[发明专利]用于对气体样品中的至少一种气体的浓度测量的装置的测量头

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对气体样品中的至少一种气体的浓度进行测量的装置的测量头。

背景技术

已知的是，顺磁气体的导热能力在磁场的影响下发生变化。顺磁气体的分子具有不变的磁矩，该磁矩在外磁场中取向。由此导致不仅仅磁化率变化以及进而磁通量增加，而且由于分子的取向也限制了通过碰撞将热能传输给相邻分子的可能性。这导致了气体的导热能力在很小的程度上变化。这种效应出现在由顺磁的和其它的气体构成的混合物中。因为气体混合物的导热能力的变化取决于在其中所包含的顺磁气体的浓度，所以可以通过检测气体混合物的导热能力的变化来推导出该份额，即顺磁气体的浓度。氧气和氧化氮特别地属于顺磁的气体。

用于测量顺磁气体、例如特别是氧气的浓度的一种已知的装置由DE 100 37 380 A1中得知，并且其特征在于：一种具有气隙的、可调制的磁场源；一种调制源，其用于将调制信号发送给磁场源；一种至少部分布置在气隙内部的、由电源加热至工作温度的测量件，其用于发送热流测量信号，以及一种与测量件连接的过滤装置，其用于基于对磁场的调制来分离来自热流测量信号的波动，其中，基于导热能力的取决于气体的变化，波动的变化了的振幅是用于在气体样品中的顺磁气体的份额的量度。对顺磁气体、特别是氧气的浓度的测量在可电调制的磁系统的、装有测量气体比色计的气隙中实现。相应的测量气体比色计例如由DE 102 51 130 A1中已知。在那里描述的测量气体比色计例如可以布置在DE 102 41 244 C中描述的测量头中。

在已知的测量气体比色计中测量件固定在底板上，并且一个通道板为了在测量件的区域中引导气体以及围绕测量件被切断。测量气体比色计向上通过具有至少两个用于气体流入和流出的穿孔的盖板进行密封。气体引导在平行于底板的通道板中实现，在底板上安置有基本上平坦的测量件。测量件相对于底板通过距离保持件而隔开，其并且也具有与盖板的间距。通过这种方式水平地在测量件旁边引导的气体扩散至测量件的上方和下方的区域中。由于压力波动或流动经过测量气体比色计的气体的流速快速转换，可能导致形成涡流，这些涡流取决于气体引导同样水平地、也就是说平行于底板地取向，使得对测量件均匀的气体加载由于扩散变得困难，并且可能导致信号波动。由此信噪比受到影响。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种在测量信号质量方面改进的测量头，其用于对在气体样品中的至少一种气体的浓度进行测量的装置。

该目的由根据权利要求1的测量头来实现。

本发明的有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的内容。

根据本发明的测量头用于对气体样品中至少一种气体、特别是氧气的浓度进行测量的装置，该测量头包括板件，该板件在一个侧面上承载具有至少一个用于检测气体样品的导热能力的变化的测量点测量件和电导线。此外，在测量件的上部布置有第一金属体，并且在测量件的下部在板件的第二侧面的下方布置有第二金属体，其中，金属体在测量头运行时用作磁极。根据本发明，为了引导气体，在每个金属体中设计有通道并且在板件中设有开口，使得气体样品在测量头运行时经过金属体中的一个并且经过开口在测量体的朝向该开口的侧面旁边流动，并且经过另一个金属体再次流出。

导向测量件的气体样品首先通过位于测量件上方的第一金属体并且随后在气体再次由第二金属体流出之前通过在板件中的开口，由此可以这样设定在测量件旁的气体流的方向，即气体流实现基本上垂直于布置在板件上的平坦的测量件。基本上垂直在此理解为，描述气体流的流动矢量至少在板件中的开口的区域中相对于板件的面法线在-6°和+6°之间倾斜。由于气体流的取向，这些可以由压力波动或流速的快速转换而产生的涡流同样基本上垂直于面法线并且因此垂直于测量件取向。前面所述的信号波动由此可以通过这种气体导向件而相对于水平的气体导向件减少。

金属体可以例如借助粘合剂固定在板件上。原则上，板件和金属体这样间接或直接地彼此连接，即，金属体气密地包围测量件以及板件的至少由测量件遮盖的部分，使得气体仅仅能通过通道到达测量件。

通过将测量件在板件上相对于气体导向件这样定位，即气体主要地借助扩散向测量件延伸，由此可以根本上避免通过测量件利用气体的溢流而出现的干扰效应。

在有利的方式中测量件部分地遮盖板件中的开口。

通过这种方式能实现的是，如果第二金属体直接邻接板件，那么流动经过开口的气体自身也可以朝向测量件并且进而朝向测量点扩散。