DE102007039262B4

DE102007039262B4 - Verfahren zum Betreiben eines Messgerätes

Info

Publication number: DE102007039262B4
Application number: DE102007039262.3A
Authority: DE
Inventors: Dr. Wittmer Detlev; Thomas Alber; Edin Andelic; Dr. Freundenberger Martin
Original assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2027-08-21
Also published as: DE102007039262A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Messgeräts zum Erfassen eines physikalischen oder chemischen Parameters, welches einen Sensor (1) mit einem Wandler (3) zum Ausgeben eines von dem Wert des Parameters abhängigen Messsignals aufweist, wobei die Übertragungsfunktion des Wandlers (3) zwischen den tatsächlichen Werten des Parameters und dem Messsignal veränderlich ist, so dass der Sensor (1) wiederholt zu kalibrieren bzw. zu justieren ist, und wobei dem Sensor ein Datenspeicher (7) zugeordnet ist, in dem die Kalibrierdaten von mehreren Kalibrierungen gespeichert werden, wobei dem Sensor ferner eine Datenverarbeitungseinheit (6) zugeordnet ist, welche den für die Kalibrierdaten verfügbaren Speicherplatz überwacht, und Maßnahmen ergreift, dass Kalibrierdaten älterer Kalibrierungen nicht unbemerkt verloren gehen, wobei die Datenverarbeitungseinheit (6) zu jeder Kalibrierung die Anzahl der noch speicherbaren Kalibrierdatensätze ermittelt und gegebenenfalls ausgibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Messgerätes zum Erfassen eines physikalischen oder chemischen Parameters, welches ein Sensor mit einem Wandler zum Ausgeben eines von dem Wert des Parameters abhängigen Messsignals aufweist, wobei eine Übertragungsfunktion des Wandlers zwischen dem tatsächlichen Wert des Parameters und dem Messsignal veränderlich ist, so dass der Sensor wiederholt zu kalibrieren ist, und wobei dem Sensor ein Datenspeicher zugeordnet ist, in dem die Kalibrierdaten von mehreren Kalibrierungen gespeichert werden. Derartige Messgeräte sind beispielsweise pH-Messgeräte, welche einen Messumformer und als Sensor eine Einstabmesskette umfassen können. Nullpunkt und Steilheit der pH-Elektrode bzw. der Einstabmesskette sind je nach Messstelle und gegebenenfalls Alterungszustand des Sensors in bestimmten zeitlichen Abständen zu kalibrieren. Bei älteren gattungsgemäßen Messgeräten werden die Kalibrierdaten gewöhnlich in einem Datenspeicher des Messumformers hinterlegt. Die Anmelderin vertreibt unter der Marke MEMOSENS® pH-Sensoren, die einen Sensorkopf aufweisen, in dem ein dem Sensor zugeordneter Datenspeicher vorgesehen ist, um sensorspezifische Daten zu speichern und beim Sensor vorzuhalten. Zu diesen Daten gehören insbesondere die Kalibrierdaten.
Aus DE 37 43 847 A1 ist ein System zur Erfassung und Verarbeitung mehrerer physikalischer Größen eines physikalischen Prozesses bekannt.
Nun liegt es in der Natur der Sache, dass ein beim Sensor angeordneter Datenspeicher nur eine begrenzte Speicherkapazität aufweist und insofern nur eine begrenzte Anzahl von Kalibrierdatensätzen speichern kann. Ist der für die Kalibrierdaten vorgesehene Speicherbereich gefüllt, müssen die Kalibrierdaten vergangener Kalibrierungen entweder komplett gelöscht oder in Form eines Ringspeichers überschrieben werden. Dies kann im Ergebnis zu einem unwiederbringlichen Datenverlust führen. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereit zu stellen, welches diesen Datenverlust verhindert, sowie ein Messgerät, welches das erfindungsgemäße Verfahren implementiert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das Messgerät gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 7.
Die Erfindung geht aus von dem gattungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Messgeräts, wobei ferner dem Sensor eine Datenverarbeitungseinheit zugeordnet ist, welche den für die Kalibrierdaten verfügbaren Speicherplatz überwacht und Maßnahmen ergreift, damit Kalibrierdaten älterer Kalibrierungen nicht unbemerkt verloren gehen, wobei die Datenverarbeitungseinheit zu jeder Kalibrierung die Anzahl der noch speicherbaren Kalibrierdatensätze ermittelt und diese Information gegebenenfalls ausgibt.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Datenverarbeitungseinheit bei Unterschreitung eines vorgegebenen Minimums für den Speicherplatz eine Warnung ausgeben.
Weiterhin kann in einer Ausgestaltung der Erfindung eine weitere Kalibrierung verweigert werden, wenn nicht zuvor ältere Kalibrierdaten zumindest teilweise in einem zweiten Datenspeicher gesichert worden sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung können ferner Datenreduktionsalgorithmen angewandt werden, um den Speicherplatz, welchen die Kalibrierdaten benötigen, zu verringern.
In einer Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung können neue Kalibrierdaten als Änderung gegenüber den vorangegangenen Kalibrierdaten gespeichert werden. Insofern als sich die Kalibrierdaten zwischen aufeinander folgenden Kalibrierungen im Verhältnis zum Gesamtwert nur wenig verändern, erfordert die Speicherung der Änderungen bei gleicher Auflösung weniger Speicherplatz als die Speicherung der jeweiligen Gesamtwerte der Kalibrierdaten.
In einer anderen Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung können ältere Kalibrierdaten statistisch ausgewertet und als zeitabhängige Funktion bzw. Funktionen gespeichert werden, beispielsweise als Koeffizientensatz einer linearen Funktion, eines Polymers, oder einer Exponentialfunktion.
Das erfindungsgemäße Messgerät zum Erfassen eines physikalischen oder chemischen Parameters umfasst einen Sensor mit einem Wandler zum Ausgeben eines von dem Wert des Parameters abhängigen Messsignals, wobei eine Übertragungsfunktion des Wandlers zwischen den tatsächlichen Werten des Parameters und dem Messsignal veränderlich ist, so dass der Sensor wiederholt kalibriert bzw. justiert werden muss, und wobei in dem Sensor ein Datenspeicher angeordnet ist, in dem die Kalibrierdaten von mehreren Kalibrierungen gespeichert werden, wobei dem Sensor ferner eine Datenverarbeitungseinheit zugeordnet ist, welche dazu eingerichtet ist, den für die Kalibrierungen verfügbaren Speicherplatz zu überwachen und Maßnahmen zu ergreifen, um zu verhindern das Kalibrierdaten älterer Kalibrierungen unbemerkt verloren gehen.
Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:

1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Messanordnung;
2: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Datenspeicherstruktur einer erfindungsgemäßen Messanordnung; und
3: eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Datenspeicherstruktur einer erfindungsgemäßen Messanordnung.

1. zeigt eine erfindungsgemäße Messanordnung mit einem pH-Sensor 1, der zum Kalibrieren an einem Messumformer 2 angeschlossen ist. Der pH-Sensor 1 umfasst als Wandler beispielsweise eine Einstabmesskette 3 und einen Sensorkopf 4, in dem eine Schaltung 5 mit einem Mikroprozessor 6 zur Vorverarbeitung der Signale der Einstabmesskette vorgesehen ist. Die Vorverarbeitung umfasst eine Impedanzwandlung und eine A/D-Wandlung, um Messsignale sicherer vom pH-Sensor zu dem Messumformer übertragen zu können. Der Datenaustausch zwischen dem pH-Sensor 1 und dem Messumformer 2 kann insbesondere über eine induktiv koppelnde Schnittstelle erfolgen, wie beispielsweise in der Offenlegungsschrift EP 1 206 012 A2 offenbart ist. Dieser Datenaustausch wird seitens des pH-Sensors 1 von dessen Mikroprozessor 6 gesteuert.
Während der Kalibrierung wird das digitalisierte Messsignal U(pH,t) an den Messumformer 2 übertragen, wo es zur Auswertung (zwischen-)gespeichert wird. Der Messumformer 2 enthält einen zweiten Mikroprozessor 8, welcher anhand des Messsignals U(pH,t) den Nullpunkt N, die Steilheit S und ggf. weitere Kalibrierdaten des pH-Sensors bestimmt. Die Werte N, S und ggf. weitere Kalibrierdaten werden zum pH-Sensor 1 übertragen und dort gemeinsam mit dem Zeitpunkt der Kalibrierung in dem Datenspeicher 7 des Mikroprozessors 6 gespeichert. Wenn für den pH-Sensor 1 nach erfolgter Kalibrierung der Messbetrieb am gleichen Messumformer oder an einen anderen Messumformer initialisiert wird, werden aus dem Datenspeicher 7 des pH-Sensors die aktuellen Kalibrierdaten für den Messbetrieb ausgelesen.
Wenngleich für den Messbetrieb im wesentlichen nur die aktuellen Kalibrierdaten von Interesse sind, so enthalten doch die Kalibrierdaten vorausgegangener Kalibrierungen wesentliche Informationen zur Zustandsanalyse des Sensors. Die Speicherung der Kalibrierdaten erfolgt daher in solcher Weise, dass ältere Kalibrierdaten nicht unbemerkt überschrieben werden.
2 zeigt ein Beispiel für die Struktur des Datenspeichers 7, in dem ein Bereich 71 für Kalibrierdaten vorgesehen ist, der folgendermaßen unterteilt ist. In einem ersten Teilbereich 72 ist eine Belegungsvariable gespeichert, die eine Information über Belegungsgrad B des Speicherbereichs 71 enthält. Die einzelnen Kalibrierdatensätze werden in Speicherteilbereichen 73-1 bis 73-N gespeichert. Demnach können N Kalibrierdatensätze gespeichert werden. Die Belegungsvariable kann beispielsweise die Anzahl der bereits gespeicherten Kalibrierdatensätze (Ni, Si, ...) oder die verbleibende Zahl der speicherbaren Kalibrierdatensätze nennen, die sich durch Herunterzählen von der Gesamtzahl N ergibt.
Das Speichern der Kalibrierdaten wird von dem Mikroprozessor 6 des Sensors kontrolliert. Wenn der Belegungsgrad B ein Prüfkriterium verletzt, beispielsweise (N-B≤K, K= 2) dann signalisiert der Mikroprozessor 6 bei der nächsten Kalibrierung diesen Zustand, worauf entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden können, beispielsweise Sichern der Kalibrierdaten an anderer Stelle.
3 zeigt schließlich eine Strukturierung des Datenspeichers 7 gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, wonach die Kalibrierdatensätze unter Verwendung von Datenreduktionsalgorithmen gespeichert werden. Ein den Kalibrierdatensätzen zugewiesener Speicherbereich 171 des Speichers 7 ist in Teilbereiche 172, 173, 174-1, ...,174-(n+m) untergliedert. Der Teilbereich 172 enthält wie zuvopr beschrieben eine Belegvariable. Der Teilbereich 173 enthält einen ersten Kalibrierdatensatz (N, S-1, ...). In den Teilbereichen 174-i mit i=1,...,n+m werden folgende Kalibrierdaten differentiell gespeichert als ΔNi, ΔSi, wobei gilt: ΔNi = Ni -Ni-1 und ΔSi = Si -Si-1. Damit können bei gleicher Gesamtgröße des Speicherbereichs 171 und des Speicherbereichs 71 des vorherigen Ausführungsbeispiels mehr Kalibrierdatensätze gespeichert werden. Die Alarmierung bei einer absehbaren Auslastung der Speicherkapazität erfolgt, wie zuvor beschrieben.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Messgeräts zum Erfassen eines physikalischen oder chemischen Parameters, welches einen Sensor (1) mit einem Wandler (3) zum Ausgeben eines von dem Wert des Parameters abhängigen Messsignals aufweist, wobei die Übertragungsfunktion des Wandlers (3) zwischen den tatsächlichen Werten des Parameters und dem Messsignal veränderlich ist, so dass der Sensor (1) wiederholt zu kalibrieren bzw. zu justieren ist, und wobei dem Sensor ein Datenspeicher (7) zugeordnet ist, in dem die Kalibrierdaten von mehreren Kalibrierungen gespeichert werden, wobei dem Sensor ferner eine Datenverarbeitungseinheit (6) zugeordnet ist, welche den für die Kalibrierdaten verfügbaren Speicherplatz überwacht, und Maßnahmen ergreift, dass Kalibrierdaten älterer Kalibrierungen nicht unbemerkt verloren gehen, wobei die Datenverarbeitungseinheit (6) zu jeder Kalibrierung die Anzahl der noch speicherbaren Kalibrierdatensätze ermittelt und gegebenenfalls ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Datenverarbeitungseinheit (6) bei Unterschreitung eines vorgegebenen Minimums für den verfügbaren Speicherplatz eine Warnung ausgibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, wobei die Datenverarbeitungseinheit (6) eine Neukalibrierung verweigert, wenn nicht Kalibrierdaten von vorangegangenen Kalibrierungen zumindest teilweise in einem zweiten Datenspeicher gesichert worden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei ferner Datenreduktionsalgorithmen angewandt werden, um den benötigten Speicherplatz für die Kalibrierdaten zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei neue Kalibrierdaten als Änderung gegenüber den alten Kalibrierdaten gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Kalibrierdaten vorangegangener Kalibrierungen statistisch ausgewertet werden und als zeitabhängige Funktion gespeichert werden.
Messgerät zum Erfassen eines physikalischen oder chemischen Parameters, umfassend: einen Sensor (1) mit einem Wandler (3) zum Ausgeben eines von dem Wert des Parameters abhängigen Messsignals, wobei eine Übertragungsfunktion des Wandlers (3) zwischen dem tatsächlichen Wert des Parameters und dem Messsignal veränderlich ist, so dass der Sensor (1) wiederholt kalibriert bzw. justiert werden muss, und wobei im Sensor (1) ein Datenspeicher (7) angeordnet ist, in dem die Kalibrierdaten von mehreren Kalibrierungen gespeichert werden, wobei der Sensor (1) ferner eine Datenverarbeitungseinheit (6) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, den für die Kalibrierungen verfügbaren Speicherplatz zu überwachen und Maßnahmen zu ergreifen, um zu verhindern, dass Kalibrierdaten älterer Kalibrierungen unbemerkt verloren gehen.