BINOS 1
Historie
Der BINOS Gasanalysator wurde 1976 von Dr. Günter Schunck und Albert Randow für den Einsatz in Analysenautomaten (C,S) entwickelt. Zielsetzung dieser neuen Gerätegeneration war ein schnell anzeigendes Messsystem, mit dem eine Peakerkennung von CO2, CO und SO2 Konzentrationsverläufen möglich wurde. Schunck und Randow erreichten dieses Ziel durch einen vollkommen neuen Ansatz, indem die von Schunck eingeführten Mikroströmungsdetektoren (Ultramat/Siemens) noch weiter miniaturisiert und in einen kleberfreien IR-Detektor integriert wurden. Bereits 1974 promovierte Schunck mit diesem Thema an der TH-Karlsruhe. Der BINOS 1 konnte bereits zwei Gaskomponenten simultan erfassen. Der Name BINOS leitet sich aus dem Lateinischen für BI=zwei bzw. doppelt ab. Der Zusatz NOS steht für Nichtdispersiove Optische Spektroskopie. Das Gerät war sehr kompakt ausgebaut und wurde in ein 19″-Einschubgehäuse integriert. Zu diesem Zeitpunkt war der BINOS 1 das wohl kleinste und vor allem störunempfindlichste NDIR-Gasmessgerät der Welt, das auf den Prinzipien des LUFT-Detektors basierte.
1980 kam Prof. Wiegleb als Absolvent der Uni-Essen in die Arbeitsgruppe von Dr. Schunck und entwickelt zusammen mit Albert Randow das BINOS-System weiter. Dr. Schunck machte sich bereits zu diesem Zeitpunkt bereits Selbstständig und gründete das Labor für Forschung und Entwicklung LFE in Maintal-Dörnigheim.
Applikationen mit dem BINOS-System
Sehr schnell wurden die technischen Möglichkeiten, die der BINOS 1 inne hatte, für andere Anwendungen genutzt. Eine wichtiger Einsatz war zu dieser Zeit die Analyse von Rauchgasen, im Rahmen der der TA-Luft bzw. der Großfeuerungsanlagenverodnung (13. BImSchV). Insbesondere die Erweiterung auf eine NOx-Analyse, die auf einer simultanen Messung von NO im IR-Bereich und der Analyse von NO2 im UV-Bereich basierte, konnte wesentlich bessere Analyseergebnissse erzielen. Das gleiche galt für die UV-SO2 Analyse, die auch bei hohen Temperaturen durchgeführt werde konnte um unerwünschte Absorptionseffekte im Messgaskühler zu verhindern.
Rauchgasanalyse mit dem BINOS-System
BINOS mit Negativ-Filterung
Eine geteilte Filterküvette (3) ist auf der einen Seite mit Stickstoff gefüllt und auf der anderen Seite mit dem nachzuweisenden Gas (NO). Beide Seiten werden durch eine IR-Quelle (1) und dem Chopper (2) alternierend bestrahlt. In der Filterküvette befindet sich eine hohe NO-Konzentration, so dass alle Linien nahezu vollständig absorbiert werden und nur die Ballast-Strahlung hindurchtritt. Auf der linken Seite gelangt die gesamte Strahlung hindurch. In der Messküvette findet nun die selektive Absorption durch das NO statt. Die Strahlung, die durch die gasgefüllte Filterküvette hindurchtritt, ist bereits im Bereich der Absorptionslinien gesättigt, so dass keine weitere Strahlung mehr absorbiert wird. Dieser Pfad dient als Referenzwert (R). Auf der linken Seite findet die Absorption durch das NO statt. Im Detektor wird dann die Differenz aus beiden Signalen gemessen. Die Ballast-Strahlung wird also von dem Signal auf der linken Seite abgezogen und tritt nicht weiter in Erscheinung. Dieses Verfahren wird daher auch als Negativ-Filterung bezeichnet. Die Absorption durch das NO-Messgas ist zwar auch sehr gering, aber die Querempfindlichkeiten sind durch dieses Messverfahren erheblich kleiner. Störgase, die eine Querempfindlichkeit hervorrufen, werden sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite des Fotometeraufbaus absorbiert, so dass dieser Einflusseffekt sich nahezu vollständig kompensiert. Da in der Filterküvette bereits eine merkliche Absorption stattfindet ist das Signal insgesamt kleiner als auf der linken Seite (N2-Füllung). Der Aufbau wird daher mit einer mechanischen Blende (4) , die in den Strahlengang auf der linken Seite hineinragt, abgeglichen (→ R≈M). Weiterhin kann auch noch ein Positivfilter (6) eingesetzt werden, das störende Komponenten (z.B. CO2) aus dem Spektrum herausfiltert und somit die Querempfindlichkeit noch weiter einschränkt.
NOx-Messungen mit dem BINOS-System
UV-BINOS
Bereits 1983 konnte ein neuartiges SO2-Messgerät vorgestellt werden, mit dem erstmalig eine UV-Strahlungsquelle eingesetzt wurde, die mit Hilfe von Fluoreszenzstrahlung eine selektive Strahlung bei 285 nm erzeugte. Diese Strahlung deckte sich mit dem UV-Absorptionsspektrum von Schwefeldioxid. Durch diesen Schritt wurde eine sehr selektive Messung von SO2 ermöglicht, die zu extrem niedrigen Nachweisgrenzen (<1ppm SO2) führte.
SO2-Messung mit neuen UV-BINOS
Einsatz von LED`s
Weiterhin wurde der UV-BINOS für bestimmte Anwendungen mit Leuchtdioden betrieben, die zu der damaligen Zeit auf den sichtbaren Spektralbereich beschränkt waren. Die Messmöglichkeiten beschänkten sich daher auf hohe Ozonkonzentrationen, Stickstoffdioxid, Jod und Brom.
Einsatz von LED-Strahlungsquellen in Analysegeräten
BINOS IM
Der BNOS IM wurde für den Einsatz in der Immissionsmesstechnik entwickelt. Er nutzte zur Verbesserung der Nachweisgrenze eine chemischen Hilfsreaktion mit einem Farbstoff. Der Farbumschlag (Änderung der spektralen Transmissionseigenschaften) wurde dann in dem BINOS-Fotometer nachgewiesen. Anhand einer Chlorgasanalyse, in der Nähe eines Chemiebriebes, konnte die Einsatzfähigkeit dieser Technik nachgewiesen werden. Der Messbereich lag bei 1 ppm Clor in Luft, mit einer Nachweisgrenze von 10 ppb.
Messung von Chlorgas-Immissionen mit dem BINOS-01 System
BINOS HT
Für den Einsatzbereich in der Prozessmesstechnik werden Gasanalysatoren benötigt die auch bei Temperaturen oberhalb von 80°C arbeiten. Diese Anforderung wird zumeist durch Stoffe in dem Prozessgas vorgegeben, die durch chemische Reaktionen (z.B. Ammoniak und Kohlendioxid) oder durch erhöhte Taupunkte (Wasserdampf, Säure, KW, …) einen Hochtemperaturbetrieb erfordern. Alle Komponenten, die mit dem Gas in Berührung kommen, müssen in diesem Fall auf die gleiche, hohe Temperatur beheizt werden. Für den HT-BINOS wurden daher spezielle Komponenten entwickelt die bis zu einer Temperatur von 180°C beständig sind.
Gasanalysensystem für erhöhte Prozesstemperaturen (BINOS-HT)
BINOS 100
Die Herstellungskosten des BINOS 1 waren, aufgrund der vielfältigen manuellen Arbeitsschritte, vergleichsweise hoch. Für viele Anwendungen wurden aber zunehmend noch kleinere und kompaktere Gasanalysatoren benötigt. Dieses Anforderung wurde mit dem neuartigen Konzept des BINOS 100 umgesetzt. Als IR-Detektor wurden pyroelektrische Elemente eingesetzt, die wesentlich preiswerter waren als gasgefüllte Detektoren nach dem Luft-Prinzip. Weiterhin nutzte man bei dieser Gerätegeneration erstmalig die Mikroprozessortechnik zur Signalverarbeitung und zur Kompensation von Messfehlern. Die Baugröße des BINOS 100 war um den Faktor 2 geringer und konnte somit in ein 1/4-19″-Gehäuse integriert werden.
3. 
- Integration von zwei BINOS 100 Analysatoren in einen 19″-Einschub, mit dazugehöriger Gasaufbereitung.
- Signalverarbeitung und
- physikalischer Aufbau des BINOS 100.
- IR-Detektor mit konischem Konzentrator der eine Gasfülllung zur Reduzierung der Querempfindlichkeiten enthält.
IMG_20160218_0005 IR-Gasanalyse jetzt mit Mikroprozessortechnik (BINOS 100)
Mikroprozessorgesteurtes Gasanalysengerät in Kompaktbauweise (BINOS 100)
BINOS® Marke
Die Markenrechte des BINOS wurden 1976 von der Leybold-Heraeus GmbH (Hanau) eingetragen. 2007 wurde die Marke für den Bereich der kontinuierlich und automatisch arbeitende Gasanalysengeräte und Infrarot-Analysengeräte von der Emerson Process Management GmbH gelöscht.
Am 4.2.2016 erfolgte die erneute Eintragung beim Deutschen Marken- und Patentamt in München und gilt bis 2025 für alle Gasanalysegeräte und Gassensoren. Basierend auf der Grundidee des BINOS wird diese Technologie zukünftig in einer neuen Gerätegeneration BINOS® NG (New Generation) umgesetzt werden.
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