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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von mittels eines
Gasmessgerätes
gewonnenen Konzentrations-Messwerten wenigstens eines Gases in einem
Gasgemisch, wonach der jeweilige Konzentrations-Messwert zusammen
mit wenigstens einem den Konzentrations-Messwert beeinflussenden
Parameter-Messwert eines von einem Normparameter abweichenden Parameters
erfasst wird, und wonach der jeweils ermittelte Konzentrations-Messwert in Abhängigkeit
von zum betreffenden Parameter-Messwert gehörigen Korrekturwerten korrigiert bzw.
normiert wird.
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Bei
den vorerwähnten
Gasmessgeräten
handelt es sich üblicherweise
um solche zum Messen und Überwachen
der Konzentration von gefährlichen oder
giftigen Gasen in Luft, insbesondere von Methan in Umgebungsluft.
Solche Gasmessgeräte
kommen in der Regel aber nicht einschränkend im untertägigen mineralischen
Abbaubetrieb zum Einsatz, um die Konzentration von Methan in der
Umgebungsluft bzw. den Untertage herrschenden Wettern bei der Kohleförderung
zu erfassen.
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Der
Konzentrationsmessung kommt in diesem Zusammenhang eine entscheidende,
gleichsam lebensnotwendige Funktion zu. Denn ab Konzentrationen
des Methans von ca. 5 Vol.-% können
sog. Schlagwetterexplosionen durch Funken oder heiße Gegenstände ausgelöst werden.
Deshalb wird bereits bei einer Methankonzentration von ca. 1 Vol.-% der
Abbau im betroffenen Bereich nach den geltenden gesetzlichen Bestimmungen
eingestellt.
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Nun
hängt der
im Beispielfall zum Volumenanteil des Methans gehörige Konzentrations-Messwert
von verschiedenen Parametern ab, insbesondere von der am Messort
herrschenden Temperatur, dem Feuchtigkeitsgehalt des Gasgemisches
respektive Luftgemisches und ggf. auch dessen Druck. Aus diesem
Grund hat man in der gattungsbildenden Lehre nach der
DE 38 08 305 C2 bereits
vorgeschlagen, zusätzlich
mit Hilfe eines Temperatursensors die Temperatur der Umgebungsluft
und des Weiteren dessen Feuchte mit einem Feuchtemesskreis zu erfassen.
Ein Mikroprozessor sorgt nun dafür,
dass die Konzentrations-Messwerte nach Maßgabe der gemessenen Temperatur
und Feuchte der Umgebungsluft korrigiert werden. Wie dies im Einzelnen
geschieht wird nicht näher
erläutert.
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Folglich
liegt der vorliegenden Erfindung das technische Problem zugrunde,
ein derartiges Verfahren so weiterzuentwickeln, dass eine zuverlässige Korrektur
des Konzentrations-Messwertes in Abhängigkeit von wenigstens einem
zusätzlichen
Parameter vorgenommen wird.
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Zur
Lösung
dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßes Verfahren
zur Korrektur von mittels eines Gasmessgerätes gewonnenen Konzentrations-Messwerten
wenigstens eines Gases in einem Gasgemisch dadurch gekennzeichnet, dass
vor einem bestimmungsgemäßen Einsatz
des Gasmessgerätes
der jeweilige Parameter-Messwert zusammen mit einem vorgegebenen
Konzentrations-Messwert erfasst und der jeweilige Parameter-Messwert variiert
wird sowie wenigstens der Parameter-Messwert zusammen mit dem daraus
resultierenden Korrekturwert abgespeichert werden.
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Dabei
kann die vorerwähnte
Korrektur bzw. Berichtigungsroutine prinzipiell vor jeder Messung mittels
des Gasmessgerätes
durchgeführt
werden. Das setzt – wie
im Übrigen
auch bei einer nur einmaligen anfänglichen Korrektur – voraus,
dass das Gasmessgerät
zu diesem Zweck jeweils mit einem vorgegebenen und fixen Konzentrations-Messwert
des zu erfassenden Gases in dem Gasgemisch beaufschlagt wird. Denn
durch die anschließende
Variation des jeweiligen Parameter-Messwertes bzw. des die Konzentrations-Messwerte
beeinflussenden Parameters, beispielsweise der Temperatur, wird
der Einfluss des betreffenden Parameters auf die Konzentrations-Messwerte
ermittelt. Diese Parameterabhängigkeit
der Konzentrations-Messwerte spiegelt sich in den daraus resultierenden
Korrekturwerten wider. Wenn nun die Korrekturwerte und die zugehörigen Parameter-Messwerte
jeweils als Messwertepaar abgespeichert werden, kann im Nachhinein
zu einem dann während
des bestimmungsgemäßen Einsatzes des
Gasmessgerätes
erfassten Parameter-Messwert unmittelbar
der zugehörige
Korrekturwert abgerufen werden.
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Die
gleichen Vorteile ergeben sich für
den Fall, dass die beschriebene Korrektur- bzw. Berichtigungsroutine
einmalig vor dem ersten bestimmungsgemäßen Einsatz des Gasmessgerätes durchgeführt wird.
Hierbei handelt es sich um den Normalfall. Denn bei diesem Vorgang
wird das Gasmessgerät bzw.
wird wenigstens dessen Gassensor oder werden die mehreren Gassensoren
einer definierten Konzentration des zu untersuchenden Gases ausgesetzt.
Wenn nun ein den Konzentrations-Messwert beeinflussender Parameter,
beispielsweise die Temperatur, variiert wird, so ändert sich
ein von dem Gassensor oder den Gassensoren abgegebenes Messsignal
entsprechend.
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Beispielsweise
ist damit zu rechnen, dass bei steigender Temperatur und fest vorgegebenem
Volumenanteil des zu untersuchenden Gases (Methan im Beispielfall)
die Konzentration im Gasgemisch singt und folglich der oder die
Gassensoren bei erhöhter Temperatur
einen "zu niedrigen" Konzentrations-Messwert melden.
In ähnlicher
Weise wirkt eine steigende Feuchte auf die Konzentrations-Messwerte,
die ebenfalls gegenüber
einem fixen Ausgangswert sinken.
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Dabei
versteht es sich, dass die Korrekturwerte jeweils auf Normwerte
für die
Parameter-Messwerte bezogen respektive normiert werden müssen. Beispielsweise
wird man mit einer Normtemperatur von 20°C und einer Normfeuchte von
20 Vol.-% arbeiten.
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Für diese
Normparameter-Messwerte (20°C; 20
Vol.-%) lassen sich nun definierte Grenzen des Konzentrations-Messwertes
respektive der Methangaskonzentration im Beispielfall angeben. So
mag das Gasmessgerät
eine Warnung oder Alarmmeldung ausgeben, sobald der Konzentrations-Messwert
(an Methan) 1 Vol.-% im untersuchten Luftgemisch überschreitet,
und zwar bezogen auf die zugehörigen
Normparameter-Messwerte 20°C
und 20 Vol.-% Feuchte.
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Um
nun die tatsächlich
vor Ort erfassten Konzentrations-Messwerte mit diesen Norm-Messwerten
(1 Vol.-%) vergleichen zu können,
bzw. die tatsächlichen
Konzentrations-Messwerte in Normkonzentrations-Messwerte umrechnen
zu können, wird
erfindungsgemäß auf die
abgespeicherten Korrekturwerte zurückgegriffen und wird der jeweils
ermittelte Konzentrations-Messwert in Abhängigkeit von dem zu dem betreffenden
Parameter-Messwert gehörigen
Korrekturwert berichtigt.
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Zu
diesem Zweck werden die jeweiligen Parameter-Messwerte, im Beispielfall
Temperatur und Feuchte, nacheinander oder gleichzeitig bei vorgegebener
Konzentration des zu erfassenden Gases in dem Gasgemisch variiert.
Anschließend
werden die fraglichen Parameter-Messwerte in Beziehung zu den resultierenden
Konzentrations-Messwerten gesetzt bzw. werden korrespondierende
Korrekturwerte ermittelt. Diese Korrekturwerte überführen die gemessenen Konzentrations-Messwerte
unter Berücksichtigung
der einen oder der mehreren Parameter in die Normkonzentrations-Messwerte,
d. h. Konzentrations-Messwerte bei den Normparameter-Messwerten
20°C Temperatur
und 20 Vol.% Feuchte im Beispielfall.
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Dabei
kann zu jedem Parameter-Messwert eines Parameters und zu jedem Konzentrations-Messwert
ein eigener Korrekturwert gehören, der
ggf. durch Interpolation zwischen nächstgelegenen Korrekturwerten
ermittelt wird. In jedem Fall bildet der Korrekturwert Abweichungen
des jeweiligen Konzentrations-Messwertes vom "richtigen" Normkonzentrations-Messwert ab, die
sich dadurch ergeben, dass der zugehörige Parameter um ein bestimmtes
Maß von
dem jeweiligen Normparameter abweicht.
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Der
jeweilige Korrekturwert hängt
von der Anzahl der Parameter und der jeweiligen Parameter-Messwerte
ab. Wenn beispielsweise der erfasste Konzentrations-Messwert in
Abhängigkeit
von der Temperatur, der Feuchte und dem Druck des untersuchten Gasgemisches
bzw. Luftgemisches variiert, so ist auch der zugehörige Korrekturwert
eine Funktion dieser drei Parameter Temperatur, Feuchte und Druck.
Die zu den jeweiligen Parameter-Messwerten, d. h. den Temperatur-,
Feuchte- und Druckmesswerten, gehörigen Korrekturwerte bilden
insgesamt eine Matrix bzw. werden in einer solchen abgelegt.
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Wenn
beispielsweise zehn verschiedene Temperatur-, Feuchte- und Druckmesswerte
eingestellt und zugehörige
Korrekturwerte ermittelt und abgespeichert worden sind, so formen
die Korrekturwerte eine 10×10×10-Matrix.
In diesem Zusammenhang empfiehlt sich, wenn die Parameter-Messwerte mit
vorgegebener Schrittweite variiert werden, beispielsweise in 1°C-Schritten
bei der Temperaturmessung oder in ein 1 %-Schritten bei der Feuchtemessung.
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Die
Korrekturwerte bzw. eine daraus resultierende Korrekturmatrix gibt
zu jedem Parameter-Messwert, jedem Parameter-Messwert-Paar, Parameter-Messwert-Triplet
usw. einen Korrekturwert an, mit welchem der ermittelte Konzentrations-Messwert üblicherweise
multipliziert wird, um den Normkonzentrations-Messwert zu erhalten,
welcher zuverlässig
Auskunft über
eingehaltene Grenzen, Sicherheitsstandards etc. liefert. Zu diesem
Zweck wird jeder ermittelte Konzentrations-Messwert zu seiner Korrektur
zuvor mit einem Parametervektor flankiert. Dieser Parametervektor
spiegelt die gleichzeitig erfassten Parameterwerte wider, beispielsweise
mag es sich um einen dreidimensionalen Parametervektor handeln,
welcher die zu dem jeweiligen Konzentrations-Messwert gehörigen Parametermesswerte
für die
Temperatur, Feuchte und den Druck des Gasgemisches bzw. Luftgemisches
angibt.
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Aus
diesem jeweiligen Parametervektor wird nun ein eindeutiger Korrekturwert
für die
Korrektur des tatsächlich
und aktuell gemessenen Konzentrations-Messwertes ermittelt, indem der zu dem
Parametervektor hinterlegte Korrekturwert aus einem Speicher ausgelesen
wird. Dieser Korrekturwert wird nun in Beziehung zu dem ermittelten
Konzentrations-Messwert gesetzt, beispielsweise mit diesem multipliziert,
so dass als Ergebnis der gewünschte Normkonzentrations-Messwert
vorliegt. D. h., der Normkonzentrations-Messwert stellt im einfachsten Fall
das Produkt aus dem Korrekturwert mit dem tatsächlichen Konzentrations-Messwert
dar, wobei der Korrekturwert durch den den Konzentrations-Messwert
flankierenden Parametervektor vorgegeben wird.
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Um
den einen oder die mehreren Parameter-Messwerte zu erfassen, wird
in der Regel auf einen oder mehrere korrespondierende Parameter-Messwertsensoren
zurückgegriffen.
Meistens kommen wenigstens zwei Parameter-Messwertsensoren zum Einsatz, beispielsweise
ein Temperatursensor und ein Feuchtesensor. Dabei empfiehlt es sich,
beide Parameter-Messwertsensoren zusammen mit einem obligatorischen
Gassensor zur Konzentrationsmessung des zu erfassenden Gases in
einer Baueinheit zusammenzufassen. Bewährt hat sich hier, wenn sämtliche
Sensoren in einem Gehäuse kombiniert
werden. Dadurch ist sichergestellt, dass die die Konzentrations-Messwerte
des zu untersuchenden Gases beeinflussenden Parameter und die hieraus
resultierenden Parameter-Messwerte exakt am Ort der Messung zusammen
mit den fraglichen Konzentrations-Messwerten ermittelt werden.
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Um
die Genauigkeit zu steigern, empfiehlt es sich, dass jeweils ein
seinerseits bereits korrigierter Parameter-Messwertsensor eingesetzt
wird. D.h., der mit dem Feuchtesensor und dem Gassensor kombinierte
Temperatursensor im Beispielfall wird vor der eigentlichen Korrekturroutine
seinerseits durch eine Kalibriermessung hinsichtlich etwaiger Fehler
korrigiert. Das Gleiche mag für
den Feuchtesensor und ggf. den Drucksensor vorgenommen werden. Im
Falle beispielsweise eines Widerstandsthermometers als Temperatursensors
wird die vorgeschaltete Kalibrierung so vorgenommen, dass der die Temperatur
repräsentierende
Widerstand mit eigenen Sensorkorrekturwerten flankiert wird, die
etwaige Abweichungen von einem linearen Verlauf der Widerstandsänderung
bei sich ändernder
Temperatur ausgleichen. Ähnliche
mag bei dem Feuchte- und Drucksensor vorgegangen werden.
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Jedenfalls
werden die aufgrund der vorgeschalteten Kalibrierung der Parameter-Messwertsensoren
sich ergebenden Sensorkorrekturwerte ebenso wie die Korrekturwerte
für die
anschließende
Konzentrationsmessung des fraglichen Gases von einer gemeinsamen
Steueranlage, beispielsweise einem Mikroprozessor, aufgenommen und
in einen spezifischen, angeschlossenen und auswechselbaren Speicher,
beispielsweise ein EPROM, eingeschrieben. Dieser Speicher ist folglich
gasmessgerätespezifisch
ausgelegt und bildet zusammen mit dem Gasmessgerät eine Einheit. Dadurch, dass
der fragliche Speicher ausgetauscht oder ggf. neu beschrieben werden
kann, besteht die Möglichkeit,
das Gasmessgerät
bzw. den Gassensor inklusive der Parameter-Messwertsensoren turnusgemäß nachzukalibrieren,
um etwaige Alterungseffekte auszugleichen.
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Schließlich empfiehlt
die Erfindung, dass die jeweiligen Parameter-Messwerte des fraglichen
und zu untersuchenden Gases, die Korrekturwerte, die Konzentrations-Messwerte
und ggf. die Sensorkorrekturwerte jeweils als 8 BIT-, 16 BIT- oder
32 BIT-Worte von der Steueranlage bzw. dem Mikroprozessor verarbeitet
werden. Dadurch können
die erforderlichen und beschriebenen Rechenoperationen besonders
einfach durchgeführt
werden. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert;
Es zeigen:
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1 ein
Gasmessgerät
und dessen Kalibrierung schematisch,
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2 den
prinzipiellen Konzentrationsverlauf über der Temperatur bei einem
zu untersuchenden Gas,
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3 den
grundsätzlichen
Konzentrationsverlauf in Abhängigkeit
von der Feuchte bei einem zu messenden Gas und
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4 die
erfindungsgemäße Vorgehensweise
zur Berichtigung der jeweils erfassten Konzentrations-Messwerte.
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Die 1 zeigt
teilweise ein Gasmessgerät 1 bis 6,
welches lediglich schematisch dargestellt ist. Zu diesem Gasmessgerät 1 bis 6 gehören ein
oder mehrere Gassensoren 1, ein Temperatursensor 2, ein
Feuchtesensor 3 sowie ein Drucksensor 4. Sämtliche
Parametermesswert-Sensoren 1 bis 4 mögen in Verbindung
mit dem einen oder den mehreren Gassensoren 1 in einem
Gehäuse
respektive zu einer Baueinheit zusammengefasst werden. Die von den Parametermesswert-Sensoren 2 bis 4 aufgenommenen
Parameter-Messwerte
P werden ebenso wie von dem jeweiligen Gassensor 1 ermittelten
Konzentrations-Messwerte M von einer mit den Sensoren 1 bis 4 verbundenen
Steueranlage 5 verarbeitet und resultieren in einerseits
Sensorkorrekturwerten und andererseits Korrekturwerten K für die mit
Hilfe des Gassensors 1 erfassten Konzentrations-Messwerte
M. Dabei werden die jeweiligen Korrekturwerte K und/oder die angesprochenen
Sensorkorrekturwerte in einem auswechselbaren Speicher 6,
beispielsweise einem EPROM, abgelegt.
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Im
Detail werden zunächst
die Parameter-Messwertsensoren
2,
3,
4 kalibriert.
Dazu werden die Parameter-Messwertsensoren
2,
3,
4 definiert
beaufschlagt und wird das jeweils ausgangsseitig resultierende elektrische
Signal korrigiert. D. h., bei dem Temperatursensor
2 wird
im Beispielfall zu jedem ausgangsseitigen elektrischen Signal ein
korrespondierender Sensorkorrekturwert in dem Speicher
6 hinterlegt,
welcher den gewünschten
linearen Verlauf zwischen einem an dieser Stelle realisierten Widerstands-Temperatursensor
und der tatsächlichen Temperatur
widerspiegelt. Eine solche Vorgehensweise ist prinzipiell bekannt,
wozu auf die
DE 36
40 734 A1 oder auch die
DE 34 37 445 A1 verwiesen sei. Ebenso kennt
der Stand der Technik für
sich genommen die Korrektur bzw. Linearisierung von Luftfeuchtewerten,
wie sie beispielhaft in der
DE
32 01 474 A1 vorgestellt wird.
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Neben
den betreffenden Sensorkorrekturwerten werden darüber hinaus
die Korrekturwerte K von der Steuereinheit 5 verarbeitet
und in dem fraglichen Speicher 6 abgelegt. Diese Korrekturwerte
K resultieren daraus, dass mit Hilfe des beschriebenen Gasmessgerätes 1 bis 6 die
Konzentrations-Messwerte M wenigstens eines Gases, im Beispielfall
und nicht einschränkend
Methan CH4, in einem Gasgemisch bzw. Luftgemisch
erfasst und korrigiert werden sollen. Zu diesem Zweck wird der vom
Gassensor 1 erfasste jeweilige Konzentrations-Messwert M zusammen
mit wenigstens einem Parameter-Messwert P gemessen. Bei dem Parameter-Messwert
P handelt es sich um einen Messwert eines Parameters, welcher den
Konzentrations-Messwert M beeinflusst.
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Im
Beispielfall hängt
die vom Gassensor 1 gemessene Konzentration des zu untersuchenden Gases
(Methan) u. a. von der Temperatur, dem Feuchtgehalt und dem Druck
des Gasgemisches bzw. Luftgemisches ab. D. h., der von dem Gassensor 1 erfasste
Konzentrations-Messwert M ist mehr oder minder verfälscht, je
nachdem welche Temperatur, welche Feuchte und welchen Druck das
Gasgemisch aufweist, bzw. wie die zu den vorerwähnten Parametern gehörigen Parameter-Messwerte
P aussehen. Dabei werden Abweichungen als solche dann erfasst und
registriert, wenn die Parameter-Messwerte P, d. h. die Temperatur-,
Feuchte- und Druckmesswerte, von zugehörigen Normparameter-Messwerten abweichen.
Diese Normparameter-Messwerte mögen
im Beispielfall zur Normtemperatur von 20°C, Normfeuchte von 20 Vol.-%
und einem Normdruck von 1013 mbar gehören. Tatsächlich soll das dargestellte
Gasmessgerät 1 bis 6 eine
Alarm- oder Warnmeldung an eine angeschlossene Zentrale 7 abgeben,
sobald die mit Hilfe des Gasmesssensors 1 gemessene Konzentration
des fraglichen Gases (Methan) in dem Luftgemisch 1 Vol.-%
erreicht bzw. überschreitet,
und zwar bezogen auf die vorerwähnten Normparameter-Messwerte
20°C, 20
Vol.-% Feuchte und 1013 mbar Druck (des Luftgemisches).
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Um
nun reale Situationen und zugehörige Konzentrations-Messwerte
M an den Gassensoren 1 bei hiervon abweichenden Bedingungen
mit den vorerwähnten
Normbedingungen vergleichen zu können,
muss eine Korrektur vorgenommen werden bzw. sind die bereits angesprochenen
Korrekturwerte K zur Berichtigung erforderlich. Zu diesem Zweck wird
vor dem bestimmungsgemäßen Einsatz
des Gasmessgerätes 1 bis 6 zunächst der
jeweilige Parameter-Messwert
P zusammen mit einem vorgegebenen Konzentrations-Messwert M erfasst
und wird der Parameter-Messwert P variiert und zusammen mit daraus
jeweils resultierenden Korrekturwerten K abgespeichert, und zwar
in dem Speicher 6.
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Dazu
wird das Gasmessgerät 1 bis 6 bzw. werden
wenigstens der Gassensor 1 und die Parameter-Messwertsensoren 2, 3, 4 in
einer Kalibrieranordnung platziert, bei der es sich im vorliegenden
Fall um eine Messzelle 8 definierten Volumens handelt. Diese
Messzelle 8 ist mit einem Temperatursensor 9, einem
Feuchtesensor 10 und einem Drucksensor 11 ausgerüstet, deren
Messwerte von einer Steuerzentrale 12 aufgenommen und ausgewertet
werden. Gleichzeitig beaufschlagt die Steuerzentrale 12 ein Ventil 13,
mit dessen Hilfe eine definierte und fest vorgegebene Menge an Prüfgas bzw.
dem zu untersuchenden Gas (Methan CH4) in
die Messzelle 8 geleitet wird.
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Nun
werden die Bedingungen im Innern der Messzelle 8 so eingestellt,
dass die Sensoren 9, 10, 11 insgesamt
die zuvor angesprochenen Normparameter-Messwerte (20°C, 20% Feuchte, 1013 mbar) anzeigen.
Aus dem anschließend
in die Messzelle 8 eingelassenen definierten Volumen an
dem zu untersuchenden Gas kann dann auf die zugehörige Konzentration
im Innern der Messzelle 8 rückgeschlossen werden. Ggf.
wird nach Einlass des Prüfgases bzw.
zu untersuchenden Gases (Methan) in die Messzelle 8 eine
Korrektur der Bedingungen so vorgenommen, dass die zuvor erwähnten Normparameter-Messwerte in dem
Gas-Luftgemisch eingehalten werden.
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Dadurch
gewährleistet
die Erfindung, dass der bei diesen Bedingungen ermittelte Ausgangswert des
Gassensors 1 den zugehörigen
Normkonzentrations-Messwert repräsentiert.
Dieser Normkonzentrations-Messwert
von beispielsweise 5, 10 oder 20 Vol.-% Methan im Beispielfall wird
bei den zuvor erwähnten
Normparameter-Messwerten, d. h. einer Temperatur von 20°C, einer
Feuchte von 20 Vol.-% und einem Druck von 1013 mbar des Gas-Luftgemisches
ermittelt.
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Im
Anschluss hieran werden einzelne Parameter-Messwerte P, also die
Temperatur, die Feuchte oder der Druck, nacheinander oder auch zusammen bei
der vorgegebenen und definierten Konzentration des zu untersuchenden
Gases in der Messzelle 8 (5 Vol.-%; 10 Vol.-% und 20 Vol.-%)
variiert. Wenn man beispielsweise -ausgehend von der Normtemperatur von
20°C- die Temperatur
entsprechend der Darstellung nach 2 erhöht, so reagiert
der Gassensor 1 der Gestalt, dass er eine verringerte Konzentration des
zu untersuchenden Gases (Methan) in der Messzelle 8 meldet.
Als Folge hiervon liegt in Abhängigkeit von
der Konzentration des zu untersuchenden Gases in der Messzelle 8 eine
korrespondierende Kurvenschar nach 2 vor, welche
das Ausgangssignal des Gassensors 1 in Abhängigkeit
von der Temperatur in der Messzelle 8 widerspiegelt. Das
Gleiche gilt für
die in der 3 niedergelegten unterschiedlichen Feuchtegehalte.
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Dabei
werden bei jeder Temperatur, Feuchte und jedem Druck nicht nur die
zugehörigen
elektrischen Ausgangssignale des Gassensors 1 von der Steuereinheit 5 erfasst,
sondern zusätzlich
auch die korrespondierenden Parameter-Messwerte, d. h. die Temperaturwerte
vom Temperatursensor 2, die Feuchtewerte vom Feuchtesensor 3 und
die Druckwerte vom Drucksensor 4. Mit anderen Worten werden
die mit Hilfe der Parametermesswert-Sensoren 2, 3, 4 flankierend
erfassten und abgespeicherten Parameter-Messwerte P in Beziehung
zu den resultierenden und vom Gassensor 1 aufgenommenen Konzentrations-Messwerten
M gesetzt, wie dies in den 2 und 3 prinzipiell
dargestellt ist.
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Zu
jedem Parameter-Messwert P gehört
nun ein Korrekturwert K, welcher unter Umständen durch Interpolation zwischen
benachbarten Korrekturwerten K berechnet wird. Dabei hängt der
jeweilige Korrekturwert K von der Anzahl der Parameter (drei im Beispielfall:
Temperatur, Feuchte und Druck) und den jeweiligen Parameter-Messwerten
Tm, Fn und Po ab, mit Tm dem
Temperatur-Messwert,
Fn dem Feuchtewert und Po dem
Druckwert. D. h., es gilt: K = K (Tm,
Fn, Po).
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Die
vorerwähnten
Paramter-Messwerte P, d. h. Tm, Fn und Po, werden üblicherweise
mit vorgegebener Schrittweite m, n und o variiert und aufgenommen.
Beispielsweise mag man die Temperatur in 1°C-Schritten variieren und einen
Bereich von 10°C bis
60°C abdecken,
so dass insgesamt m = 51 Messwerte zur Verfügung stehen. Ähnlich wird
für die Feuchte
Fn und den Druck Po vorgegangen. Als Folge
hiervon können
die jeweiligen Parameter-Messwerte
P (Tm, Fn, Po) in Form einer mxnxo-Matrix abgelegt werden,
wie sie schematisch in der 4 angedeutet
ist.
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Tatsächlich ist
in der 4 die Konzentration des zu untersuchenden Gases
auf der Z-Achse aufgetragen, während
die Feuchte die X-Achse und die Temperatur die Y-Achse belegen.
Aus Gründen
der Deutlichkeit ist die Druckabhängigkeit nicht wiedergegeben.
Man erkennt, dass ein realer Messwert M (CH4;
Tm; Fn) zu einem
Vektor korrespondiert, welcher von einem Parametervektor V (Tm; Fn) flankiert
wird. Dieser Parametervektor V (Tm; Fn) spiegelt die gleichzeitig mit dem Messwert
M (CH4; Tm; Fn) erfassten Parameter-Messwerte P (Tm und Fn) wider (25°C und 29%
Feuchte im Beispiel).
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Zu
diesem Parametervektor V (Tm; Fn)
gehört ein
Korrekturwert K (Tm; Fn)
für die
Korrektur bzw. Berichtigung des tatsächlichen Messwertes M (CH4; Tm; Fn).
Dieser Korrekturwert K (Tm; Fn)
berücksichtigt eine
um 9 Vol.-% von der Normfeuchte von 20 Vol.-% abweichende Feuchte
von 29 Vol.-% K(Fn). Darüber hinaus berücksichtigt
der Korrekturwert K (Tm) die Abweichung
der Temperatur von 25°C
um 5°C von der
Normtemperatur (20°C).
Beide Abweichungen K (Fn) und K (Tm) definieren einen kombinierten Korrekturwert
K (Tm; Fn), welcher
mit dem tatsächlichen Messwert
M (CH4; Tm; Fn) kombiniert, beispielsweise zu diesem addiert
oder mit ihm multipliziert wird, so dass als Ergebnis der gewünschte Normkonzentrations-Messwert
N (CH4; Tm; Fn) wie folgt ermittelt werden kann: N (CH4) = M (CH4; Tm; Fn) × K (Tm; Fn).
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Diese
Rechenoperation wird von der Steuereinheit 5 durchgeführt, welche
mit Hilfe des Parametervektors V (Tm; Fn) den zugehörigen Korrekturwert K (Tm; Fn) aus dem Speicher 6 ausliest
und diesen in der zuvor skizzierten Art und Weise mit dem tatsächlichen
Messwert M (CH4; Tm;
Fn) verknüpft, um den zugehörigen Normkonzentrationswert
N (CH4) zu ermitteln. Dieser hängt (idealerweise)
von den zuvor behandelten verschiedenen Parametern bzw. den Parameter-Messwerten P nicht
(mehr) ab.
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Es
sollte betont werden, dass die jeweiligen Korrekturwerte K (Tm; Fn) grundsätzlich auch
beispielsweise die Temperaturabhängigkeit
des Druckes berücksichtigen
können.
In diesem Fall wird man also beispielsweise unterschiedliche Korrekturwerte
beim Druck Po erhalten, je nachdem welche Temperatur
ergänzend
gemessen wird. In ähnlicher Weise
lässt sich
natürlich
auch der Feuchtewert an sich korrigieren, weil er ebenfalls temperaturabhängig ist.
So mag die im Beispiel genannte Feuchte von 29 Vol.-% mit dem Wert
K (Fm) zu einer bestimmten Temperatur korrespondieren,
wo hingegen bei einer anderen Temperatur ein anderer Korrekturwert
K (Fr) zum Einsatz kommt. Um die Darstellung jedoch nicht unnötig zu verkomplizieren,
ist auf diese Zusammenhänge
zuvor nicht eingegangen worden, sondern hier steht und stand die
grundsätzliche
Funktionsweise im Vordergrund.