6 mit der beheizten Durchflusszelle
– elektronische Übergänge angeregt werden.
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)).
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Technische Informationen
2.5 Messprinzip
O) und
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