DE102016119079A1

DE102016119079A1 - Verfahren und vorrichtung zum kalibrieren eines feuchtesensors

Info

Publication number: DE102016119079A1
Application number: DE102016119079.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Eichert; Pierre Bast
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: Fev Software An Testing Solutions De GmbH; Fev Software And Testing Solutions De GmbH
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Bei einem Verfahren zum Kalibrieren eines Feuchtesensors (2) wird ein Prüfgas bereitgestellt, wobei die Konzentration mindestens einer Komponente des Prüfgases bekannt ist. Nach dem Befeuchten des Prüfgases wird die Feuchte des befeuchteten Prüfgases mit einem Gasanalysator (5) ermittelt durch Ermitteln der Verdünnung der Komponente des Prüfgases nach dem Befeuchten. Weiterhin wird das befeuchtete Prüfgases dem zu kalibrierenden Feuchtesensor (2) zugeführt, mit dem dann ein Messwert ermittelt wird für die Feuchte des befeuchteten Prüfgases mit dem zu kalibrierenden Feuchtesensor (2). Die vorherigen Schritte werden wiederholt, bis eine gewünschte Zahl an Messwertpaaren für die mit dem Gasanalysator (5) und die mit dem Feuchtesensor (2) ermittelten Feuchte erreicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Feuchtesensors.
STAND DER TECHNIK
Zum Kalibrieren eines Feuchtesensors sind aus dem Stand der Technik verschiedene Vorgehensweisen bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, Feuchtesensoren in einer Klimakammer zu kalibrieren. Der Klimakammer wird hierzu eine Mischung aus trockener Luft und Wasserdampf zugeführt, wobei die jeweils zugeführte Menge an trockener Luft und Wasserdampf bekannt ist. Aus dem Mischungsverhältnis wird ein Wert für die tatsächliche Feuchte berechnet. Durch Zuordnen dieses Werts zu dem mit dem Feuchtesensor ermittelten Wert erhält man ein erstes Wertepaar für eine Kalibrierung des Feuchtesensors. Durch Variieren des Mischungsverhältnisses von trockener Luft und Wasserdampf können weitere Wertepaare ermittelt werden, um so den Feuchtesensor über einen gewünschten Messbereich und mit gewünschter Genauigkeit zu kalibrieren. Je nach Größe der Klimakammer können gleichzeitig mehrere Feuchtesensoren kalibriert werden. Mit zunehmender Größe der Klimakammer erhöht sich jedoch die Messdauer, da dann für jeden Messpunkt ein größeres Luftvolumen ausgetauscht werden muss.
Eine weitere Möglichkeit für das Kalibrieren eines Feuchtesensors, wie sie z. B. der in dem Dokument US 4,998,431 A1 beschrieben ist, ist die Verwendung von gesättigten Salzlösungen. Mit einer in einem luftdichten Gefäß eingeschlossenen gesättigten Salzlösung lässt sich eine konstante Luftfeuchtigkeit vorbekannter Größe erreichen. Durch die Verwendung von verschiedenen Salzlösungen lassen sich unterschiedliche Werte für die Luftfeuchtigkeit erreichen, womit eine Kalibrierung des Feuchtesensors über den hierdurch abgedeckten Bereich vorgenommen werden kann. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass aufgrund der begrenzten Zahl der hierfür verwendbaren Salzlösungen lediglich eine begrenzte Zahl an Feuchtigkeitswerten realisiert werden kann, wodurch die Genauigkeit der Kalibrierung begrenzt ist. Weiterhin ist die Kalibrierung mit einem hohen Zeitaufwand verbunden aufgrund der notwendigen Äquilibrationszeiten für das Einstellen einer Gasatmosphäre mit konstanter Luftfeuchtigkeit.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optimiertes Verfahren sowie eine optimierte Vorrichtung zum Kalibrieren eines Feuchtesensors aufzuzeigen. Insbesondere sollen das Verfahren und die Vorrichtung flexibel einsetzbar sein, wobei gleichzeitig die Genauigkeit der Kalibrierung erhöht und der zeitliche und/oder apparative Aufwand verringert ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kalibrieren eines Feuchtesensors wird ein Prüfgas bereitgestellt, wobei die Konzentration mindestens einer Komponente des Prüfgases bekannt ist. Nach einem Befeuchten des Prüfgases wird das befeuchtete Prüfgas einerseits dem zu kalbrierenden Feuchtesensor zugeführt, um mit diesem einen Wert für die Feuchte des befeuchteten Prüfgases zu ermitteln.
Andererseits wird die Feuchte des befeuchteten Prüfgases mit Hilfe eines Gasanalysators nach einer Art Referenzverfahren ermittelt, mit dem sich die tatsächliche Feuchte mit hoher Genauigkeit bestimmen lässt. Hierzu wird nicht direkt die Feuchte des Prüfgases ermittelt, sondern es wird die Verdünnung der Komponente in dem nun befeuchteten Prüfgas bestimmt. Anhand der Verdünnung kann darauf geschlossen werden, wieviel Wasserdampf dem Prüfgas bei dem Schritt des Befeuchtens zugeführt worden ist, womit wiederum auf die Feuchte des befeuchteten Prüfgases geschlossen werden kann. Anders ausgedrückt wird die tatsächliche Feuchte indirekt durch Bestimmen der Konzentration einer anderen Komponente in dem Prüfgas bestimmt. Durch die Verwendung einer Komponente, deren Konzentration sich mit hoher Genauigkeit bestimmen lässt, kann somit auch der tatsächliche Wert für die Feuchte mit hoher Genauigkeit ermittelt werden.
Indem der Grad der Befeuchtung des Prüfgases variiert wird und für jeden eingestellten Grad der Befeuchtung die Messwerte für die Feuchte einerseits (indirekt) mit dem Gasanalysator und andererseits mit dem Feuchtesensor ermittelt werden, kann eine vorgegebene Zahl an Messwertpaaren ermittelt werden, die Grundlage für eine Kalibrierkurve des Feuchtesensors sein können.
Da der Grad der Befeuchtung leicht variiert werden kann und das befeuchtete Prüfgas kontinuierlich ausgetauscht wird, sind insbesondere keine langen Messdauern pro eingestelltem Grad der Befeuchtung erforderlich. Vielmehr reichen nach einem Wechsel des Grads der Befeuchtung kurze Wartezeiten aus, bis sich dieser stabil eingestellt hat. Beispielsweise können nach einem Wechsel des Grads der Befeuchtung bereits 60 Sekunden Wartezeit ausreichen. Für die Bestimmung des Messwerts für die Feuchte mit dem Feuchtesensor reicht typischerweise eine Messdauer im Bereich von 30 Sekunden aus. Die Messdauer wird hierbei im Wesentlichen für eine Mittelwertbildung genutzt, um so zeitlichen Schwankungen Rechnung zu tragen. Insgesamt kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Feuchtesensor also mit hoher Genauigkeit kalibriert werden, ohne dass hierfür beispielsweise lange Messzeiten in Kauf genommen werden müssen.
Wenn der Gasanalysator einen großen Messbereich aufweist, d. h. wenn mit diesem über einen großen Messbereich eine Änderung der Konzentration der Komponente des Prüfgases ermittelt werden kann, kann auch der Feuchtesensor über einen entsprechend großen Bereich kalibriert werden. Wenn sich mit dem Gasanalysator also z. B. auch noch sehr kleine Konzentrationen der Komponente bestimmen lassen, lässt sich der Feuchtesensor auch für hohe Befeuchtungsgrade kalibrieren.
Wenn für mehrere Komponenten des Prüfgases die jeweilige Konzentration bekannt ist und sich für diese jeweils eine Verdünnung nach dem Befeuchten des Prüfgases ermittelt lässt, kann jede dieser Komponenten dazu genutzt werden, um einen Wert für die Feuchte des befeuchteten Prüfgases zu bestimmen. Die Verdünnung der Komponenten kann dabei mit ein und demselben Gasanalysator ermittelt werden. Es kann jedoch auch für jede Komponente ein separater Gasanalysator vorgesehen sein. Durch die Redundanz der Bestimmung der Feuchte kann beispielsweise die Genauigkeit weiter erhöht werden.
Besonders genau lässt sich die Feuchte des befeuchteten Prüfgases ermitteln, wenn der Gasanalysator eine Querempfindlichkeit gegenüber Wasserdampf aufweist, die kleiner ist als 5%, bevorzugt kleiner als 1% und besonders bevorzugt kleiner als 0,5%. So wird gewährleistet, dass die Verdünnung der Komponente des Prüfgases im Wesentlichen unabhängig ist von dem Grad der Befeuchtung des Prüfgases.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Konzentration der Komponente des Prüfgases vor dem Befeuchten mit dem gleichen Gasanalysator ermittelt, mit dem auch die Verdünnung der Komponente nach dem Befeuchten des Prüfgases bestimmt wird. Dies kann ebenfalls zur Erhöhung der Genauigkeit, mit der sich die Feuchte des Prüfgases bestimmen lässt, genutzt werden, da es dann nicht mehr darauf ankommt, wie genau sich die Konzentration der Komponente absolut erfassen lässt. Vielmehr kommt es dann nur darauf an, wie genau eine Änderung der Konzentration bestimmt werden kann. D. h. ein eventuell vorhandener konstanter Versatz lässt sich eliminieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dazu eingesetzt werden, genau einen Feuchtesensor zu kalibrieren. Es können jedoch auch gleichzeitig mehrere Feuchtesensoren kalibriert werden. Dazu kann das Prüfgas nach dem Befeuchten über mehrere separate Messgasleitungen den jeweils daran angeschlossenen Feuchtesensoren zugeführt werden. Alternativ können die Feuchtesensoren hierfür in Reihe geschaltet sein, wobei das Prüfgas den Feuchtesensoren nacheinander zugeführt wird. So kann das Verfahren besonders einfach an die Zahl der gleichzeitig zu kalibrierenden Feuchtesensoren angepasst werden.
Da beim Kalibrieren von mehreren Feuchtesensoren allen ein und dasselbe Prüfgas zugeführt wird, ist es möglich, diese direkt untereinander zu vergleichen. Konkret kann verglichen werden, mit welcher Wiederholgenauigkeit ein Messwert für Feuchte ermittelt wird. Weiterhin kann aus dem zeitlichen Verlauf des Messwerts nach einer Änderung des Grads der Befeuchtung auf eine Ansprechzeit jedes Feuchtesensors geschlossen werden. Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden, um diese jeweils in verschiedene Güteklassen zu klassifizieren.
Insbesondere wenn das Prüfgas über große Strecken zu dem Feuchtesensor oder zu mehreren Feuchtesensoren geleitet wird, ist es vorteilhaft, wenn eine das Prüfgas führende Messgasleitung und der Feuchtesensor auf eine vorgegebene Temperatur temperiert werden. Die Temperierung erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass ein Auskondensieren von Wasser aus dem befeuchteten Prüfgas verhindert wird, wodurch es ansonsten zu einer Verfälschung der Kalibrierung kommen könnte.
In weiterer Ausgestaltung können das Prüfgas, die Messgasleitung und der Feuchtesensor gezielt auf verschiedene Temperaturen temperiert werden, wobei für jede eingestellte Temperatur mit dem Gasanalysator und dem Feuchtesensor Messwerte für die Feuchte des befeuchteten Prüfgases ermittelt werden. So kann eine etwaige Temperaturabhängigkeit des mit dem Feuchtesensor ermittelten Messwerts für die Feuchte berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die Temperierung über einen Bereich von 25°C bis 190°C erfolgen, so dass der Feuchtesensor über diesen Temperaturbereich kalibriert werden kann.
Das Prüfgas kann beispielsweise Propan, vorzugsweise verdünnt in Stickstoff, sein. Es kann aber auch jede andere Art von Prüfgas verwendet werden, das eine Komponente aufweist, deren Konzentration sich mit dem Gasanalysator mit möglichst hoher Genauigkeit und über einen großen Messbereich bestimmen lässt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Gasanalysator ein Flammen-Ionisations-Detektor (FID) verwendet. Mit diesem lässt sich organisch gebundener, flüchtiger Kohlenstoff mit hoher Genauigkeit und über einen großen Messbereich und insbesondere auch in geringer Konzentration nachweisen lässt. Weiterhin zeichnet sich der Flammen-Ionisations-Detektor durch eine besonders geringe Querempfindlichkeit gegenüber Wasserdampf aus. Wenn als Prüfgas Propan verdünnt in Stickstoff verwendet wird, kann mit dem FID der in dem Prüfgas enthaltene organisch gebundene, flüchtige Stickstoff und daraus die Konzentration von Propan in dem Prüfgas bestimmt werden. Ein weiterer Vorteil des FID ist, dass dieser eine besonders hohe Wiederholgenauigkeit aufweist. Wenn also die Konzentration der Komponente, z. B. von Propan, vor und nach dem Befeuchten des Prüfgases mit ein und demselben FID bestimmt wird, ist zumindest die Bestimmung der Änderung der Propankonzentration mit einem geringen Fehler behaftet. Entsprechend genau lässt sich somit die Feuchte des befeuchteten Prüfgases mit Hilfe des FID bestimmen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kalibrieren eines Feuchtesensors weist eine Prüfgasquelle auf, die ein Prüfgas bereitstellt, wobei die Konzentration zumindest einer Komponente des Prüfgases bekannt ist. Mit Hilfe eines Gasbefeuchters der Vorrichtung lässt sich das Prüfgas gezielt befeuchten. Weiterhin weist die Vorrichtung einen Gasanalysator auf, dem das befeuchtete Prüfgas zuführbar ist und mit dem sich eine Verdünnung der Komponente nach dem Befeuchten des Prüfgases ermitteln lässt. Schließlich weist die Vorrichtung eine Messgasleitung auf, an die der zu kalibrierende Feuchtesensor angeschlossen werden kann und durch die das Prüfgas diesem zugeführt werden kann. Wenn für mehrere Grade der Befeuchtung des Prüfgases jeweils ein Messwert für die Feuchte einerseits mit dem Gasanalysator und andererseits mit dem zu kalibrierenden Feuchtesensor ermittelt wird und diese Messwertpaare einer Verarbeitungseinrichtung zugeführt werden, kann mittels dieser automatisiert eine Kalibrierkurve für den Feuchtesensor ermittelt werden.
Die so ausgebildete Vorrichtung weist somit einen einfachen Aufbau auf und lässt sich auf einfache Weise transportieren, so dass die Vorrichtung nicht ortsfest ist, sondern flexibel an verschiedenen Orten eingesetzt werden kann.
Hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelten die Ausführungen zum dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend. Beispielsweise kann der Gasanalysator eine Querempfindlichkeit gegenüber Wasserdampf aufweisen, die kleiner ist als 5%, bevorzugt kleiner als 1% und besonders bevorzugt kleiner als 0,5%. Beispielsweise kann als Gasanalysator ein FID verwendet werden, wobei mit diesem die Konzentration der Komponente des Prüfgases, welches z. B. Propan verdünnt in Stickstoff ist, sowohl vor als auch nach dem Befeuchten bestimmt wird, um davon ausgehend die Feuchte des befeuchteten Prüfgases zu ermitteln.
Um ein Auskondensieren von Wasser aus dem befeuchteten Prüfgas zu verhindern, kann die Vorrichtung ein Heizeinrichtung aufweisen, mittels der sich zumindest die Messgasleitung und optional auch der daran angeschlossene Feuchtesensor auf eine vorgegebene Temperatur temperieren lässt.
Wenn nicht nur eine, sondern mehrere Messgasleitungen vorgesehen sind, kann das Prüfgas nach dem Befeuchten gleichzeitig mehreren Feuchtesensoren zugeführt werden. D. h. es können gleichzeitig mehrere Feuchtesensoren kalibriert werden. Insbesondere können die Messgasleitungen derart ausgebildet sein, dass eine erste Messgasleitung das befeuchtete Prüfgas einem ersten Feuchtesenssor zuführt, eine zweite Messgasleitung das befeuchtete Prüfgas von dem ersten Feuchtesensor zu einem zweiten Feuchtesensor leitet usw. So lässt sich die Vorrichtung auf besonders einfache Weise an eine unbestimmte Zahl von gleichzeitig zu kalibrierenden Feuchtesensoren anpassen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht. Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
1 zeigt stark schematisiert eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kalibrieren eines Feuchtesensors.
2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der gleichzeitig mehrere Feuchtesensoren kalibriert werden.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Kalibrieren eines Feuchtensensors 2. Die Vorrichtung 1 weist eine Prüfgasquelle 3, die ein Prüfgas bereitstellt, sowie einen mit der Prüfgasquelle verbundenen Gasbefeuchter 4, mit dem das Prüfgas befeuchtet werden kann, auf. Das so befeuchtete Prüfgas wird einerseits einem Gasanalysator 5 und andererseits über eine Messgasleitung 6 einem Feuchtesensor 2 zugeführt.
Dem Gasanalysator 5 wird ein Teil des befeuchteten Prüfgases zugeführt, um mit diesem eine Art Referenzwert für die Feuchte des befeuchteten Prüfgases zu ermitteln, anhand dessen der Feuchtesensor 2 kalibriert werden kann. Die Bestimmung der Feuchte des befeuchteten Prüfgases mit dem Gasanalysator 5 erfolgt gemäß einem indirekten Verfahren, d. h. es wird nicht direkt die Feuchte sensiert. Vielmehr wird mit dem Gasanalysator 5 eine Verdünnung einer Komponente nach dem Befeuchten des Prüfgases ermittelt. Aus der Änderung der Konzentration der Komponente durch das Befeuchten kann darauf geschlossen werden, wieviel Wasserdampf dem Prüfgas beim Befeuchten zugeführt worden ist, womit schließlich auf die Feuchte geschlossen werden kann.
Beispielsweise kann es sich bei dem Prüfgas um eine Mischung von Stickstoff und Propan handeln. Um zu ermitteln, wieviel Propan vor dem Befeuchten in dem Prüfgas enthalten ist, kann das Prüfgas zunächst bei deaktiviertem Gasbefeuchter 4 dem Gasanalysator 5 zugeführt werden. Beispielsweise kann als Gasanalysator 5 ein FID eingesetzt werden, mit dem sich die Konzentration von organisch gebundenen, flüchtigem Kohlenstoff in dem Prüfgas und somit auch die Konzentration von Propan in dem Prüfgas mit hoher Genauigkeit ermitteln lässt.
Um mit dem Kalibrieren der Feuchtesensoren 2 zu beginnen, wird der Gasbefeuchter 4 aktiviert, um das Prüfgas gemäß einem ersten Grad der Befeuchtung zu befeuchten. Das so befeuchtete Prüfgas wird dem Gasanalysator 5 zugeführt, mit dem die nun geänderte Konzentration von Propan in dem befeuchteten Prüfgas ermittelt wird. Aus der Differenz der Konzentrationen von Propan vor und nach dem Befeuchten wird ein Wert für die tatsächliche Feuchte des befeuchteten Prüfgases ermittelt. Die Feuchte kann hierbei aus den mit dem Gasanalysator 5 gemessenen Messwerten für die Konzentration der Komponente wie folgt ermittelt werden:
Parallel wird das befeuchtete Prüfgas dem Feuchtesensor 2 zugeführt, mit dem ebenfalls ein Messwert für die Feuchte ermittelt wird. Im nächsten Schritt wird ein geänderter Grad der Befeuchtung eingestellt, und nach einer kurzen Wartezeit im Bereich von einigen Sekunden bis wenigen Minuten können erneut Messwerte für die Feuchte mit dem Gasanalysator 5 und parallel dazu mit dem Feuchtesensor 2 ermittelt werden. Dies wird so lange wiederholt, bis über einen gewünschten Messbereich ausreichend viele Messwertpaare für die mit dem Feuchtesensor 2 und dem Gasanalysator 5 ermittelte Feuchte aufgenommen sind, mit denen schließlich eine Kalibrierkurve für den Feuchtesensor 2 ermittelt werden kann.
Indem das Prüfgas parallel dem Gasanalysator 5 und dem zu kalibrierenden Feuchtesensor 2 zugeführt wird und somit die Messwerte für die Feuchte parallel ermittelt werden, ist das Verfahren zum Kalibrieren des Feuchtesensors 2 besonders genau und weist eine hohe Dynamik auf.
Der Wert f (in Vol%) für die Feuchte kann anhand des mit dem Feuchtesensor 2 gemessenen Messwerts, typischerweise ein Wert für die relative Feuchte φ (in %) sowie ein Wert für die Temperatur T, wie folgt bestimmt werden: f = {1 – (V(Luft, 100°C) – V(Wasserdampf, 100°C) × w / V(Luft, 100°C)} × 100.
Dabei bezeichnet V(Luft, T) das Volumen von Luft bei einer bestimmten Temperatur T, und w bezeichnet den gravimetrischen Wassergehalt je kg Luft. Der Wassergehalt w bestimmt sich dabei wie folgt:
Dabei bezeichnen M(Wasser) die molare Masse von Wasser, R die universelle Gaskonstante, p_V den Partialdruck, T die Temperatur (in Kelvin) und ρ(Luft) die Dichte von Luft. Die Dichte von Luft ρ(Luft) bestimmt sich dabei wie folgt:
Dabei bezeichnet p(Umgebung) den Druck des vom Feuchtesensor 2 zugeführten Prüfgases (in Pa), und die Größe R_f bestimmt sich wie folgt: R_f = R(Luft, trocken) / {1 – (φ/100) × (p(Umgebung/p)} × {1 – R(Luft, trocken)/R(Luft, feucht).
Dabei bezeichnen R(Luft, trocken) die Gaskonstante von trockener Luft und R(Luft, feucht) die Gaskonstante von Wasserdampf bzw. von feuchter Luft.
Der Partialdruck p_V bestimmt sich wie folgt: p_V = φ / 100 × p mit
Dabei bezeichnet T die Temperatur in °C.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das befeuchtete Prüfgas nicht nur einem Feuchtesensor 2 zugeführt. Vielmehr wird es von einem ersten Feuchtesensor 2 durch eine zweite Messgasleitung 6 einem zweiten Feuchtesensor 2 zugeführt. Von diesem Feuchtesensor 2 wird das befeuchtete Prüfgas durch eine weitere Messgasleitung 6 einem weiteren Feuchtesensor 2 zugeführt, usw. Durch diese Anordnung lässt sich praktisch eine beliebige Zahl von Feuchtesensoren 2 gleichzeitig kalibrieren. Hierzu ist lediglich eine weitere Messgasleitung 6 notwendig, durch die das Prüfgas von einem Feuchtesensor 2 zum nächsten Feuchtensensor 2 weitergeleitet wird, womit das Verfahren besonders unaufwändig ist.
Um zu verhindern, dass Wasser aus dem befeuchteten Prüfgas in den Messgasleitungen 6 und/oder den Feuchtesensoren 2 auskondensiert, können diese durch in 2 nicht dargestellte Heizeinrichtungen bzw. eine zentrale Heizeinrichtung auf eine vorgegebene Temperatur temperiert sein. So kann sichergestellt werden, dass sich der Grad der Befeuchtung des Prüfgases während des Durchlaufens der Messgasleitungen 6 und der verschiedenen zu kalibrierenden Feuchtesensoren 2 nicht ändert und somit alle Feuchtesensoren 2 während des Kalibrierens den gleichen Bedingungen ausgesetzt sind.
Durch das parallele Messen der Feuchte mit mehreren Feuchtesensoren 2 können diese darüber hinaus unmittelbar miteinander verglichen werden. Beispielsweise kann deren Genauigkeit und/oder deren Ansprechzeit verglichen werden, um die Feuchtesensoren 2 davon ausgehend nach ihrer Güte zu klassifizieren.
Wenn eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, mit der sich das Prüfgas, die Messgasleitungen 6 und die Feuchtesensoren 2 auf verschiedene Temperaturen temperieren lassen, kann auch eine temperaturabhängige Kalibrierung der Feuchtesensoren 2 vorgenommen werden. Konkret wird dazu die Temperatur des Prüfgases, der Messgasleitungen 6 zu den Feuchtesensoren 2 und der Feuchtesensoren 2 selbst schrittweise variiert, wobei für jede eingestellte Temperatur mit dem Gasanalysator 5 und den Feuchtesensoren 2 Messwerte für die Feuchte des befeuchteten Prüfgases ermittelt werden.
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zweigt vor dem Gasbefeuchter 4 eine Leitung ab, durch die das noch nicht befeuchtete Prüfgas dem Gasanalysator 5 zugeführt werden kann. Über ein nicht dargestelltes Ventil kann so gewählt werden, ob dem Gasanalysator 5 befeuchtetes oder unbefeuchtetes Prüfgas zugeführt werden soll. Beispielsweise kann so während des Kalibrierens kontrolliert werden, ob sich die Konzentration der Komponente im Prüfgas zwischenzeitlich geändert hat. Anders als in 3 dargestellt, kann diese Kontrollmessung auch durch einen weiteren Gasanalysator erfolgen.
Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann das befeuchtete Prüfgas auch nach dem Durchlaufen aller Messgasleitungen und Feuchtesensoren für eine Kontrollmessung einem oder dem Gasanalysator zugeführt werden. So kann überprüft werden, ob die Feuchte des befeuchteten Prüfgases beim Durchlaufen der Messgasleitungen und Feuchtesensoren abgenommen hat, was auf ein Leck oder eine zu geringe Temperatur der Messgasleitungen und Feuchtesensoren hindeuten kann.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Feuchtesensor
3: Prüfgasquelle
4: Gasbefeuchter
5: Gasanalysator
6: Messgasleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4998431 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines Feuchtesensors (2) mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Prüfgases, wobei die Konzentration mindestens einer Komponente des Prüfgases bekannt ist, – Befeuchten des Prüfgases, – Ermitteln der Feuchte des befeuchteten Prüfgases mit einem Gasanalysator (5) durch Ermitteln der Verdünnung der Komponente des Prüfgases nach dem Befeuchten, – Zuführen des befeuchteten Prüfgases zu dem zu kalibrierenden Feuchtesensor (2), – Ermitteln eines Messwerts für die Feuchte des befeuchteten Prüfgases mit dem zu kalibrierenden Feuchtesensor (2), – Wiederholen der vorherigen Schritte für verschiedene Grade der Befeuchtung des Prüfgases bis eine vorgegebene Zahl an Messwertpaaren für die mit dem Gasanalysator (5) und die mit dem Feuchtesensor (2) ermittelten Feuchte erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchte des befeuchteten Prüfgases mit einem Gasanalysator (5) ermittelt wird, der eine Querempfindlichkeit gegenüber Wasserdampf aufweist, die kleiner ist als 5%, bevorzugt kleiner als 1% und besonders bevorzugt kleiner als 0,5%.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Befeuchten des Prüfgases die Konzentration der mindestens einen Komponente mit dem gleichen Gasanalysator (5) ermittelt wird, mit dem auch die Verdünnung der Komponente des Prüfgases nach dem Befeuchten ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das befeuchtete Prüfgas gleichzeitig mehreren Feuchtesensoren (2) zugeführt wird, welche parallel oder in Reihe geschaltet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messgasleitung (6) zu dem Feuchtesensor (2) und der Feuchtesensor (2) auf eine vorgegebene Temperatur temperiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Prüfgases, der Messgasleitung (6) zu dem Feuchtesensor (2) und des Feuchtesensors (2) variiert wird und für jede eingestellte Temperatur mit dem Gasanalysator (5) und dem Feuchtesensor (2) Messwerte für die Feuchte des befeuchteten Prüfgases ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfgas Propan, vorzugsweise verdünnt in Stickstoff, aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gasanalysator (5) ein Flammenionisationsdetektor verwendet wird.
Vorrichtung (1) zum Kalibrieren eines Feuchtesensors (2) mit – einer Prüfgasquelle (3), die ein Prüfgas bereitstellt, wobei die Konzentration mindestens einer Komponente des Prüfgases bekannt ist, – einem mit der Prüfgasquelle (3) verbundenen Gasbefeuchter (4) zum Befeuchten des Prüfgases, – einem Gasanalysator (5), dem das befeuchtete Prüfgas zuführbar ist und mit dem eine Verdünnung der Komponente des Prüfgases nach dem Befeuchten ermittelbar ist, und – einer Messgasleitung (6), durch die das befeuchtete Prüfgas dem Feuchtesensor (2) zuführbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, durch die die Messgasleitung (6) und optional der zu kalibrierende Feuchtesensor (2) auf eine vorgegebene Temperatur temperierbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messgasleitungen (6) vorgesehen sind, durch die das befeuchtete Prüfgas gleichzeitig mehreren Feuchtesensoren (2) zuführbar ist.