Fur die Messung infrarotaktiver Gase werden seit uber 80 Jahren Absorptionsverfahren unter Verwendung thermischer Emitter eingesetzt. Seit einigen Jahren werden zunehmend MEMS basierte thermische Emitter eingesetzt, die sich einfacher und schneller mittels einer elektrischen Ansteuerung modulieren lassen. Fur die Anwendung in industriellen Multigasanalysesystemen, bei denen mehrere Gase gleichzeitig in nur einer Gaskuvette mit langen Absorptionsstrecken nach dem NDIR-Prinzip gemessen werden sollen, sind hohe Anforderungen zu erfullen: - Durch die gleichzeitige Messung von Gasen mit verschiedenen Absorptionsstarken ist eine hohe Messdynamik erforderlich, um ahnliche Messbereiche fur alle Gase realisieren zu konnen. - Im industriellen Einsatz ist eine hohe Messgenauigkeit uber einen grossen Temperaturbereich zu gewahrleisten. Dabei ist eine Temperierung des Messgerates nur bedingt moglich. - Bei kleinstmoglichen Gerateabmessungen soll eine hohe Messauflosung und Genauigkeit sowie niedrige Nachweisgrenzen der zu messenden Gase erreicht werden. - Die Zyklen fur eine Nachkalibrierung oder einen Nullabgleich im Messeinsatz sollen moglichst lang sein und nach Moglichkeit mehrere Monate bis Jahre betragen. Wesentliche Ansatzpunkte diese Anforderungen zu erreichen besteht darin, das Grundrauschen gering zu halten und eine hohe Stabilitat der Messung zu erreichen. Damit wird eine niedrige Nachweisgrenze der Gasmessung und eine geringe Nulliniendrift erreicht. Fur beide Aspekte ist der thermische Emitter eine wesentliche Komponente im Messprozess, da er durch seine hohe Temperatur im Bereich mehrerer hundert Grad Celsius und seine modulierte Betriebsart zu Fluktuationen in der Strahlungsleistung neigt und uber langere Zeitraume degradieren kann. In diesem Beitrag werden die Auswirkungen verschiedener Arten der Ansteuerung mittels Rechteck- und Sinusmodulation sowie einer Leistungsregelung anhand von langeren Zeitreihen vorgestellt und diskutiert. Daruber hinaus wird vorgestellt, wie ein in das MEMS-Strahlergehause integrierter Infrarotsensor zur Kompensation langfristiger Drifteffekte genutzt werden kann.
展开▼
