用于测量气体的浓度的方法和设备技术

用于测量容器(20)中的气体的浓度的方法(100)，该容器具有带有至少一个可变形部分的壁，气体吸收至少在特定的光谱范围内的电磁辐射，其中，该方法包括步骤：‑在相对的定位表面之间偏压(101)所述可变形部分和所述壁的与所述可变形部分相对的另一部分，从而在相对的定位表面之间形成容器的偏压体积；‑在测量时间(110)期间，将电磁辐射发射(102)到所述偏压体积中并沿着相应的辐射路径从所述偏压体积接收(103)所述发射辐射的发射或反射的辐射；‑在所述测量时间期间，相对移动(104)所述可变形部分和所述另一部分中的至少一个和所述辐射路径中的至少一个；和从接收的辐射确定(105)所述气体的所述浓度。此外，在本发明专利技术的范围内的是一种生产包含具有监测气体的浓度的填充气体体积的密封容器的方法，一种用于执行方法的设备(10)和一种用于填充容器的填充设施。

Method and equipment for measuring gas concentration

A method (100) for measuring the concentration of gases in a container (20) has a wall with at least one deformable part, which absorbs electromagnetic radiation in a specific spectral range, wherein the method comprises steps: (1) bias the deformable part (101) between the relative positioning surfaces and another part of the wall relative to the deformable part, thereby A vessel's bias volume is formed between relative positioning surfaces; At least one of the above and at least one of the radiation paths; and the concentration of the gas determined from the received radiation (105). In addition, within the scope of the present invention is a method of producing a sealed container containing a volume of filled gas with a concentration monitoring gas, a device (10) for executing the method, and a filling facility for filling the container.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量气体的浓度的方法和设备
本文探讨的专利技术涉及一种用于测量容器中的气体的浓度的方法，所述容器具有带有至少一个可变形的部分的壁。根据另外的方面，本专利技术涉及一种生产密封容器的方法，所述密封容器包含具有位于预定浓度范围内的监测气体的浓度的填充气体体积，并且涉及用于执行方法的设备。
技术介绍
在若干种应用中，对存在于用于包装诸如药物或食物的敏感内容物的容器中的气体的成分有特定的要求。例如，对于过程控制或质量控制，需要在包装之前、在包装期间或在包装之后确定容器中的气体的浓度。在容器的内容物可被氧化并从而经受劣化的情况下，相关的气体浓度例如可以是氧气的浓度。低的氧气浓度还可抑制细菌或真菌的活性。作为示例，已知的方法是红外吸收光谱，其适合确定容器中特定监测气体的浓度，并且其允许以非侵入方式、即在无需用测量设备的一部分进入到容器中的情况下确定气体的浓度。只有红外辐射穿过容器的壁并穿过待分析的气体。红外辐射的辐射强度在对于不同气体种类特定的吸收带中降低。将具有柔性或可变形壁的容器用于包装诸如药品或食物的敏感产品，不是少见的。这样的容器可以是袋、带有覆盖箔的托盘或半刚性的容器，例如具有包括塑料或纸板的壁的容器。由于所造成的吸收取决于气体浓度并且取决于辐射在气体中的行进距离，所以在具有可变形的壁的容器中的气体浓度的精确测量是困难的。这样的容器在独立的容器之间可具有大的可变性。尤其，如果将内容物填充到这样的带有可变形的壁的容器中的过程尚未完成，则内容物体积以及其容器的若干个尺寸可能在测量到测量之间或者甚至在单次测量期间变化，因而影响辐射在气体中的行进距离和随之吸收的辐射量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于测量在具有带有至少一个可变形部分的壁的容器中的气体的浓度的方法，所述方法消除已知方法的一些困难。该目的通过根据权利要求1的方法达到。根据本专利技术的方法是一种用于测量在具有带有至少一个可变形部分的壁的容器中的气体的浓度的方法，监测的气体吸收至少在特定的光谱范围内的电磁辐射。方法包括步骤：-在相对的定位表面之间偏压可变形部分和壁的与所述可变形部分相对的另一部分，从而在所述相对的定位表面之间形成容器的偏压体积；-在测量时间期间，将电磁辐射发射到偏压体积中并沿着相应的辐射路径从偏压体积接收发射辐射的发射或反射的辐射；-在测量时间期间，相对移动可变形部分和另一部分中的至少一个和辐射路径中的至少一个；和-从接收的辐射确定气体的浓度。专利技术人已认识到的是，通过该方法能以高的精度测量气体的浓度。尤其，能以小的误差确定仅导致弱的吸收强度的低浓度的监测气体。通过容器的壁的可变形部分或容器的壁的另一部分中的至少一个相对于辐射路径中的至少一个的相对移动，使起源于在被电磁辐射横穿的壁的部分的材料上的反射和散射的干扰效应相抵销。在相同容器上的连续测量更具重现性。相同类型的不同容器的确切形式或表面结构的小的变化对确定的气体浓度具有较小的影响。专利技术人已认识到的是，各种可能的辐射路径之间的干涉效应可被错误地解释为气体中的吸收。该类型的误差当测量低气体浓度时或者当通过在气体内的短的辐射路径长度测量时变得有重要作用。当应用诸如激光的高度相干的电磁辐射时，干涉效应可变得严重。根据本专利技术的方法有效减小该类型的误差。通过在相对的定位表面之间偏压可变形部分和壁的与可变形部分相对的另一部分的步骤，在关于容器的内含物体积的壁的彼此相对的两个部分处建立与定位表面的接触。这样，即使对于具有高度柔性的壁的容器，如例如用于储存液体的袋，也能合适地限定在内容物体积内的辐射路径的长度。可以各种方式执行在相对的定位表面之间偏压可变形部分和壁的与可变形部分相对的另一部分的步骤。例如，将液体填充到容器中是一种实现偏压的可能方式。当然，假定容器的壁对于在方法中使用的特定光谱范围内的电磁辐射是至少部分地透明或半透明的。在根据本专利技术的方法的一个实施例中，该实施例除非矛盾、否则可与仍然待探讨的实施例中的任何实施例组合，在具有与测量时间对应或者与测量时间的一小部分对应的重复时间的循环移动中执行相对移动。在循环移动中，移动对象的位置在重复时间或重复时间的整数倍之后再次相同。通过该实施例，在移动循环期间达到的移动中的壁的分段的所有位置有助于测量。取决于壁的分段的确切位置的效应的有效抵销通过该实施例实现。在根据本专利技术的方法的一个实施例中，该实施例除非矛盾，否则可与预先探讨的实施例中的任何实施例和仍然待探讨的实施例中的任何实施例组合，通过借助于操纵元件作用于容器的壁引起相对移动。操纵元件例如可用于推压容器的壁或拉容器的壁的某一部分，以引起壁的可变形部分或另一部分中的至少一个的移动。操纵元件可以是用于以自动的方式操作容器、例如用于在自动填充系统的不同站之间运输容器所使用的操纵元件。操纵元件可构造成一旦将容器插入相对的定位表面之间，就操纵容器的壁的至少一部分。在根据本专利技术的方法的一个实施例中，该实施例除非矛盾，否则可与预先探讨的实施例中的任何实施例和仍然待探讨的实施例中的任何实施例组合，通过使相对的定位表面中的第一定位表面相对于相对的定位表面中的第二定位表面移动引起相对移动，从而保持辐射路径的长度大致恒定。在该实施例中，第一定位表面的移动被有效地传递至壁的相对部分中的至少一个的移动。由于两个定位表面相对于彼此移动，所以容器的壁的不同部分可在移动期间将它们自己相对彼此重新布置在各种位置，导致关于横跨容器的辐射路径的可能散射方式的各种构造。辐射路径的长度保持大致恒定，因而不需要的效应仅在保持辐射路径的决定性路径长度恒定的同时改变。保持辐射路径的长度大致恒定的可能移动例如是与辐射路径垂直的平移、围绕沿着辐射路径的轴线的旋转或者围绕限定辐射路径的点、诸如在反射器上的点的倾斜。替代性地，与辐射平行的微观平移还保持辐射路径的决定路径长度大致恒定。定位表面的相对移动可以是连续的或步进的，例如在每一步中带有无移动的时间间隔。在根据本专利技术的方法的一个实施例中，该实施例除非矛盾，否则可与预先探讨的实施例中的任何实施例和仍然待探讨的实施例中的任何实施例组合，确定浓度的步骤基于在与移动期间达到的壁的可变形部分和另一部分中的至少一个的不同位置对应的时间点接收的辐射。根据该实施例，例如由与模数转换器操作连接的检测器接收的信号可随着时间的过去积累，并且可在测量时间结束时评估积累的信号。替代性可能是评估一系列测量，以产生一系列对应的初始浓度并且例如由该系列的初始浓度计算平均值。根据该实施例处理信号的方式可被视为在检测器处接收的信号的低通滤波，由此滤掉具有与相对移动对应的频率的信号。取决于讨论中的实施例，壁的部分中的至少一个的位置可依赖于操纵元件的位置或者相对的定位表面的位置。在根据本专利技术的方法的一个实施例中，该实施例除非矛盾，否则可与预先探讨的实施例中的任何实施例和仍然待探讨的实施例中的任何实施例组合，发射通过电磁辐射源、尤其是激光来执行，所述电磁辐射源具有比特定光谱范围窄的光谱带宽以及可调的发射器频率，并且其中，发射器频率周期性地扫过特定的光谱范围。可应用于方法的该实施例的窄带辐射源例如可以是可调二极管激光。频率扫描在该情况下可通过改变二极管激光的驱动电流来执行。这样，能应用波长调制技术。周期性扫描可通过在赫兹范围内的重复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于测量容器中的气体的浓度的方法(100)，所述容器具有带有至少一个可变形部分的壁，所述气体吸收至少在特定的光谱范围内的电磁辐射，所述方法包括步骤：‑在相对的定位表面之间偏压(101)所述可变形部分和所述壁的与所述可变形部分相对的另一部分，从而在所述相对的定位表面之间形成所述容器的偏压体积；‑在测量时间(110)期间，将电磁辐射发射(102)到所述偏压体积中并沿着相应的辐射路径从所述偏压体积接收(103)所述发射辐射的发射或反射的辐射；‑在所述测量时间期间，相对移动(104)所述可变形部分和所述另一部分中的至少一个和所述辐射路径中的至少一个；和从接收的辐射确定(105)所述气体的所述浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.04 CH 1471/161.用于测量容器中的气体的浓度的方法(100)，所述容器具有带有至少一个可变形部分的壁，所述气体吸收至少在特定的光谱范围内的电磁辐射，所述方法包括步骤：-在相对的定位表面之间偏压(101)所述可变形部分和所述壁的与所述可变形部分相对的另一部分，从而在所述相对的定位表面之间形成所述容器的偏压体积；-在测量时间(110)期间，将电磁辐射发射(102)到所述偏压体积中并沿着相应的辐射路径从所述偏压体积接收(103)所述发射辐射的发射或反射的辐射；-在所述测量时间期间，相对移动(104)所述可变形部分和所述另一部分中的至少一个和所述辐射路径中的至少一个；和从接收的辐射确定(105)所述气体的所述浓度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在具有与所述测量时间对应或者与所述测量时间的一小部分对应的重复时间的循环移动中执行所述相对移动。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过借助于操纵元件作用于所述容器的所述壁引起所述相对移动。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过使所述相对的定位表面中的第一定位表面相对于所述相对的定位表面中的第二定位表面移动引起所述相对移动，从而保持所述辐射路径的长度大致恒定。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，确定所述浓度的步骤基于在与所述移动期间达到的所述壁的所述可变形部分和所述另一部分中的至少一个的不同位置对应的时间点接收的辐射。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，所述发射通过电磁辐射源、尤其是激光来执行，所述电磁辐射源具有比所述特定的光谱范围窄的光谱带宽以及可调的发射器频率，并且其中，所述发射器频率周期性地扫过所述特定的光谱范围。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，所述偏压步骤通过用填充气体至少部分地填充容器并从而增大所述容器的直径来执行，直到所述直径在所述相对的定位表面之间延伸为止。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，所述偏压步骤通过使所述相对的定位表面中的至少一个朝着所述壁的所述可变形部分和另一部分中的至少一个移动来执行。9.生产包含填充气体体积的密封容器的方法(200)，所述填充气体体积具有位于预定浓度范围内、尤其地低于100ppm、尤其地低于10ppm、进一步尤其地低于1ppm的浓度的尤其是氧气的监测气体的浓度，所述方法包括：a)提供(201)具有位于所述预定浓度范围内的所述监测气体的浓度的填充气体；b)用所述提供的填充气体填充(202)容器至少一次；c)应用(203)根据权利要求1至8中的任一项所述的方法的步骤，以确定所述监测气...

【专利技术属性】
技术研发人员：S坎德特，
申请(专利权)人：威尔科股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH