CN101135580B - 用于确定探测装置特性曲线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定探测装置特性曲线的方法，该探测装置具有至少一个测量传感器和至少一个用于检测同一物理量的比较传感器，以及一个与其电气连接的评估单元，由所述至少一个测量传感器和至少一个比较传感器的测量值确定所述特性曲线。本发明建议，以探测装置的第一次使用作为开始，在持续的测量过程中，如果在可预定的时间间隔(30)内至少一个测量传感器的时间变化曲线(10)中和至少一个比较传感器的时间变化曲线(20)中的测量值变化保持在一个可预定的极限范围内，在过程第一次达到一个可预定的测量点时记录一个特性曲线点。

Description

用于确定探测装置特性曲线的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定探测装置特性曲线的方法，所述探测装置具有至少一个测量传感器和至少一个用于检测同一物理量的比较传感器，以及一个与其电气连接的评估单元。
背景技术
在许多工业处理和测量技术领域中，为进行最佳的过程控制需要对预定的物理量有精确的了解。同时对这种探测装置提出了很高的要求，例如牢固的构造、很高的抗震动和耐温度冲击特性、对于化学侵入介质的不敏感性、以及必要时抗放射性射线的性能。根据应用场合的不同，这些要求中的某些要求必须被满足。此外传感器还必须具有很高的测量精度以及在长时间间隔内的很高的可再现性。
已知由于使用不当及老化，测量传感器的特性曲线会发生变化。随着从已知测量传感器特性曲线的偏离不断增加，测量精度下降。只有对传感器的测量精度不时地进行校准，才能保证高测量精度。为了这个目的，传感器必须从装置中被拆下。
由EP 1182438 B1公开的探测装置由两种不同的传感器构造类型组成，其中在初始化阶段，在这个阶段了历遍了整个感兴趣的温度范围，由求得的第一种构造类型的传感器和第二种构造类型的传感器的测量值的差求出对物理量测量值的校正值，并且校正值被相加，使得对于两个传感器求出的结果测量值几乎相同。在以后的测量和操作阶段中，不仅相应的结果测量值、而且它相对于与老化有关的漂移现象的偏离都被监测，并且在超过一个极限值时发出警告。
由于各个传感器对动态过程的反应不同，在初始化阶段导致探测装置一个动态的错误校准，这在以后阶段中导致错误报警。
同时以下因素可能施加影响：不同的测量原理、各个传感器至物理量来源的距离、滞后现象以及在同一类型的传感器情况下样品的离差。
此外已知方法的初始化阶段与准连续的温度变化过程相联系，这种过程变化通常表现为对处理过程的干扰。
发明内容
因此本发明的目的在于为已知的探测装置给出一种用于识别漂移以确定特性曲线的方法，其中避免了过程动态的错误校准。
按照本发明，上述任务由独立权利要求所述特征完成。在从属权利要求中给出了本发明具有优点的实施例。
本发明利用以下事实：传感器漂移是一个非常漫长的过程，它主要是由敏感元件中的材料变化引起的，而传感器在第一次使用时是无漂移的。
本发明由这样一种探测装置出发，其具有至少一个测量传感器和至少一个用于检测同一物理量的比较传感器，以及一个与其电气连接的评估单元，其中由至少一个测量传感器和至少一个比较传感器的测量值记录下探测装置的一条特性曲线并用于以后的漂移识别。
按照本发明，特性曲线以探测装置的第一次使用为开始，在持续的测量过程中被记录下来。如果在可预定的时间间隔内所述至少一个测量传感器和至少一个比较传感器的测量值变化维持在一个可预定的极限范围内，每当第一次到达可预定的测量点时记录一个特性曲线点。
在本发明的公开范围内，在可预定的时间间隔内的测量值变化包括在此时间间隔内测量值的任一时间变化过程。
具有优点的是，由此避免了由于各个传感器测得的具有大过程动态的物理量的时间变化过程而产生的错误初始化。
由于在持续的测量过程中记录特性曲线，可以省去初始化阶段。从而在该过程中可以避免由于已知方法造成的干扰。
此外本发明由采用已知温度探测装置进行温度测量的情况出发。为了实现本发明，对于测量传感器有一个比较传感器就足够了。
按照本发明的另一特征，极限值根据至少一个测量传感器和至少一个比较传感器在可预定的时间间隔内的测量值变化动态地适配于测量值变化。这样，可靠地避免了在高过程动态时记录下错误的特性曲线点。
附图说明
下面借助一个涉及温度探测装置的实施例详细说明本发明的其它特点和优点。如图所示：
图1示出测量信号的时间变化过程的原理图；
图2是用于确定特性曲线点的原理图。
具体实施方式
在最简单的情况下，温度探测装置由一个测量传感器和一个比较传感器以及一个与其电气连接的评估单元组成。这里测量传感器和比较传感器可以是相同结构类型的，也可以是不同结构类型的。
图1示出作为温度值T的测量信号随时间t的时间变化过程。测量传感器的温度测量值的时间变化过程在此图中用附图标记10表示，比较传感器的温度测量值时间变化过程在图中用附图标记20表示。
测量传感器和比较传感器最好被安装在一个用于处理过程的封闭容器中，它保护传感器不受处理介质影响。特别是可以设置一个已知的保护管。在保护管背对着处理介质的一端设置了一个用于容纳评估单元的外壳。
探测装置特性曲线的确定在持续的测量过程中进行，并且以探测装置的首次使用作为开始。在开始使用时，首先根据一个可预定的间隔和一个可预定的分辨率确定测量点的数量。当所述至少一个测量传感器和至少一个比较传感器在一个可预定的时间间隔30内的测量值变化保持在一个可预定的极限范围内时，对于过程中每个第一次达到的测量点，由测得的物理过程量确定所述至少一个测量传感器和至少一个比较传感器的测量值之差作为特性值，并且该特性值对应于此测量点被存储。
为此，测量传感器和比较传感器的测量温度被记录，并且各个传感器分别确定在一个可预定的时间间隔30内的温度变化。
只有当测量传感器和比较传感器在一个可预定的时间间隔内的测量值变化保持在一个可预定的极限范围内时才记录探测装置的一个特性曲线点。
这里每个传感器的测量值变化包括在时间间隔30内测量值的任一时间变化过程10和20。在最简单的情况下，测量值变化是在时间间隔结束时的测量值和时间间隔30开始时的测量值之间的差。
在本发明的另一实施例中，极限值可以根据测量传感器和比较传感器在可预定的时间间隔内的测量值变化动态地适配于测量值变化。特别是极限值与可预定的时间间隔30内的测量值变化成正比地被适配。这样在高过程动态和对应的大测量变化的情况下，例如由于结构条件不同的距离使传感器的测量变化之差也增大，极限值动态地提高，而在准静态过程中动态地减小。
在本发明的另一实施例中，当测量传感器和比较传感器在可预定的时间间隔30内各个传感器的温度测量值变化超过一个可预定的极限值并且温度探测装置处于热平衡状态下时，可以记录一个新的特性曲线值。这个新的特性曲线值是测量传感器的温度测量值与比较传感器的温度测量值之间的差。
在本发明的另一实施例中，极限值可根据物理量的测量值动态地适配。在这一特征的最简单的实施例中，极限值被取作物理量的测量值的一小部分。这样在高的温度测量值情况下有比在低的温度测量值时更高的绝对极限值。
图1中示出测量传感器和比较传感器的测量温度的时间变化曲线10和20，它们的容差带11和21是重叠的。如果在可预定的时间间隔30内不仅测量传感器的温度测量值的时间变化曲线10保持在容差带11内，而且比较传感器的温度测量值的时间变化曲线20也保持在容差带21内，则处于热平衡状态。
在可预定的时间间隔30内绝对测量值变化较大并且测量传感器测量值变化与比较传感器测量值变化之间的差较小的情况下，特性曲线可以用统计的方法由多个比较值求出。在一个替代的实施方式中，特性曲线也可以用分析方法由多个比较值求出。这两种实施方式的共同点是首先检测在探测装置工作范围内的多个数据点，它们被用于后续的统计方法或分析方法的步骤中。
为此，图2示出了用于说明由多个测量点确定特性曲线点的原理图。其中特性曲线40在考虑到在观察时间间隔内温度梯度为dT/dt的情况下被表示为温度T上测量传感器的测量值Ts1与比较传感器的测量值Ts2之差。
由一个测量传感器和一个比较传感器组成的探测装置可以借助于两个一阶延迟单元、即所谓PT1单元动态描述。偏差作为测量传感器测量值Ts1与比较传感器测量值Ts2之差由以下公式给出：
Ts1-Ts2＝τs2*dTs2/dt-τs1*dTs1/dt+f(Ts1)
其中：
Ts1，Ts2分别为两个传感器的测量值；
τs1，τs2为它们的时间常数；以及
f为静态的特性曲线40。
对于摆动的线性温度变化曲线，测量传感器的测量值变化和比较传感器的测量值变化是相等的。
如果已知具有两个不同测量值变化的两个传感器在相同温度T＝Ts1时的温度差值，则可用以上公式确定动态分量。静态分量作为特性曲线的点被存储。
参见图2，由同一温度T下的测量值51和52及不同的温度梯度dT/dt可导出特性曲线40的特性曲线点41。以相同的方法，由另一温度T下的测量值53和54以及不同的温度梯度dT/dt可导出特性曲线40的特性曲线点42。
为清楚起见，在图2中对每个特性曲线点41和42只分别示出两个测量点51和52以及53和54。以下方法也属于本发明范畴：采用已知的分析或统计方法由多个被检测的测量点导出特性曲线点。
此外，特性曲线上缺少的特性曲线点可由基于测量的特性曲线点通过内插和/或外推来确定。
在本发明的另一实施方式中，在对于已有的特性曲线点确定特性曲线的同时确定探测装置与已记录的特性曲线的偏离，即其漂移。这里物理量的测量、探测装置特性曲线的记录和漂移识别同时进行。
附图标记列表
10，20 时间曲线
11，21 容差带
30     时间间隔
40     特性曲线
41，42 特性曲线点
51...54测量点

Claims (9)

1.用于确定探测装置的特性曲线的方法，所述探测装置具有至少一个测量传感器和至少一个用于检测同一物理量的比较传感器，以及一个与其电气连接的评估单元，由所述至少一个测量传感器和至少一个比较传感器的测量值来确定所述特性曲线，其特征在于，以探测装置的第一次使用作为开始，在持续的测量过程中，如果至少一个测量传感器和至少一个比较传感器在一个可预定的时间间隔(30)内的测量值变化保持在一个可预定的极限范围内，对于过程中每个第一次达到的可预定的测量点，由测得的物理过程量确定所述至少一个测量传感器和至少一个比较传感器的测量值之差作为特性值，并且该特性值对应于此测量点被存储，从而记录一个特性曲线点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极限范围根据至少一个测量传感器和至少一个比较传感器在可预定的时间间隔(30)内的测量值变化动态地适配于该至少一个测量传感器和至少一个比较传感器在可预定的时间间隔(30)内的测量值变化。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述极限范围与该至少一个测量传感器和至少一个比较传感器在可预定的时间间隔(30)内的测量值变化成正比地被适配。
4.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该至少一个测量传感器和至少一个比较传感器在可预定的时间间隔(30)内测量值变化很小的情况下，由该至少一个测量传感器和至少一个比较传感器的测量值之差确定一个特性曲线点，并且该特性曲线点对应于探测装置的相应测量点。
5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，该至少一个测量传感器和至少一个比较传感器在可预定的时间间隔(30)内的绝对测量值变化很大并且至少一个测量传感器的测量值变化与至少一个比较传感器的测量值变化之差很小的情况下，采用统计方法由该至少一个测量传感器和至少一个比较传感器的测量值的多个差值确定一个特性曲线点。
6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，该至少一个测量传感器和至少一个比较传感器在可预定的时间间隔(30)内的绝对测量值变化很大并且至少一个测量传感器的测量值变化与至少一个比较传感器的测量值变化之差很小的情况下，采用分析方法由该至少一个测量传感器和至少一个比较传感器的测量值的多个差值确定一个特性曲线点。
7.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，特性曲线上缺少的特性曲线点由基于测量的特性曲线点通过内插和/或外推而确定。
8.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在对已有的特性曲线点确定特性曲线的同时确定探测装置与已记录的特性曲线的偏离。
9.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述极限范围根据至少一个测量传感器和至少一个比较传感器对物理量的测量值动态地适配。
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