-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbstüberwachten Sensor, der zu einem Erfassen einer Messgröße an einem Messobjekt befestigbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Simulieren eines Betriebsverhaltens eines derartigen selbstüberwachten Sensors.
-
Aus der bisher unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
10 2021 209 278.0 ist eine Temperaturmessvorrichtung zum nichtinvasiven Messen einer Temperatur bekannt, die eine Halterung umfasst, in der ein erster und zweiter Temperatursensor in einer Hülse aufgenommen sind. Die Temperatursensoren sind an einem Sensorträger angebracht, der über eine Feder gegen einen Abschluss der Hülse gedrückt wird.
-
Die Internationale Anmeldung
WO 2019/ 063 519 A1 offenbart eine Temperaturmesseinrichtung, die eine Mehrzahl an Temperatursensoren aufweist, wobei in einem montierten Zustand einer der Temperatursensoren an eine Behälterwand gedrückt ist.
-
Aus der Patentanmeldung
US 2008 / 0 201 033 A1 ist ein System zum Erkennen einer Fehlausrichtung eines Kraftfahrzeugs bekannt, das ein vorausschauendes Sensorpaket und einen Trägheitssensor umfasst. Der Trägheitssensor ist dazu ausgebildet, bei einem Fahrbetrieb die Fehlausrichtung des Kraftfahrzeugs zu erkennen.
-
Die Offenlegungsschrift
DE 10 2013 215 388 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Pulsfrequenzmessung, die eine Lichtquelle umfasst, über die Licht in ein Körperteil des Benutzers eingekoppelt wird, und einen Lichtsensor zum Empfangen von Licht, das vom Körperteil reflektiert wird. Ebenso wird bei der Vorrichtung ein Anpressdruck bzw. eine Anpresskraft gemessen, mit der die Vorrichtung an den Körperteil angedrückt wird.
-
Das Gebrauchsmuster
DE 299 01 792 U1 offenbart ein Trainingsgerät mit einem Handgriff, an dem Pulssensoren angebracht ist. Die Pulssensoren sind in einem Bereich des Handgriffs angebracht, in dem ein hoher Anpressdruck durch die Handinnenflächen eines Benutzers zu erwarten ist.
-
Die Druckschrift
DE 10 2007 023 877 A1 beschreibt einen Temperatursensor, der an einem Rohr befestigt ist, dessen Oberflächentemperatur zu messen ist. Der Temperatursensor umfasst einen U-förmigen Bügel, der an einem Sockel eingerastet ist. Im Bügel ist ein Federelement angeordnet, durch das ein Messfühler gegen das Rohr gedrückt wird.
-
Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 028 359 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung einer Körperkerntemperatur eines Menschen bekannt, die einen Doppeltemperatursensor umfasst, der durch einen Gurt gegen den Oberkörper eines Benutzers gedrückt wird. Die Vorrichtung weist auch Mittel zur Messung eines Anpressdrucks auf, mit dem der Doppeltemperatursensor gegen den Körper gepresst wird.
-
Ferner ist aus dem Gebrauchsmuster
DE 77 33 681 U ein Anlege-Temperaturfühler bekannt, der zum Anbau an eine Außenwand eines Rohrs oder eines Behälters geeignet ist. Der Anlege-Temperaturfühler weist ein Messelement auf, das ans Rohr oder den Behälter thermisch angekoppelt ist. Das Messelement ist zwischen einer dünnen Blechfeder und einem elastischen Polster angeordnet und wird gegen das Rohr bzw. den Behälter gedrückt.
-
In der Prozessautomatisierung werden zunehmend Sensoren verwendet, um entsprechende Anlagen im Betrieb zu überwachen und zu steuern. Aufgrund der steigenden Komplexität in solchen Anlagen besteht die Zielsetzung, Sensoren zu erkennen, die nicht in der Lage sind, zutreffende Messwerte zu erzeugen.
-
Dies kann beispielsweise durch einen bestimmungswidrigen Montagezustand eines Sensors bedingt sein. Unter anderem aufgrund der zunehmenden Anzahl an Sensoren in Prozessautomatisierungsanlagen besteht die Anforderung, derartige Zustände selbsttätig zu erkennen. Darüber hinaus besteht die Anforderung, eine derartige Überwachung und Erkennung in einfacher und kosteneffizienter Weise bereitzustellen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine Möglichkeit bereitzustellen, einen bestimmungswidrigen Montagezustand eines Sensors zu erkennen, die in zumindest einem der beschriebenen Aspekte eine Verbesserung bietet.
-
Die skizzierte Aufgabenstellung wird durch einen erfindungsgemäßen selbstüberwachten Sensor gelöst. Der selbstüberwachte Sensor ist an einem Messobjekt befestigbar und dazu ausgebildet, in einem bestimmungsgemäßen montierten Zustand eine Messgröße zu erfassen, die am oder im Messobjekt vorliegt. Der selbstüberwachte Sensor ist als nichtinvasive Temperaturmessvorrichtung ausgebildet. Das Messobjekt ist als Rohr ausgebildet. Der selbstüberwachte Sensor umfasst eine Halterung, die an einer Wandung des Messobjekts lösbar befestigbar ist. In der Halterung ist zumindest ein Sensorelement aufgenommen, das dazu ausgebildet ist, die Messgröße zu erfassen, die am oder im Messobjekt vorliegt. Das zumindest eine Sensorelement kann zerstörungsfrei demontierbar ausgebildet sein. Bei einer Montage des selbstüberwachten Sensors wird das zumindest eine Sensorelement in eine bestimmungsgemäße Montageposition gebracht und mittels eines elastischen Elements in der bestimmungsgemäßen Montageposition gehalten. Der selbstüberwachte Sensor weist das elastische Element auf, durch das eine Druckkraft auf das zumindest eine Sensorelement ausgeübt wird. Durch das Einhalten der bestimmungsgemäßen Montageposition des Sensorelements ist dieses dazu geeignet, zutreffende Messwerte zur Messgröße zu erzeugen.
-
Erfindungsgemäß ist beim selbstüberwachten Sensor im Bereich des elastischen Elements ein erstes Erfassungsmittel angeordnet, das dazu ausgebildet ist, die vom elastischen Element auf das Sensorelement ausgeübte Druckkraft zu erfassen. Das erste Erfassungsmittel ist dazu ausgebildet, eine Reduzierung der vom elastischen Element ausgeübten Druckkraft zu erfassen. Das elastische Element kann beispielsweise als Feder, als Tellerfeder, als Elastomerkomponente, als ein eine Rückstellkraft ausübender Streifen, oder eine Kombination hieraus ausgebildet sein. Durch eine bestimmungswidrige Einwirkung auf den selbstüberwachten Sensor können dessen Komponenten beschädigt werden, so dass ein bestimmungsgemäßes Ausüben der Druckkraft nicht mehr erfolgt. Darauf folgt die Gefahr, dass das zumindest eine Sensorelement in der Halterung seine bestimmungsgemäße Montageposition verlässt und unzutreffende Messwerte für die Messgröße erzeugt. Unter einer bestimmungswidrigen Einwirkung ist hierbei jegliche Einwirkung zu verstehen, durch die eine Messgenauigkeit für die Messgröße zumindest reduziert wird oder eine Messung der Messgröße verhindert wird.
-
Erfindungsgemäß ist das erste Erfassungsmittel als Schalter ausgebildet.
-
Weiter erfindungsgemäß ist das elastische Element derart ausgebildet, dass sich das zumindest eine Sensorelement bei Rückgang der ausgeübten Druckkraft bewegt, um den Schalter zu betätigen. Hierzu kann eine Steifigkeit des elastischen Elements entsprechend eingestellt bzw. gewählt werden. Beispielsweise kann eine Betätigungscharakteristik von Tellerfedern durch entsprechendes Stapeln und Bündeln eingestellt werden. Derartige Schalter und elastische Elemente weisen jeweils eine gesteigerte Zuverlässigkeit auf, sind einfach verfügbar und erlauben es, den beanspruchten selbstüberwachten Sensor kosteneffizient herzustellen und selbsttätig zu überwachen.
-
Ein Rückgang der auf das zumindest eine Sensorelement ausgeübten Druckkraft ist in einfacher Weise mit dem ersten Erfassungsmittel zuverlässig und schnell erkennbar. Dabei handelt es sich um eine relativ häufige Ursache für einen Verlust der bestimmungsgemäßen Funktionsfähigkeit von selbstüberwachten Sensoren. Folglich sind zahlreiche fehlerhafte Zustände von Prozessautomatisierungsanlagen durch den erfindungsgemäßen selbstüberwachten Sensor vermeidbar, wodurch die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit einer solchen Prozessautomatisierungsanlage gesteigert wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform des beanspruchten selbstüberwachten Sensors kann der Schalter kann beispielsweise als Druckschalter, als Positionsschalter, als Mikroschalter, oder als mikroelektromechanisches System, kurz MEMS, ausgebildet sein.
-
Des Weiteren kann im lösungsgemäßen selbstüberwachten Sensor an der Halterung, das dem Messobjekt abgewandt ist, ein weiteres Erfassungsmittel zum Erfassen einer Raumorientierung der Halterung angebracht sein. Unter der Raumorientierung ist hierbei die Ausrichtung eines Bereichs der Halterung zu verstehen, in dem sich dessen vom Messobjekt abgewandtes Ende befindet. Das weitere Erfassungsmittel kann beispielsweise als Beschleunigungssensor ausgebildet sein, durch den die Erdbeschleunigung in Betrag und Richtung erfassbar ist. Hierdurch ist beispielsweise eine fehlerhafte Ausrichtung des selbstüberwachten Sensors am Messobjekt erfassbar, wenn dieser durch eine Krafteinwirkung verschoben, verbogen oder gedreht wird. Das weitere Erfassungsmittel kann beispielsweise im Bereich oder an einem Ende, insbesondere an einem dem Messobjekt abgewandten Ende, angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann das weitere Erfassungsmittel auch zu einem Erfassen einer Vibration des selbstüberwachten Sensors ausgebildet sein. Durch eine Auswertung einer erfassten Vibrationscharakteristik ist beispielsweise darin eine veränderte Wirkung der Schwerkraft erkennbar, wenn der selbstüberwachte Sensor durch eine Krafteinwirkung beispielsweise gedreht oder verbogen ist.
-
Ein bestimmungswidriger Montagezustand führt in zahlreichen Fällen zu einer veränderten Raumorientierung der Halterung, und damit des selbstüberwachten Sensors. Mittels des weiteren Erfassungsmittels sind auch minimale Veränderungen in der Raumorientierung präzise erfassbar. Somit lassen sich auch bestimmungswidrige Montagezustände selbsttätig zuverlässig erkennbar, die für einen Benutzer nicht wahrnehmbar sind. Ebenso sind dadurch auch schleichend eintretende bestimmungswidrige Montagezustände exakt erkennbar, beispielsweise infolge einer Materialermüdung. Die Funktionsweisen des ersten und des weiteren Erfassungsmittels sind diversitär ausgebildet. Auch bei einem Ausfall des ersten oder des weiteren Erfassungsmittels ist das jeweils andere Erfassungsmittel immer noch in der Lage, einen vorliegenden bestimmungswidrigen Montagezustand zu erkennen. Hierdurch wird eine sogenannte (n-1)-Sicherheit gewährleistet. Folglich ist der lösungsgemäße selbstüberwachte Sensor auch zur Verwendung in sicherheitsrelevanten Prozessautomatisierungsanlagen geeignet, beispielsweise Chemieanlagen, in denen mit Gefahrstoffen umgegangen wird.
-
Darüber hinaus kann im beanspruchten selbstüberwachten Sensor die Halterung mit einem Befestigungsmittel am Messobjekt befestigt sein. Der selbstüberwachte Sensor kann mit einem zweiten Erfassungsmittel ausgestattet sein, das zum Erfassen eines mechanischen Spannungszustands im Bereich des Befestigungsmittels geeignet ist. Das Befestigungsmittel kann beispielsweise eine Schelle oder eine Schnalle sein, die bei einer Montage des selbstüberwachten Sensors auf dem Messobjekt festgezogen wird. In einem Kontaktbereich zwischen dem Befestigungsmittel und der Halterung wird ein mechanischer Spannungszustand hervorgerufen, der Zugspannungen, Druckspannungen und/oder Schubspannungen in einer Ebene des Kontaktbereichs und/oder senkrecht zum Kontaktbereich umfassen kann. Der mechanische Spannungszustand ist im Kontaktbereich selbst und benachbart zum Kontaktbereich erfassbar. Das zweite Erfassungsmittel kann ganz oder teilweise im Kontaktbereich zwischen dem Befestigungsmittel und einer Komponente des überwachten Sensors, beispielsweise der Halterung oder einem Wärmekopplungselement, angeordnet sein. Ferner kann das zweite Erfassungsmittel mit dem Befestigungsmittel verbunden sein oder der entsprechenden Komponente des selbstüberwachten Sensors. Beispielsweise kann das zweite Erfassungsmittel als Dehnungsmessstreifen oder als Faser-Bragg-Gitter ausgebildet sein.
-
Eine Beschädigung und/oder Degradation eines Befestigungsmittels stellt ebenfalls eine häufige Ursache für ein Vorliegen eines bestimmungswidrigen Montagezustands dar. Ferner wird bei eine Krafteinwirkung auf den selbstüberwachten Sensor, durch die dieser beispielsweise verschoben wird, die mechanische Beanspruchung im Kontaktbereich, an dem das Befestigungsmittel den selbstüberwachten Sensor berührt, verändert. Dies resultiert in einer Änderung des vorliegenden mechanischen Spannungszustands. Dehnungsmessstreifen und Faser-Bragg-Gitter können kompakt und energiesparend ausgebildet werden. Dadurch ist eine dauerhaft zuverlässige und gleichzeitig präzise Erkennung eines bestimmungswidrigen Montagezustands gewährleistet. Das zweite Erfassungsmittel basiert auf einer anderen Funktionsweise als das erste und das weitere Erfassungsmittel und ist zu diesen somit diversitär. Auch dadurch wird das mögliche Einsatzspektrum des beanspruchten selbstüberwachten Sensors weiter vergrößert.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des beanspruchten selbstüberwachten Sensors kann dieser ein Wärmekopplungselement umfassen, das zu einem Herstellen eines thermisch leitenden Kontakts zum Messobjekt ausgebildet ist. Das Wärmekopplungselement ist am Messobjekt befestigbar, so dass ein Wärmestrom von der Wandung des Messobjekts in den selbstüberwachten Sensor ausbildbar ist. Im Wärmekopplungselement kann ein drittes Erfassungsmittel angeordnet sein, das dazu ausgebildet ist, eine bestimmungsgemäße Montage des selbstüberwachten Sensors, und damit umgekehrt auch eines bestimmungswidrigen Montagezustands, zu erfassen. Eine derartige ungleichmäßige Wärmekopplung kann ebenso durch Korrosion hervorgerufen werden. Folglich ist durch den selbstüberwachten Sensor auch Korrosion erkennbar. Das dritte Erfassungsmittel kann im Wärmekopplungselement aufgenommen sein. Ferner kann das dritte Erfassungsmittel dazu ausgebildet sein, eine Temperaturverteilung im Wärmekopplungselement zu erfassen. In einem bestimmungsgemäßen Montagezustand stellt sich im Wärmekopplungselement eine charakteristische Temperaturverteilung ein. Insbesondere können sich, beispielsweise bei einem Wärmekopplungselement, das in einem Querschnitt betrachtet im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist, symmetrische Temperaturverteilungen ergeben. Darüber hinaus werden beispielsweise bei Temperaturmessvorrichtungen zur nichtinvasiven Temperaturmessung exakte Auslegungen für Wärmekopplungselemente vorgenommen. Das dritte Erfassungsmittel erlaubt es, bekannte Gesetzmäßigkeiten über das thermische Verhalten des Wärmekopplungselements zu nutzen, um einen bestimmungsgemäßen bzw. bestimmungswidrigen thermischen Kontakt zwischen dem Wärmekopplungselement und dem Messobjekt zu erkennen.
-
Infolge von Krafteinwirkungen auf den selbstüberwachten Sensor kann zwischen dem Wärmekopplungselement und dem Messobjekt der vorliegende thermische Kontakt verändert werden, indem diese Komponenten relativ zueinander verrutschen und/oder eine Kontaktfläche zwischen diesen in der Größe oder Lage verändert wird. Dadurch wird die Temperaturverteilung im Wärmekopplungselement beeinflusst. Bei der Temperaturmessvorrichtung zur nichtinvasiven Temperaturmessung stellt ein Verändern des thermischen Kontakts zwischen dem Wärmekopplungselement und dem Messobjekt eine wesentliche Funktionsbeeinträchtigung dar. Mittels des dritten Erfassungsmittels sind auch minimale Einwirkungen auf den selbstüberwachten Sensor erfassbar, die bereits zu bestimmungswidrigen Montagezuständen führen. Das Erfassen der Temperaturverteilung im Wärmekopplungselement stellt eine unmittelbare Erfassung der Funktionstüchtigkeit des selbstüberwachten Sensors dar und bietet eine frühzeitige Erfassung bestimmungswidriger Montagezustände. Zudem weicht die Funktionsweise des dritten Erfassungsmittels von denen des ersten, zweiten und weiteren Erfassungsmittels ab und ist zu diesen diversitär. Hierdurch wird eine weitere Steigerung der Zuverlässigkeit des beanspruchten selbstüberwachten Sensors erzielt.
-
Ferner kann beim beanspruchten selbstüberwachten Sensor das dritte Erfassungsmittel als zumindest zwei Temperatursensoren ausgebildet sein. Die Temperatursensoren sind dabei im Wesentlichen parallel zum Messobjekt, also entlang einer Messobjektachse, ausgerichtet im Wärmekopplungselement aufgenommen. Mindestens einer der Temperatursensoren kann im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein und dazu geeignet, an seiner Mantelfläche eine vorliegende Temperatur zu erfassen.
-
Eine derartige Anordnung erlaubt es, die zwei Temperatursensoren relativ nahe aneinander zu positionieren und gleichzeitig eine einfache Montage dieser zu erlauben. Ferner ermöglicht es eine derartige Anordnung, zuverlässig Temperaturen in Bereichen im Wärmekopplungselement zu erfassen, die eine für einen bestimmungsgemäßen Betriebszustand charakteristische Temperaturverteilung darstellen. Des Weiteren wird durch eine im Wesentlichen flächige thermische Anbindung eines Temperatursensors eine zuverlässige Temperaturerfassung gewährleistet. Dadurch, dass zumindest einer der Temperatursensoren im Wärmekopplungselement aufgenommen ist, ist dieser im montierten Zustand geschützt. Infolgedessen können als drittes Erfassungsmittel auch empfindliche Temperatursensoren eingesetzt werden.
-
Darüber hinaus können im beanspruchten selbstüberwachten Sensor die zwei Temperatursensoren symmetrisch zu einer Radialrichtung der Halterung angeordnet sein. Insbesondere können die zwei Temperatursensoren, bezogen auf eine Radiallinie, die durch das Wärmekopplungselement verläuft, symmetrisch, also gegenüberliegend, angeordnet sind. Das Wärmekopplungselement kann selbst, in einem Querschnitt betrachtet, symmetrisch ausgebildet sein und durch die Radiallinie symmetrisch geteilt sein. In einem symmetrischen Wärmekopplungselement stellt sich bei bestimmungsgemäßem thermischem Kontakt mit der Wandung des Messobjekts, also bestimmungsgemäßer thermischer Anbindung, eine auf die Radialline bezogene symmetrische Temperaturverteilung ein.
-
Ausnehmungen, insbesondere Bohrungen, in denen die Temperatursensoren aufzunehmen sind, sind in einfacher Weise mit erhöhter Präzision symmetrisch positioniert herstellbar. Eine derartige symmetrische Temperaturverteilung ist beispielsweise durch Differenzbildung zwischen den zwei Temperatursensoren ermittelbar. Ferner ist eine einstellbare Toleranzspanne für eine solche Differenz vorgebbar. Bei einem betragsmäßigen Überschreiten der Toleranzspanne ist eine Abweichung von der bestimmungsgemäßen Temperaturverteilung erkennbar. Insgesamt wird so eine einfache und gleichzeitig wirksame Überwachung einer Temperaturverteilung im Wärmekopplungselement verwirklicht.
-
In einer weiteren Ausführungsform des beanspruchten selbstüberwachten Sensors ist dieser mit einem vierten Erfassungsmittel versehen. Das vierte Erfassungsmittel ist dazu ausgebildet, eine elektrische Größe in einem Stromkreis zu erfassen. Der Stromkreis, in dem die elektrische Größe erfasst wird, umfasst Befestigungsmittel, durch die der selbstüberwachte Sensor mit dem Messobjekt verbindbar ist. Beispielsweise können zwei Schellen, die als Befestigungsmittel zur Montage auf dem Messobjekt dienen, durch die Wandung des Messobjekts elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Bei einem Lösen zumindest eines Befestigungsmittels wird dessen elektrisch leitender Kontakt zur Wandung des Messobjekt unterbrochen, wodurch sich zumindest eine elektrische Größe im Stromkreis ändert. Auch ein erzwungenes Verrutschen zumindest eines Befestigungsmittels, beispielsweise durch eine bestimmungswidrige Krafteinwirkung, kann zu einer Änderung der Kontaktfläche am elektrisch leitenden Kontakt führen, wodurch sich ebenfalls eine Änderung einer elektrischen Größe ergibt. Ebenso ist auch ein gradueller Verlust des elektrischen Kontakts zwischen dem Befestigungsmittel und der Wandung des Messobjekts erkennbar, der beispielsweise durch Korrosion eintreten kann. Das entsprechende vierte Erfassungsmittel kann als elektrische Messvorrichtung, beispielsweise als sogenanntes Multimeter, ausgebildet sein.
-
Elektrische Größen sind in relativ einfacher Weise mit erhöhter Präzision dauerhaft erfassbar. Dementsprechend sind auch geringfügige bestimmungswidrige Krafteinwirkungen am beanspruchten selbstüberwachten Sensor identifizierbar. Zusätzlich sind auch bestimmungswidrige Montagezustände infolge von Degradation, beispielsweise Korrosion, zuverlässig erkennbar. Hierdurch weist der beanspruchte selbstüberwachte Sensor ein breites mögliches Einsatzspektrum auf. Das vierte Erfassungsmittel basiert auf einer anderen Funktion als das erste, zweite, dritte und das weitere Erfassungsmittel und ist damit zu diesen diversitär. Mittels des vierten Erfassungsmittels ist das Prinzip einer (n-1)-Sicherheit in weiter ausgebauter Form verwirklichbar. Auch dadurch ist der beanspruchte selbstüberwachte Sensor für sicherheitsrelevante Anwendungen geeignet.
-
Die eingangs beschriebene Aufgabenstellung wird auch durch ein lösungsgemäßes Betriebsverfahren für einen selbstüberwachten Sensor gelöst. Der selbstüberwachte Sensor umfasst eine Halterung, in der ein Sensorelement aufgenommen ist, das durch eine Druckkraft fixierbar ist. Die Druckkraft wird durch ein elastisches Element, beispielsweise eine Feder, ausgeübt. Das Betriebsverfahren umfasst einen ersten Schritt, in dem ein Bereitstellen des selbstüberwachten Sensors in einem aktiven Betriebszustand erfolgt. Unter einem aktiven Betriebszustand ist ein Zustand zu verstehen, in dem der selbstüberwachte Sensor am Messobjekt montiert ist und funktionstüchtig ist. Der selbstüberwachte Sensor kann beispielsweise als nichtinvasive Temperaturmessvorrichtung ausgebildet sein, mit der eine Temperatur eines Fluids im Messobjekt messbar ist. Das Betriebsverfahren weist weiter einen zweiten Schritt auf, in dem die auf das Sensorelement einwirkende Druckkraft erfasst wird, durch die das Sensorelement in einer bestimmungsgemäßen Montageposition gehalten werden kann. Zum Verfahren gehört auch ein dritter Schritt, in dem ein bestimmungswidriger Montagezustand des selbstüberwachten Sensors erkannt wird, wenn die im zweiten Schritt erfasste Druckkraft einen einstellbaren Schwellenwert unterschreitet. Der Schwellenwert kann durch eine Benutzereingabe, eine Wertetabelle, einen Algorithmus und/oder ein Computerprogrammprodukt eingestellt werden. Wenn die vorliegende Druckkraft den einstellbaren Schwellenwert unterschreitet, ist anzunehmen, dass sich das Sensorelement nicht mehr in der bestimmungsgemäßen Montageposition befindet, also der bestimmungswidrige Montagezustand im selbstüberwachten Sensor vorliegt. Durch ein Einstellen des Schwellenwerts ist eine Empfindlichkeit des Betriebsverfahrens vorgebbar. Ferner umfasst das Betriebsverfahren einen vierten Schritt, in dem eine Warnung an einen Benutzer und/oder eine übergeordnete Steuereinheit ausgegeben wird. Infolge der Warnung kann eine Inspektion und/oder Wartung des selbstüberwachten Sensors veranlasst werden. Die Warnung kann beispielsweise über eine Anzeigeeinheit visuell oder einen Warnton akustisch an den Benutzer ausgegeben werden. Die übergeordnete Steuereinheit kann beispielsweise als Speicherprogrammierbare Steuerung, kurz SPS, als Leitrechner oder als Computer-Cloud ausgebildet sein, die mittelbar oder unmittelbar mit dem selbstüberwachten Sensor verbunden ist.
-
Das lösungsgemäße Betriebsverfahren erlaubt es, einen vorliegenden bestimmungswidrigen Montagezustand selbsttätig zu erkennen. Das Betriebsverfahren stützt sich mit dem Erfassen der Druckkraft, die auf das Sensorelement einwirkt, auf einen einfachen und dadurch besonders zuverlässigen Wirkmechanismus. Für derartige Druckkräfte sind kompakte, kosteneffiziente und robuste Erfassungsmittel verfügbar. Ebenso kommt das lösungsgemäße Betriebsverfahren mit einem Minimum an Rechenleistung aus und kann ohne Weiteres auch an einem selbstüberwachten Sensor in einer komplexen Prozessautomatisierungsanlage implementiert werden. Dadurch, dass die Druckkraft präzise erfassbar ist, sind auch geringfügig bestimmungswidrige Montagezustände erkennbar. Dies wiederum erlaubt einen inspektionsarmen Betrieb des selbstüberwachten Sensors in Prozessautomatisierungsanlagen, die gesteigerte Anforderungen an die Messgenauigkeit und/oder Verfügbarkeit des selbstüberwachten Sensors stellen. Das lösungsgemäße Betriebsverfahren ist in vorteilhafter Weise mit einem selbstüberwachten Sensor gemäß zumindest einer der oben skizzierten Ausführungsformen ausgebildet.
-
In einer Ausführungsform des lösungsgemäßen Betriebsverfahrens wird im zweiten Schritt auch eine Raumorientierung des selbstüberwachten Sensors erfasst. Unter einer Raumorientierung ist hierbei eine Ausrichtung einer Komponente des selbstüberwachten Sensors im Raum, beispielsweise seiner Halterung, zu verstehen. Die Raumorientierung kann auf eine im Wesentlichen unveränderliche Richtung bezogen sein, beispielsweise einer Wirkrichtung der Schwerkraft. Zum Erfassen der Raumorientierung kann der selbstüberwachte Sensor ein weiteres Erfassungsmittel aufweisen. Des Weiteren wird im dritten Schritt ein bestimmungswidriger Montagezustand erkannt, wenn die im zweiten Schritt erfasst Raumorientierung des selbstüberwachten Sensors von einer einstellbaren Toleranz abweicht. Die Toleranz kann hierbei zumindest einen Winkel und/oder einen Betrag umfassen, durch den die im zweiten Schritt erfasste Raumorientierung beispielsweise als Vektor auswertbar ist. Die Toleranz ist ferner auf eine Referenzrichtung bezogen. Dementsprechend ist im dritten Schritt eine Schiefstellung des selbstüberwachten Sensors erkennbar, durch die ein bestimmungswidriger Montagezustand vorliegt. Anhand der Raumorientierung ist ein vorliegender bestimmungswidriger Montagezustand unabhängig von der erfassten Druckkraft auf das Sensorelement erkennbar. Alternativ oder ergänzend kann das Erkennen des bestimmungswidrigen Montagezustands anhand der Druckkraft das Erkennen des bestimmungswidrigen Montagezustands anhand der Raumorientierung im beanspruchten Betriebsverfahren überwachen, also auf Plausibilität prüfen, oder umgekehrt. Ebenso sind ein Defekt oder eine Degradation der korrespondierenden Erfassungsmittel erkennbar. Dazu kann jeweils beim Erkennen des bestimmungswidrigen Montagezustands ein Grad an Bestimmungswidrigkeit quantifiziert werden.
-
Das Erfassen der Raumorientierung und das Erfassen der Druckkraft, die auf das Sensorelement wirkt, stellen unterschiedliche Funktionsweisen dar, die somit zueinander diversitär sind. Hierdurch ist eine sichere Redundanz gegeben und das Prinzip einer (n-1)-Sicherheit verwirklichbar. Das lösungsgemäße Betriebsverfahren ist somit auch in sicherheitsrelevanten Anwendungen, also Prozessautomatisierungsanlagen, zuverlässig einsetzbar. Folglich sind bestimmungswidrige Montagezustände von selbstüberwachten Sensoren auch unter anspruchsvollen, verschleißfördernden Betriebsbedingungen selbsttätig erkennbar. Insbesondere, wenn die Raumorientierung in Bezug auf die Erdbeschleunigung bzw. die Schwerkraft ermittelt wird, ist eine unveränderliche Referenz gegeben, und somit ein erhöhtes Maß an Zuverlässigkeit erreichbar.
-
Darüber hinaus kann im lösungsgemäßen Betriebsverfahren im zweiten Schritt mittels eines zweiten Erfassungsmittels ein mechanischer Spannungszustand an einer Oberfläche der Halterung, einem Wärmekopplungselement oder einem Befestigungsmittel erfasst werden, durch das der selbstüberwachte Sensor am Messobjekt befestigt ist. Der mechanische Spannungszustand kann hierbei Zugspannungen, Druckspannungen und/oder Schubspannungen in einer Ebene der Oberfläche und/oder senkrecht zur Oberfläche umfassen. Zum Erfassen des mechanischen Spannungszustands kann der selbstüberwachte Sensor mit einem zweiten Erfassungsmittel versehen sein. Des Weiteren wird im dritten Schritt ein bestimmungswidriger Montagezustand erkannt, wenn eine mechanische Spannung des mechanischen Spannungszustands eine einstellbare Grenzspannung unterschreitet. Die mechanische Spannung kann eine Zugspannung, eine Druckspannung, eine Schubspannung, oder eine Kombination hieraus sein. Korrespondierend hierzu kann die Grenzspannung ausgebildet sein, die durch den Benutzer und/oder eine übergeordnete Steuereinheit vorgebbar ist. Derartige mechanische Spannungszustände an der Oberfläche der Halterung, dem Wärmekopplungselement oder dem Befestigungsmittel sind mittels eines zweiten Erfassungsmittels erfassbar, das als zumindest ein Dehnungsmessstreifen ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend kann auch ein mechanischer Spannungszustand im Inneren der Halterung, dem Wärmekopplungselement oder dem Befestigungsmittel über ein zweites Erfassungsmittel erfassbar, das beispielsweise als Faser-Bragg-Gitter ausgebildet ist. Das zweite Erfassungsmittel ist an einer Position im Bereich des Befestigungsmittel platzierbar, an der bei einem bestimmungswidrigen Montagezustand eine deutliche Änderung des vorliegenden mechanischen Spannungszustands zu erwarten ist.
-
Das Erfassen eines mechanischen Spannungszustands beruht auf einer anderen Funktionsweise als das Erfassen der Druckkraft, die auf das Sensorelement einwirkt, und sind damit zueinander diversitär. Ferner ist das Erfassen des mechanischen Spannungszustands gegenüber dem Erfassen der Raumorientierung diversitär. Dementsprechend ist durch das Erfassen des mechanischen Spannungszustands der Grad an Redundanz, und somit auch an Zuverlässigkeit, steigerbar. Mechanische Spannungszustände sind mit reduziertem Energieaufwand erfassbar und können mit reduziertem Rechenaufwand mit der einstellbaren Grenzspannung verglichen werden. Darüber hinaus tritt beispielsweise bei einem Verrutschen eines Befestigungsmittels eine zwangsläufig veränderte mechanische Beanspruchung in einer Komponente des selbstüberwachten Sensors ein. Ferner sind durch ein Erfassen des entsprechenden mechanischen Spannungszustands auch schleichend eintretende bestimmungswidrige Montagezustände erkennbar, beispielsweise in Form von Degradation.
-
Des Weiteren kann im lösungsgemäßen Betriebsverfahren im zweiten Schritt eine Temperaturverteilung im Wärmekopplungselement des selbstüberwachten Sensors erfasst werden. Drunter ist beispielsweise eine Temperaturverteilung in einem Querschnitt des Wärmekopplungselements zu verstehen, die sich unter anderem aus einer Temperatur des Fluids und einer Umgebungstemperatur ergibt. Zum Erfassen der Temperaturverteilung kann an zumindest zwei Positionen im Querschnitt des Wärmekopplungselements eine vorliegende Temperatur erfasst werden. Dies kann mittels eines dritten Erfassungsmittels durchgeführt werden. Ferner wird im dritten Schritt ein bestimmungswidriger Montagezustand des selbstüberwachten Sensors erkannt, wenn die im zweiten Schritt erfasste Temperaturverteilung um eine einstellbare Toleranzspanne von einer Referenzverteilung abweicht. Die Referenzverteilung stellt hierbei eine Temperaturverteilung dar, die sich im Betrieb in einem bestimmungsgemäßen Montagezustand ergibt. Die Referenzverteilung kann in absoluten Temperaturwerten vorgegeben sein oder als relative Temperaturwerte, beispielsweise Temperaturverhältnisse. Die Toleranzspanne ist korrespondierend zur Referenzverteilung ausgebildet und definiert, wie weit die vorliegende Temperaturverteilung von der Referenzverteilung abweichen kann, ohne dass ein bestimmungswidriger Montagezustand anzunehmen ist. Die Toleranzspanne kann durch einen Benutzer, eine Wertetabelle, einen Algorithmus oder eine Künstliche Intelligenz vorgegeben sein. Die Temperaturverteilung im Wärmekopplungselement wird unter anderem dadurch beeinflusst, wie groß die vorhandene thermische Kontaktfläche ist, durch die das Wärmekopplungselement mit der Wandung des Messobjekts thermisch verbunden ist, und wo diese liegt. Bei einer von einem bestimmungsgemäßen Montagezustand abweichenden Lage und/oder Größe der thermischen Kontaktfläche am Wärmekopplungselement, die eine thermische Verbindung zur Wandung des Messobjekts herstellt, wird die Temperaturverteilung im Wärmekopplungselement verändert.
-
Durch das Erfassen der Temperaturverteilung im Wärmekopplungselement wird eine weitere Möglichkeit bereitgestellt, das Vorliegen eines bestimmungswidrigen Montagezustands zu erkennen. Die Funktionsweise einer Erfassung einer Temperaturverteilung weicht vom Erfassen einer Druckkraft ab, so dass diese zueinander diversitär sind. Gleichermaßen ist das Erfassen der Temperaturverteilung auch zum Erfassen der Raumorientierung des selbstüberwachten Sensors und zum Erfassen der mechanischen Spannungsverteilung diversitär. Das beanspruchte Betriebsverfahren ist somit redundant und verwirklicht weiter das Prinzip einer (n-1)-Sicherheit. Darüber hinaus sind selbstüberwachte Sensoren, die als Temperaturmessvorrichtungen ausgebildet sind, ohnehin mit geeigneten Temperatursensoren ausgestattet, die als drittes Erfassungsmittel beim Erfassen der Temperaturverteilung einsetzbar sind. Das beanspruchte Betriebsverfahren ist somit mit einem reduzierten Aufwand an Hardware kosteneffizient implementierbar.
-
Ferner kann im lösungsgemäßen Betriebsverfahren im zweiten Schritt auch eine elektrische Größe eines Stromkreises erfasst werden. Der Stromkreis umfasst zumindest zwei Befestigungsmittel des selbstüberwachten Sensors. Dementsprechend tritt zumindest in einem bestimmungsgemäßen Montagezustand ein Stromfluss durch die Befestigungsmittel auf. Im dritten Schritt wird ein bestimmungswidriger Montagezustand des selbstüberwachten Sensors erkannt, wenn die im zweiten Schritt erfasste elektrische Größe von einem Referenzwert betragsmäßig wenigstens um einen einstellbaren Toleranzwert abweicht. Durch ein Verändern einer Position zumindest eines Befestigungsmittels wird im Stromkreis die elektrische Größe verändert. Die elektrische Größe kann ein Widerstandswert, ein Leitwert, eine Spannung, eine Stromstärke, eine Kapazität und/oder eine Induktivität sein. Der Toleranzwert kann durch einen Benutzer, eine Wertetabelle, einen Algorithmus und/oder eine Künstliche Intelligenz vorgegeben sein. Durch den Toleranzwert ist eine Empfindlichkeit des beanspruchten Betriebsverfahrens vorgebbar. Darüber hinaus kann die elektrische Größe dauerhaft, also kontinuierlich oder regelmäßig wiederholt, erfasst werden, um einen schleichend eintretenden bestimmungswidrigen Montagezustand zu erkennen. Insbesondere kann der Stromkreis derart ausgebildet sein, dass die zwei Befestigungsmittel im bestimmungsgemäßen Montagezustand elektrisch leitend mit der Wandung des Messobjekts verbunden sind. Bei einer Krafteinwirkung, durch die eine elektrisch leitende Kontaktfläche zwischen der Wandung des Messobjekts und einem der Befestigungsmittel in der Größe verändert wird, tritt eine Änderung der elektrischen Größe ein, die erfasst wird.
-
Änderungen elektrischer Größen sind mit einer erhöhten Genauigkeit messbar, so dass auch geringfügige Abweichungen von einem bestimmungsgemäßen Montagezustand erkennbar sind. Ebenso können Erscheinungen wie eine Degradation, beispielsweise durch Korrosion, an den Befestigungsmitteln erkannt werden. Das Erfassen der elektrischen Größe ist darüber hinaus gegen Umgebungsbedingungen wie Luftdruck, Temperatur, Vibration, Staub- oder Lärmeinwirkung robust. Das Erfassen der elektrischen Größe beruht verglichen mit dem Erfassen der Druckkraft, dem Erfassen der Raumorientierung des selbstüberwachten Sensors, dem Erfassen des mechanischen Spannungszustands und dem Erfassen der Temperatur auf einer anderen Funktionsweise und ist daher zu diesen diversitär. Hierdurch wird weiter das Prinzip der (n-1)-Sicherheit verwirklicht. Das lösungsgemäße Betriebsverfahren ist damit redundant, und folglich mit gesteigerter Zuverlässigkeit durchführbar.
-
Die oben skizzierte Aufgabenstellung wird ferner durch eine lösungsgemäße Steuereinheit gelöst. Die lösungsgemäße Steuereinheit ist zum Überwachen eines selbstüberwachten Sensorsystems ausgebildet, das einen selbstüberwachten Sensor umfasst, der mit der Steuereinheit koppelbar ist.
-
Lösungsgemäß ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, auf dem selbstüberwachten Sensor ein Betriebsverfahren nach zumindest einer der oben beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Die Steuereinheit ist als lokale Steuereinheit ausgebildet und verfügt über eine Recheneinheit und eine Speichereinheit, die dazu ausgebildet sind, ein Computerprogrammprodukt auszuführen. Das Computerprogrammprodukt kann dazu ausgebildet sein, Messsignale von einem selbstüberwachten Sensor zu empfangen und zu verarbeiten und zumindest eines der oben beschriebenen Betriebsverfahren umzusetzen. Dabei kann das Computerprogrammprodukt monolithisch oder modular ausbildet sein. Unter einem monolithischen Computerprogrammprodukt ist zu verstehen, dass dieses auf einer einzelnen Hardwareplattform ausführbar ist. Unter einem modularen Computerprogrammprodukt ist zu verstehen, dass dieses in Form von Teilprogrammen auf separaten Hardwareplattformen ausführbar ist, die zur Verwirklichung der angestrebten Funktionalität kommunikativ miteinander verbunden sind. Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Steuereinheit auch als Computer-Cloud ausgebildet sein. Die Steuereinheit kann ferner mit einer Anzeigeeinheit verbindbar ausgebildet sein, durch die einem Benutzer die Warnung über den vorliegenden bestimmungswidrigen Montagezustand anzeigbar ist. Ferner ist die Steuereinheit mit einer übergeordneten Steuereinheit über eine kommunikative Datenverbindung verbindbar, die als Netzwerkverbindung, Internetverbindung, oder Funkverbindung, insbesondere als Mobilfunkverbindung, ausgebildet sein kann. Ebenso kann die Steuereinheit mit dem selbstüberwachten Sensor über eine kommunikative Datenverbindung verbindbar ausgebildet sein, die als Netzwerkverbindung, Internetverbindung, Funkverbindung, insbesondere Mobilfunkverbindung, ausgebildet sein kann.
-
Das zugrundeliegende Betriebsverfahren ist mit reduziertem Rechenaufwand durchführbar. Dementsprechend ist die lösungsgemäße Steuereinheit dazu geeignet, mit einfacher und kosteneffizienter Hardware schnell und präzise zumindest eines der beschriebenen Betriebsverfahren umzusetzen. Ferner erlaubt es die lösungsgemäße Steuereinheit, durch Benutzereingaben oder Updates das zugrundeliegende Betriebsverfahren in einfacher Weise anzupassen, zu aktualisieren, und in eine bestehende Prozessautomatisierungsanlage zu integrieren.
-
Ebenso wird die Aufgabenstellung durch ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt zum Simulieren eines Betriebsverhaltens eines selbstüberwachten Sensors gelöst. Der selbstüberwachte Sensor, dessen Betriebsverhalten zu simulieren ist, ist zu einem Erfassen einer Messgröße an einem Messobjekt montiert.
-
Erfindungsgemäß ist der selbstüberwachte Sensor nach einer der oben skizzierten Ausführungsformen ausgebildet. Das Computerprogrammprodukt kann zur Simulation über ein Physik-Modul verfügen, in dem der selbstüberwachte Sensor zumindest teilweise abgebildet ist. Hierzu kann beispielsweise der selbstüberwachte Sensor in seinem Aufbau und seiner Funktionsweise nachgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann der selbstüberwachte Sensor auch als Rechenmodell im Physik-Modul ausgebildet sein. Das Physik-Modul ist dazu ausgebildet, unter anderem das thermische Verhalten des selbstüberwachten Sensors unter einstellbaren Betriebsbedingungen nachzustellen. Zu den einstellbaren Betriebsbedingungen gehören beispielsweise eine Umgebungstemperatur, eine Temperatur des Fluids im Messobjekt, eine Wärmeleitfähigkeit des Fluids, der Wandung des Messobjekts und/oder des Wärmekopplungselements, ein Wärmeleitverhalten im Wärmekopplungselement, ein kinematisches Verhalten des selbstüberwachten Sensors bei einer Krafteinwirkung im bestimmungsgemäßen Montagezustand, und/oder ein Verformungsverhalten zumindest einer Komponente des selbstüberwachten Sensors. Das Computerprogrammprodukt kann über eine Datenschnittstelle verfügen, über die entsprechende Daten über eine Benutzereingabe und/oder andere simulationsgerichtete Computerprogramme vorgebbar sind. Ebenso kann das Computerprogrammprodukt über eine Datenschnittstelle zu einem Ausgeben von Simulationsresultaten an einen Benutzer und/oder andere simulationsgerichtete Computerprogrammprodukte verfügen. Mittels des Computerprogrammprodukts ist beispielsweise eine defektes erstes, zweites, drittes, viertes und/oder ein weiteres Erfassungsmittel des selbstüberwachten Sensors, eine fehlerhafte Montage des selbstüberwachten Sensors und/oder eine Fehlfunktion eines weiteren Geräts einer Prozessautomatisierungsanlage erkennbar, das dem selbstüberwachten Sensor vor- oder nachgeschaltet ist. Insbesondere ist das Betriebsverhalten des selbstüberwachten Sensors, das durch seine Messsignale ausgedrückt ist, durch Abgleich mit dem simulierten selbstüberwachten Sensor auf Plausibilität überprüfbar. Des Weiteren ist der selbstüberwachte Sensor in einfacher Weise modellierbar, also mit einem Minimum an Finite-Elemente-Berechnungen im Betriebsverhalten nachrechenbar. Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt erlaubt somit eine Modellierung des zugrundeliegenden selbstüberwachten Sensors bei einem reduzierten Bedarf an Rechenleistung. Hierdurch ist auch eine Vielzahl an derartigen selbstüberwachten Sensoren, beispielsweise in einer sogenannten Operator Station einer Prozessautomatisierungsanlage nachbildbar. Somit ist insgesamt in einfacher Weise ein besonders realitätstreues Prozessabbild bereitstellbar. Das Computerprogrammprodukt ist erfindungsgemäß als sogenannter Digitaler Zwilling ausgebildet, wie beispielsweise in der Druckschrift
US 2017/286572 A1 beschrieben. Der Offenbarungsgehalt von
US 2017/286572 A1 wird durch Verweisung in die vorliegende Anmeldung mit einbezogen. Das Computerprogrammprodukt kann monolithisch ausgebildet sein, also vollständig auf einer Hardwareplattform ausführbar. Alternativ kann das Computerprogrammprodukt modular ausgebildet sei und eine Mehrzahl an Teilprogrammen umfassen, die auf separaten Hardwareplattformen ausführbar sind und über eine kommunikative Datenverbindung zusammenwirken. Eine solche kommunikative Datenverbindung kann eine Netzwerkverbindung, eine Internetverbindung und/oder eine Mobilfunkverbindung sein. Ferner kann durch das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ein selbstüberwachter Sensor per Simulation erprobt und/oder optimiert werden.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsformen in unterschiedlichen Figuren näher erläutert. Die Figuren sind insoweit in gegenseitiger Ergänzung zu lesen, dass gleiche Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren die gleiche technische Bedeutung haben. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen sind untereinander auch kombinierbar. Ferner sind die in den Figure gezeigten Ausführungsformen mit den oben skizzierten Merkmalen kombinierbar. Es zeigen im Einzelnen:
- 1 einen schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform des beanspruchten selbstüberwachten Sensors,
- 2 einen schematischen Aufbau einer zweiten Ausführungsform des beanspruchten selbstüberwachten Sensors,
- 3 schematisch einen Querschnitt der zweiten Ausführungsform des zweiten Ausführungsform des beanspruchten selbstüberwachten Sensors,
- 4 einen schematischen Aufbau einer dritten Ausführungsform des beanspruchten selbstüberwachten Sensors und
- 5 einen Ablauf einer Ausführungsform des lösungsgemäßen Betriebsverfahrens
-
In 1 ist schematisch ein Aufbau einer ersten Ausführungsform des beanspruchten selbstüberwachten Sensors 10 in einer Seitenansicht dargestellt. Der selbstüberwachte Sensor 10 ist an einer Wandung 14 eines Messobjekts 12 montiert, das als Rohr ausgebildet ist. Das Rohr erstreckt sich entlang einer Messobjektachse 15, also einer Rohrachse. Im Messobjekt 12 ist ein Fluid 16 aufgenommen und das physikalische Größen aufweist, von denen zumindest eine durch den selbstüberwachten Sensor 10 zu messen ist. Der selbstüberwachte Sensor 10 weist eine Halterung 17 auf, in der zwei Sensorelemente 18 aufgenommen sind und die als Temperatursensoren ausgebildet sind. An einem radial äußeren Ende der Halterung 17 sind elastische Elemente 20 angeordnet, die jeweils auf eines der Sensorelemente 18 eine Druckkraft 25 ausüben. Eine Radialrichtung 19 ist hierbei durch den entsprechenden Pfeil versinnbildlicht. Die entsprechenden Sensorelemente 18 werden somit durch die Druckkraft 25 in ihrer bestimmungsgemäßen Montageposition gehalten. Ebenso ist im Bereich der elastischen Elemente 20 ein erstes Erfassungsmittel 31 angeordnet, das mit einem Gehäuse 22 verbunden ist, das am radial äußeren Ende der Halterung 17 angebracht ist. Das erste Erfassungsmittel 31 ist als Schalter 24 ausgebildet, der durch ein Reduzieren der Druckkraft 25 auslösbar ist. Darüber hinaus ist am Gehäuse 22 auch ein weiteres Erfassungsmittel 32 angeordnet, das als Beschleunigungssensor 26 ausgebildet ist. Durch das weitere Erfassungsmittel 32 ist eine Raumorientierung 21 der Halterung 17, und damit des selbstüberwachten Sensors 10, erfassbar. Des Weiteren ist die Halterung 17 an einem radial inneren Ende über Befestigungsmittel 30 am Messobjekt 12 befestigt. Dort ist die Halterung 17 mit zweiten Erfassungsmitteln 33 versehen, die jeweils als Dehnungsmessstreifen 28 ausgebildet sind. Die zweiten Erfassungsmittel 33 sind jeweils dazu ausgebildet, an der Halterung 17 im Bereich eines Kontakts mit dem jeweiligen Befestigungsmittel 30 einen mechanischen Spannungszustand 29 zu erfassen.
-
Das erste Erfassungsmittel 31, das zweite Erfassungsmittel 33 und das weitere Erfassungsmittel 32 sind jeweils mit einer Steuereinheit 40 verbunden, die als lokale Steuereinheit 42 ausgebildet ist. Die vom ersten Erfassungsmittel 31, zweiten Erfassungsmittel 33 und dem weiteren Erfassungsmittel 32 erfassten Größen sind als Messsignale 45 über eine kommunikative Datenverbindung 47 an einer Steuereinheit 40 übertragbar. Die Steuereinheit 40 ist als lokale Steuereinheit 42 ausgebildet, die dem selbstüberwachten Sensor 10 unmittelbar zugeordnet ist. Die lokale Steuereinheit 42 ist über eine weitere kommunikative Datenverbindung 47 mit einer übergeordneten Steuereinheit 44 verbunden, die funktionell auch zur Steuereinheit 40 des selbstüberwachten Sensors 10 gehört. Durch die lokale Steuereinheit 42 ist eine Warnung 56 an einen nicht näher gezeigten Benutzer und die übergeordnete Steuereinheit 40 ausgebbar. Der selbstüberwachte Sensor 10 bildet mit der Steuereinheit 40, also der lokalen und der übergeordneten Steuereinheit 44, ein selbstüberwachtes Sensorsystem 80.
-
Während des bestimmungsgemäßen Betriebs erfolgen Krafteinwirkungen 27 auf den selbstüberwachten Sensor 10, durch die dieser in einen bestimmungswidrige Montagezustand geraten kann. In einem bestimmungswidrigen Montagezustand erzeugen die Sensorelemente 18 unzutreffende Messwerte. Zum Erkennen eines solchen bestimmungswidrigen Montagezustands wird ein Betriebsverfahren 100 durchgeführt. Das Betriebsverfahren 100 umfasst einen ersten Schritt 110, in dem der selbstüberwachte Sensor 10 in einem aktiven Betriebszustand bereitgestellt wird, in dem dieser am Messobjekt 12 bestimmungsgemäß montiert ist. Das in 1 gezeigte Stadium des Betriebsverfahrens 100 geht davon aus, dass der erste Schritt 110 bereits abgeschlossen ist. Dementsprechend wirkt auf das Sensorelement 18 ein, die in einem zweiten Schritt 120 erfasst wird. Hierzu ist das erste Erfassungsmittel 31 einsetzbar, das als Schalter 24 im Bereich eines Gehäuses 22 ausgebildet ist.
-
Durch eine Reduzierung der Druckkraft 25 ist eine Betätigung des Schalters 24 hervorrufbar. Durch den Schalter 24 sind Messsignale 45 erzeugbar, die über eine Datenverbindung 47 an eine Steuereinheit 40 geleitet werden. Durch die Messsignale 45 ist zumindest eine Reduzierung der einwirkenden Druckkraft 25 darstellbar. Darüber hinaus ist der Sensor 10 mit dem weiteren Erfassungsmittel 32 versehen, das als Beschleunigungssensor 26 ausgebildet ist. Während des zweiten Schritts 120 wird eine Raumorientierung 21 des Sensors 10 erfasst und ebenso als Messsignal 45 an eine Steuereinheit 40 ausgegeben, die als lokale Steuereinheit 42 ausgebildet ist. Die Raumorientierung 21 ist in 1 durch ein dreidimensionales Koordinatensystem versinnbildlicht. Ebenso wird im zweiten Schritt 120 mittels des zweiten Erfassungsmittels 33 an der Oberfläche der Halterung 17 ein mechanischer Spannungszustand 29 erfasst. Der erfasste mechanische Spannungszustand 29 wird ebenfalls als Messsignal 45 an die Steuereinheit 40, insbesondere die lokale Steuereinheit 42, ausgegeben.
-
Die Messsignale 45 werden in einem dritten Schritt 130 durch die Steuereinheit 40 verarbeitet, die als lokale Steuereinheit 42 ausgebildet ist, die dem Sensor 10 zugeordnet ist. Die Steuereinheit 40 ist zur Durchführung des Betriebsverfahrens 100 mit einem Überwachungsprogramm 60 ausgestattet, das auf der Steuereinheit 40 ausführbar gespeichert ist. Im dritten Schritt 130 erfolgt ein Erkennen eines bestimmungswidrigen Montagezustands des selbstüberwachten Sensors 10, wenn die Druckkraft 25, die im zweiten Schritt 120 erfasst wird, einen einstellbaren Schwellenwert unterschreitet. Der Schwellenwert kann über eine Benutzereingabe oder über eine Steuereinheit 40 eingestellt, die als übergeordnete Steuereinheit 40 44 ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend wird ein bestimmungswidriger Montagezustand erkannt, wenn die Raumorientierung 21 des Sensors 10 von einer einstellbaren Toleranz abweicht. Die Toleranz der Raumorientierung 21 ist ebenso durch eine Benutzereingabe und/oder die Steuereinheit 40, insbesondere die übergeordnete Steuereinheit 40, einstellbar. Weiter alternativ oder ergänzend wird ein bestimmungswidriger Montagezustand erkannt, wenn zumindest eine Spannung, die zum mechanischen Spannungszustand 29 gehört, oder aus diesen abgeleitet ist, eine einstellbare Grenzspannung unterschreitet. Auch die Grenzspannung ist korrespondierend durch eine Benutzereingabe und/oder die übergeordnete Steuereinheit 40 44 eingestellt werden. Ein Unterschreiten der Grenzspannung kann hierbei ein Verrutschen des Sensors in der Halterung 17 wiedergeben. Zum Erkennen des bestimmungswidrigen Montagezustands können die Messsignale 45 vom ersten Erfassungsmittel 31, vom zweiten Erfassungsmittel 33 und/oder vom weiteren Erfassungsmittel 32 dazu eingesetzt werden, eine gegenseitige Plausibilisierung durchzuführen. Beispielsweise kann der bestimmungswidrige Montagezustand erst dann durch das Betriebsverfahren 100 wirksam festgestellt, also erkannt, werden, wenn dies nach einem Mehrheitsprinzip durch die Erfassungsmittel angezeigt wird. Alternativ kann ein bestimmungswidriger Montagezustand dann erkannt werden, wenn zumindest eines der Erfassungsmittel einen solchen anzeigt.
-
Es folgt ein vierter Schritt 140, in dem eine Warnung 56 ausgegeben wird, wenn im dritten Schritt 130 ein bestimmungswidriger Montagezustand des Sensors erkannt wird. Das Ausgeben der Warnung 56 über den vorliegenden bestimmungswidrigen Montagezustand des Sensors wird an einen Benutzer und/oder die übergeordnete Steuereinheit 40 44 ausgegeben. Hierzu ist die lokale Steuereinheit 42 über eine Datenverbindung 47 mit der übergeordneten Steuereinheit 44 verbunden. Die Warnung 56 kann unter anderem als visuelles oder akustisches Warnsignal ausgebildet sein. Ferner liegt ein nicht näher abgebildetes Computerprogrammprodukt 70 vor, das dazu ausgebildet ist, das Betriebsverhalten eines selbstüberwachten Sensors 10 10, wie in 1 gezeigt, zu simulieren. Mittels des Computerprogrammprodukts 70 ist beispielsweise eine defekte Komponente des selbstüberwachten Sensors 10 identifizierbar. Insbesondere ist ein defektes erstes Erfassungsmittel 31, zweites Erfassungsmittel 33 und/oder weiteres Erfassungsmittel 32 erkennbar. Dementsprechend ist das defekte Erfassungsmittel während eines Betriebs des selbstüberwachten Sensorsystems ohne weitere Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit ignorierbar. Hierdurch werden verfrühte Wartungsvorgänge am selbstüberwachten Sensor 10 vermieden. Das Computerprogrammprodukt 70 ist hierzu aus Digitaler Zwilling ausgebildet.
-
Eine zweite Ausführungsform des beanspruchten selbstüberwachten Senors ist schematisch in einer Seitenansicht in 2 abgebildet. Die zweite Ausführungsform ist ebenso in einem Querschnitt in 3 gezeigt. Korrespondierend zur ersten Ausführungsform nach 1 umfasst der selbstüberwachte Sensor 10 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Halterung 17, in der Sensorelemente 18 aufgenommen sind und gehört zu einem selbstüberwachten Sensorsystem 80. Die Sensorelemente 18 sind als Temperatursensoren ausgebildet, die an einem radial inneren Ende mit einem Wärmekopplungselement 50 in thermischem Kontakt stehen. Das Wärmekopplungselement 50 ist an einer Wandung 14 des Messobjekts 12 angebracht, in dem ein Fluid 16 aufgenommen ist und das als Rohr ausgebildet ist. Das Wärmekopplungselement 50 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu einer Messobjektachse 15, also einer Rohrachse. Durch das Fluid 16 wird ein Wärmestrom 55 in die Wandung 14 des Messobjekts 12 hervorgerufen. Das Wärmekopplungselement 50 steht mit der Wandung 14 des Messobjekts 12 mittelbar oder unmittelbar an einer Kontaktfläche 38 in thermisch leitendem Kontakt, so dass der Wärmestrom 55 in das Wärmekopplungselement 50 geführt wird und mittels der Sensorelemente 18 eine Temperatur des Fluids 16 nichtinvasiv messbar ist. Das Wärmekopplungselement 50 verfügt über Ausnehmungen, durch die jeweils ein lösbares Befestigungsmittel 30 durchführbar ist. Durch eine Krafteinwirkung 27 auf den selbstüberwachten Sensor 10 kann ein Verrutschen zwischen dem Wärmekopplungselement 50 und der Wandung 14 des Messobjekts 12 hervorgerufen werden, wodurch eine Größe der Kontaktfläche 38 veränderbar ist. Dementsprechend kann ein bestimmungswidriger Montagezustand des selbstüberwachten Sensors 10 zu einer von einem bestimmungsgemäßen Montagezustand abweichenden Temperaturverteilung 57 im Wärmekopplungselement 50 führen.
-
Im Wärmekopplungselement 50 sind im Wesentlichen parallel zur Messobjektachse 15 dritte Erfassungsmittel 34 angeordnet, die als Temperatursensoren ausgebildet sind. Die dritten Erfassungsmittel 34 sind symmetrisch zu einer Symmetrieebene 53 des Wärmekopplungselements 50 angeordnet. Die Symmetrieebene 53 ist entlang der Radialrichtung 19 ausgerichtet. In einem bestimmungsgemäßen Montagezustand liegt eine gleichmäßige Temperaturverteilung 57 vor, in dem die dritten Erfassungsmittel 34 im Wesentlichen den gleichen Temperaturmesswert erzeugen. Bei einem bestimmungswidrigen Montagezustand hingegen, beispielsweise bei einem Verkippen des selbstüberwachten Sensors 10, tritt unter den dritten Erfassungsmitteln 34 eine Abweichung zwischen den jeweiligen Temperaturmesswerten ein.
-
Analog zur ersten Ausführungsform nach 1, weist der selbstüberwachte Sensor 10 nach 2 und 3 ebenso ein erstes Erfassungsmittel 31, ein zweites Erfassungsmittel 33 und ein weiteres Erfassungsmittel 32 auf, die jeweils mit einer Steuereinheit 40 verbunden sind, die als lokale Steuereinheit 42 ausgebildet ist. Die zweiten Erfassungsmittel 33 sind dabei im Bereich der Ausnehmungen im Wärmekopplungselement 50 angeordnet und dazu geeignet, jeweils einen mechanischen Spannungszustand 29 zu erfassen, der durch eines der lösbaren Befestigungsmittel 30 hervorgerufen wird. Die Funktionsweisen des ersten Erfassungsmittels 31, des zweiten Erfassungsmittels 33 und des weiteren Erfassungsmittels 32 korrespondieren jeweils mit denen gemäß 1.
-
In einem ersten Schritt 110 des lösungsgemäßen Betriebsverfahrens 100 wird der selbstüberwachte Sensor 10 in einem aktiven Betriebszustand bereitgestellt. Im aktiven Betriebszustand ist der selbstüberwachte Sensor 10 auf dem Messobjekt 12 montiert und zu einem Messbetrieb zumindest vorbereitet. In einem zweiten Schritt 120 wird mittels des ersten Erfassungsmittels 31 eine auf das Sensorelement 18 einwirkende Druckkraft 25 erfasst. Ebenso wird im zweiten Schritt 120 mittels der dritten Erfassungsmittel 34 eine im Wärmekopplungselement 50 vorliegende Temperaturverteilung 57 erfasst.
-
Vom ersten Erfassungsmittel 31 und von den dritten Erfassungsmitteln 34 werden entsprechende Messsignale 45 an die Steuereinheit 40, insbesondere die lokale Steuereinheit 42 übermittelt. In einem dritten Schritt 130 erfolgt neben dem Übermitteln der Messsignale 45 an die Steuereinheit 40 ein Erkennen, ob ein bestimmungswidriger Montagezustand des selbstüberwachten Sensors 10 vorliegt. Ein bestimmungswidriger Montagezustand wird erkannt, wenn die im zweiten Schritt 120 erfasste Druckkraft 25 einen einstellbaren Schwellenwert unterschreitet. Alternativ oder ergänzend wird ein bestimmungswidriger Montagezustand erkannt, wenn die im zweiten Schritt 120 erfasste Temperaturverteilung 57 um zumindest eine einstellbare Toleranzspanne von einer Referenzverteilung abweicht. Die so erkannte Reduzierung der Druckkraft 25 und die Abweichung der Temperaturverteilung 57 von der Referenzverteilung sind zu einer gegenseitigen Plausibilisierung eines erkannten bestimmungswidrigen Montagezustands einsetzbar. Ferner ist die Erfassung der von der Referenzverteilung abweichenden Temperaturverteilung 57 im Wärmekopplungselement 50 mit der Erfassung der Raumorientierung 21 und/oder des mechanischen Spannungszustands mittels des zweiten Erfassungsmittels 33 bzw. weiteren Erfassungsmittels 32, wie im Zusammenhang mit 1 bereits dargestellt, kombinierbar.
-
In einem vierten Schritt 140 des lösungsgemäßen Betriebsverfahrens 100 wird über die als lokale Steuereinheit 42 ausgebildete Steuereinheit 40 eine Warnung 56 an einen Benutzer ausgegeben. Alternativ oder ergänzend wird die Warnung 56 im vierten Schritt 140 an eine Steuereinheit 40 ausgegeben, die als übergeordnete Steuereinheit 40 ausgebildet ist. Die lokale Steuereinheit 42 verfügt über ein Überwachungsprogramm 60, das dazu ausgebildet ist, das beanspruchte Betriebsverfahren 100 zumindest teilweise durchzuführen. Des Weiteren liegt ein Computerprogrammprodukt 70 vor, das dazu ausgebildet ist, das Betriebsverfahren 100 zumindest des selbstüberwachten Sensors 10 zu simulieren. Das Computerprogrammprodukt 70 ist unter anderem dazu ausgebildet, eine im Wärmekopplungselement 50 vorliegende Temperaturverteilung 57 zu simulieren, die sich aus dem Wärmestrom 55 und der Kontaktfläche 38, insbesondere deren Größe, ergibt. Hierdurch ist beispielsweise ein defektes drittes Erfassungsmittel 34 identifizierbar. Dementsprechend ist im Betrieb des selbstüberwachten Sensors 10 ein defektes drittes Erfassungsmittel 34 gezielt ignorierbar und ein entsprechender Weiterbetrieb möglich, in dem das Betriebsverfahren 100 beispielsweise nur noch basierend auf dem ersten Erfassungsmittel 31, dem zweiten Erfassungsmittel 33 oder dem weiteren Erfassungsmittel 32 durchgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt ist hierzu als Digitaler Zwilling zumindest des selbstüberwachten Sensors 10 ausgebildet.
-
4 zeigt schematisch den Aufbau einer dritten Ausführungsform des beanspruchten selbstüberwachten Sensors 10 in einer Seitenansicht. Analog den Ausführungsformen nach 1, 2 und 3 ist der selbstüberwachte Sensor 10 auf einem Messobjekt 12 angeordnet, in dem ein Fluid 16 aufgenommen ist und das als Rohr ausgebildet ist. Der selbstüberwachte Sensor 10 ist als nichtinvasive Temperaturmessvorrichtung ausgebildet und gehört zu einem selbstüberwachten Sensorsystem 80. Der selbstüberwachte Sensor 10 umfasst ein Wärmekopplungselement 50, das im Wesentlichen parallel zu einer Messobjektachse 15, also einer Rohrachse, an einer Wandung 14 des Messobjekts 12 angebracht ist. Das Wärmekopplungselement 50 verfügt über Ausnehmungen 52, durch die sich jeweils ein Befestigungsmittel 30 erstreckt, durch das der selbstüberwachte Sensor 10 am Messobjekt 12 lösbar befestigt ist. Am Wärmekopplungselement 50 ist eine Halterung 17 angebracht, an deren radial äußerem Ende ein Gehäuse 22 befestigt ist. Im oder am Gehäuse 22 ist ein viertes Erfassungsmittel 35 angeordnet, das dazu ausgebildet ist, eine elektrische Größe 37 zu erfassen. Dazu ist das vierte Erfassungsmittel 35 mit elektrischen Leitern 23 verbunden, die zu einem Stromkreis 36 gehören, in dem die zu erfassende elektrische Größe 37 vorliegt. Die elektrischen Leiter 23 sind jeweils mit einem Befestigungsmittel 30 elektrisch leitend verbunden. Zwischen den Befestigungsmitteln 30 und dem Wärmekopplungselement 50 sind jeweils Isolierelemente 54 angeordnet, so dass zwischen dem Wärmekopplungselement 50 und den Befestigungsmitteln 30 eine Potentialtrennung 39 vorliegt. Zwischen den Befestigungsmitteln 30 und der Wandung 14 des Messobjekts 12 liegt jeweils eine Kontaktfläche 38 vor, durch die eine elektrisch leitende Verbindung zur Wandung 14 ausgebildet ist. Über die Wandung 14 des Messobjekts 12, die Befestigungsmittel 30 und die elektrischen Leiter 23 ist der Stromkreis 36 ausgebildet, in dem die elektrische Größe 37 zu erfassen ist. In einem bestimmungswidrigen Montagezustand, der durch eine Krafteinwirkung 27 auf den selbstüberwachten Sensor 10 hervorgerufen ist, wird zumindest eine der Kontaktflächen 38 zwischen der Wandung 14 des Messobjekts 12 und dem jeweiligen Befestigungsmittel 30 verändert, wodurch sich die im Stromkreis 36 vorliegende elektrische Größe 37 ändert. Die Änderung der elektrischen Größe 37 ist durch das vierte Erfassungsmittel 35 erfassbar.
-
Das beanspruchte Betriebsverfahren 100 geht bei der Ausführungsform nach 4, korrespondierend zu 1, 2, und 3 davon aus, dass ein erster Schritt 110 abgeschlossen ist, in dem der selbstüberwachte Sensor 10 in einem aktiven Betriebszustand bereitgestellt ist. Mittels des vierten Erfassungsmittels 35 wird während eines zweiten Schritts 120 die elektrische Größe 37 erfasst. In einem dritten Schritt 130 wird die erfasste elektrische Größe 37 in Form von Messsignalen 45 über eine Datenverbindung 47 an eine Steuereinheit 40 übertragen, die als lokale Steuereinheit 42 ausgebildet ist. Weiter wird im dritten Schritt 130 die elektrische Größe 37 mit einem Referenzwert verglichen. Es wird ein vorliegender bestimmungswidriger Montagezustand erkannt, wenn die elektrische Größe 37 betragsmäßig um mindestens einen einstellbaren Toleranzwert von der Referenzgröße abweicht. In einem vierten Schritt 140 wird eine Warnung 56 an einen Benutzer ausgegeben. Die Warnung 56 wird über eine Datenverbindung 47 ebenso an eine übergeordnete Steuereinheit 44 ausgegeben, die auch zur Steuereinheit 40 gehört, also zumindest funktionell mit der lokalen Steuereinheit 42 gekoppelt ist. Die lokale Steuereinheit 42 ist ferner mit einem Überwachungsprogramm 60 ausgestattet, das dazu ausgebildet ist, das beanspruchte Betriebsverfahren 100 zumindest teilweise umzusetzen. Des Weiteren ist ein Computerprogrammprodukt 70 vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, das Betriebsverhalten zumindest des selbstüberwachten Sensors 10 zu simulieren. Das Betriebsverhalten umfasst einen elektrischen Übergangswiderstand zwischen zumindest einem der Befestigungsmittel 30 und der Wandung 14 des Messobjekts 12, und damit der entsprechenden Kontaktfläche 38. Mittels des Computerprogrammprodukts 70 ist durch Simulation ermittelbar, ob ein über das vierte Erfassungsmittel 35 angezeigter bestimmungswidriger Montagezustand im Zusammenhang mit der vorliegenden Betriebssituation plausibel ist. Insbesondere sind mittels des Computerprogrammprodukts 70 defekte Komponenten des selbstüberwachten Sensors 10 identifizierbar. Basierend hierauf ist ein Weiterbetrieb des selbstüberwachten Sensors 10 unter Ignorieren des entsprechenden Messsignals 45 möglich, ohne frühzeitig einen Wartungsvorgang am selbstüberwachten Sensor 10 anzufordern. Insbesondere in Kombination mit weiteren Erfassungsmitteln 31, 32, 33, 34, wie in 1, 2 und 3 dargestellt, ist so ein erhöhtes Maß an Ausfallsicherheit erzielbar. Das Computerprogrammprodukt 70 ist hierzu als Digitaler Zwilling ausgebildet.
-
Ein schematischer Ablauf einer Ausführungsform des beanspruchten Betriebsverfahrens 100 ist in 5 abgebildet. Das Betriebsverfahren 100 umfasst einen ersten Schritt 110, in dem ein selbstüberwachter Sensor 10 in einem aktiven Betriebszustand bereitgestellt wird. Im aktiven Betriebszustand ist der selbstüberwachte Sensor 10 auf einem Messobjekt 12 montiert und funktionstüchtig. Es schließt sich ein zweiter Schritt 120 an, der mittels einer Mehrzahl an Erfassungsmitteln 31, 32, 33, 34, 35 in separaten Instanzen, also im Wesentlichen parallel, ausgeführt wird. Mittels eines ersten Erfassungsmittels 31 wird eine Druckkraft 25 erfasst, die im selbstüberwachten Sensor 10 ausgeübt wird. Im Wesentlichen gleichzeitig dazu wird mittels eines weiteren Erfassungsmittels 32 im zweiten Schritt 120 eine Raumorientierung 21 des selbstüberwachten Sensors 10 erfasst. Weiter wird mittels eines zweiten Erfassungsmittels 33 ein mechanischer Spannungszustand 29 erfasst, der am selbstüberwachten Sensor 10 vorliegt. Ebenso wird im Wesentlichen parallel mittels eines dritten Erfassungsmittels 34 eine Temperaturverteilung 57 im selbstüberwachten Sensor 10, insbesondere in einem Wärmekopplungselement 50, erfasst. Gleichermaßen wird im zweiten Schritt 120 im Wesentlichen parallel mittels eines vierten Erfassungsmittels 35 eine elektrische Größe 37 erfasst. Die Erfassungsmittel 31, 32, 33, 34, 35 basierend auf unterschiedlichen Funktionsprinzipien und sind zueinander diversitär. Hieran schließt sich jeweils ein dritter Schritt 130 an, in denen die im zugehörigen zweiten Schritt 120 erfassten Größen ausgewertet werden. Durch die dritten Schritte 130 ist jeweils ein Vorliegen eines bestimmungswidrigen Montagezustands zu erkennen. An die dritten Schritte 130 schließt sich jeweils eine erste Verzweigung 131 an, in der geprüft wird, ob im dritten Schritt 130 ein bestimmungswidriger Montagezustand erkannt ist. Wenn kein bestimmungswidriger Montagezustand erkannt ist, kehrt das Betriebsverfahren 100 für das jeweilige Erfassungsmittel 31, 32, 33, 34, 35 über eine Rückführung 132 zum zweiten Schritt 120 zurück. Wenn ein bestimmungswidriger Montagezustand erkannt wird, folgt ein Plausibilisierungsschritt 133, in dem die Resultate des dritten Schritts 130 für mehrere der Erfassungsmittel 31, 32, 33, 34, 35 zusammengeführt werden. Im Plausibilisierungsschritt 133 wird durch gegenseitiges Abgleichen ermittelt, ob der ermittelte bestimmungswidrige Montagezustand des selbstüberwachten Sensors 10 zu bestätigen ist. Zusätzlich kann der Plausibilisierungsschritt 133 unter Hinzuziehung eines Computerprogrammprodukts 70 durchgeführt werden, das dazu ausgebildet ist, das Betriebsverhalten des selbstüberwachten Sensors 10 zu simulieren. An den Plausibilisierungsschritt 133 schließt sich eine zweite Verzweigung 135 an, in der geprüft wird, ob der Plausibilisierungsschritt 133 einen bestimmungswidrigen Montagezustand bestätigt. Wenn der bestimmungswidrige Montagezustand im Plausibilisierungsschritt 133 nicht bestätigt wird, wird das Betriebsverfahren 100 über eine Rückführung 132 zum zweiten Schritt 120 zurückgeführt. Wenn der bestimmungswidrige Montagezustand im Plausibilisierungsschritt 133 bestätigt wird, erfolgt ein vierter Schritt 140, in dem eine Warnung 56 ausgegeben wird. Darauf erreicht das Betriebsverfahren 100 einen Endzustand 200. Die zweiten, dritten und vierten Schritte 120, 130, 140, die Verzweigungen 131, 135 und der Plausibilisierungsschritt 133 gehören zu einem Überwachungsprogramm 60, das in einer Steuereinheit 40, insbesondere eine lokale Steuereinheit 42, wie beispielsweise in 1, 2 oder 4 gezeigt, ausführbar gespeichert ist.
