DE10206666A1 - Verfahren zur Bestimmung des Messwiderstands eines Sensorelements, Schaltungsanordnung und Messvorrichtung - Google Patents

Abstract

Zur Bestimmung des Messwiderstandes (R¶S¶) einer Messschicht (2) in einem Gassensor (1) wird eine Referenzspannung (U¶M¶), an einem Referenzeingang (16) eines Operationsverstärkers (11) variiert. Aus den gemessenen Ausgangsspannungen (U¶1¶) kann eine Auswerteeinheit (14) durch Auflösen eines Gleichungssystems den Messwiderstand (R¶S¶) bestimmen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Messwiderstands eines Sensorelements, eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Messwiderstands und eine die Schaltungsanordnung umfassende Messvorrichtung.
• Derartige Sensorelemente sind zum Beispiel halbleitende Messschichten eines Gassensors. Ein solcher Gassensor ist aus der DE 43 11 849 A1 bekannt. Der bekannte Gassensor weist einen Keramikträger auf, in den eine Widerstandsheizung eingebettet ist. Auf dem Keramikträger befindet sich eine Pumpzelle, die eine darüber liegende gassensitive Messschicht aus einem halbleitenden Material mit Pumpgas versorgt.
• Der bekannte Gassensor wird vor allem zur Messung des Kohlenwasserstoffanteils in Abgasen verwendet, so dass das dem Motor zugeführte Luft-Kraftstoffgemisch in einem optimalen Betriebsbereich gehalten werden kann. Zu diesem Zweck wird für die Messschicht ein halbleitendes Material verwendet, dessen Leitfähigkeit sich in Abhängigkeit von der Konzentration bestimmter Gase, wie beispielsweise im Abgas enthaltener Kohlenwasserstoffe, empfindlich ändert. Die Änderung der Leitfähigkeit ist dann ein Maß für die Konzentration der zu überwachenden Gase.
• Problematisch ist, dass die für die Messschicht verwendeten halbleitenden Materialien nicht nur auf Änderungen der Konzentration des jeweils zu überwachenden Gases, sondern auch auf die Konzentration weiterer Gase empfindlich sind. Derartige Querempfindlichkeiten können die Messungen erheblich verfälschen und etwa im Automobilbereich dazu führen, dass der Motor in einem nicht-optimalen Bereich betrieben wird. So ist beispielsweise die Leitfähigkeit von tantal-dotierten Strontium-Titanats, das zur Messung der Konzentration von Kohlenwasserstoffen im Abgas verwendet wird, empfindlich von der Konzentration des vorhandenen Sauerstoffs abhängig. Die Konzentration von Sauerstoff schwankt in Abgasen jedoch stark, so dass zur Verringerung der Querempfindlichkeit gegenüber Sauerstoff eine elektrochemische Sauerstoffpumpe auf der Basis von dotiertem Zirkondioxid vorgesehen ist, durch die der Messschicht Sauerstoff zugeführt oder entzogen wird.
• Um die Messschicht auf einem konstanten Sauerstoffgehalt zu halten, wird das Messsignal eines ausschließlich auf Sauerstoff sensitiven Sensorelements mit einem Sollwert verglichen und die Spannung an den Pumpelektroden der elektrochemischen Sauerstoffpumpe so geregelt, dass Sauerstoff in die Messschicht gepumpt oder von dieser entfernt wird.
• Das ausschließlich auf Sauerstoff sensitive Sensorelement lässt sich unter anderem dadurch herstellen, dass ein Teil der Messschicht katalytisch aktiviert wird. In diesem Fall wird die verbleibende, weiterhin auf Kohlenwasserstoff sensitive Messschicht genauso mit Sauerstoff versorgt, wie der Sauerstoffsensor, so dass der auf Kohlenwasserstoff empfindliche Bereich der Messschicht dieselbe Sauerstoffkonzentration wie der ausschließlich auf Sauerstoff sensitive Bereich der Messschicht aufweist.
• Da die zwischen der Sauerstoffpumpe und der Messschicht angeordnete Isolierschicht die Messschicht nicht vollständig von der Sauerstoffpumpe isoliert, verfälscht die an den Pumpelektroden der Sauerstoffpumpe anliegende Pumpspannung das Ergebnis. Auch eine am Heizwiderstand anliegende Spannung kann das Messergebnis beeinflussen.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem der von Nebeneinflüssen bereinigte Messwiderstand eines Sensorelements bestimmt werden kann. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung und eine Messvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:
  
• - Anlegen einer Messspannung über das Sensorelement an den Messsignaleingang eines Messverstärkers, dessen Ausgang über einen Rückkopplungswiderstand auf den Messsignaleingang zurückgekoppelt wird;
• - Variation einer Referenzspannung an einem Referenzsignaleingang des Messverstärkers;
• - Abgleichen der am Messsignaleingang anliegenden Messspannung mit der jeweils am Referenzsignaleingang anliegenden Referenzspannung durch Nachführen einer am Ausgang ausgegebenen Ausgangsspannung;
• - Messen der sich nach dem Abgleichen ergebenden Ausgangsspannungen und Bestimmen des von Leckwiderständen bereinigten Messwiderstands durch Auflösen eines Gleichungssystems, das die Ausgangsspannungen in Abhängigkeit vom Messwiderstand sowie den Leckwiderständen und den an den Leckwiderständen anliegenden Nebenspannungen beschreibt.
• Die Aufgabe wird ferner durch eine Schaltungsanordnung und eine die Schaltungsanordnung umfassende Messvorrichtung mit einem Messverstärker gelöst,
  dessen Referenzsignaleingang mit Hilfe eines Referenzsignalgenerators mit unterschiedlichen Referenzspannungen beaufschlagbar ist,
  dessen mit einer Messspannung beaufschlagbarer Messsignaleingang mit Hilfe eines über einen Rückkopplungswiderstand auf den Messsignaleingang zurückgekoppelten Ausgang auf die an dem Referenzsignaleingang anliegende Referenzspannung abgleichbar ist; und
  der an eine Messlogik angeschlossen ist, die mit Hilfe eines Referenzspannungsgenerators verschiedene Referenzspannungen erzeugt und die Ausgangsspannungen erfasst und aus den gemessenen Ausgangsspannungen den vom Einfluss von Leckwiderständen bereinigten Messwiderstand bestimmt.
• Bei dem Verfahren und der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung wird jeweils die am Referenzsignaleingang des Messverstärkers anliegende Referenzspannung variiert und die sich dadurch ergebenden Ausgangsspannungen gemessen. Diese Ausgangsspannungen hängen neben dem Messwiderstand und dem Wert der Messspannung auch von den Isolationswiderständen zwischen der Messschicht und den Nebeneinrichtungen sowie den an den Nebeneinrichtungen anliegenden Spannungen ab. Die Nebeneinrichtungen können zum Beispiel Sauerstoffpumpen oder Heizeinrichtungen sein. Die Abhängigkeit der Ausgangspannung kann näherungsweise durch ein lineares Gleichungssystem beschrieben werden, durch dessen Auflösung der von Leckwiderständen bereinigte Messwiderstand der Messschicht berechenbar ist.
• Bei einer nach dem Verfahren gemäß der Erfindung betriebenen Messvorrichtung können somit auch für die Isolierung des Messelements gegenüber Nebeneinrichtungen ungünstige geometrische Verhältnisse in Kauf genommen werden. Insbesondere kann bei einem Gassensor zur Bestimmung des Kohlenwasserstoffgehalts in Abgasen die Isolierschicht zwischen Pumpzelle und Messschicht klein gehalten werden, so dass der von der Pumpzelle gepumpte Sauerstoff nur eine kurze Diffusionsstrecke zurücklegen muss. Dadurch ist eine schnelle Regelung des Sauerstoffgehalts in der Messschicht mit Hilfe der Pumpzelle möglich.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens und der Schaltungsanordnung können Nebeneinrichtungen der Messsonde auf das Potential der Messspannung gebracht werden.
• Durch diese Maßnahme vereinfacht sich das Gleichungssystem, das zur Berechnung des von den Leckwiderständen bereinigten Messwiderstands gelöst werden muss.
• Weitere Einzelheiten sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Nachfolgend wird die Erfindung im Einzelnen anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigt:
• Fig. 1 eine Explosionsansicht eines Gassensors;
• Fig. 2 ein Ersatzschaltbild für die durch die Sauerstoffpumpe des Gassensors aus Fig. 1 entstehenden Leckwiderstände;
• Fig. 3 ein Schaltbild einer Messschaltung zum Betrieb des Gassensors aus Fig. 1;
• Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung der Schaltung aus Fig. 3; und
• Fig. 5 die Darstellung einer weiteren Messschaltung, die zum Betrieb des Gassensors aus Fig. 1 verwendbar ist.
• Der in Fig. 1 dargestellte Gassensor 1 weist eine Messschicht 2 auf, deren Leitfähigkeit von der Zusammensetzung eines an der Messschicht 2 anliegenden Gasgemisches abhängt. Die Messschicht 2 kann beispielsweise aus tantal-dotiertem Strontiumtitanat gefertigt sein, so dass die Leitfähigkeit der Messschicht 2 von der Konzentration an Sauerstoff und Kohlenwasserstoffen abhängt. Zur Bestimmung der Leitfähigkeit der Messschicht 2 sind kammartig ineinandergreifende Messelektroden 3 vorgesehen, die auf einer isolierenden porösen Zwischenschicht 4 angeordnet sind. Unterhalb der Zwischenschicht 4 befindet sich eine Pumpzelle 5 mit einer messgasseitigen Pumpelektrode 6, einer Festelektrolytschicht 7 und einer pumpgasseitigen Pumpelektrode 8. Die Pumpzelle 5 ist auf einem Keramikträger 9 angeordnet, in dem eine Widerstandsheizung 10 ausgebildet ist.
• Beim Betrieb des Gassensors 1 wird die Leitfähigkeit der Messschicht 2 mit Hilfe der Messelektroden 3 gemessen. Da die Messschicht 2 eine ausgeprägte Querempfindlichkeit auf Sauerstoff aufweist, wird durch die Pumpzelle 5 der Sauerstoffgehalt in der Messschicht 2 konstant gehalten. Zu diesem Zweck kann ein Teil der Messschicht 2 katalytisch aktiviert sein, so dass dieser Bereich ausschließlich auf Sauerstoff sensitiv ist. Die katalytische Aktivierung kann beispielsweise durch die Zugabe von feinverteiltem Platin in das tantal-dotierte Strontiumtitanat bewerkstelligt werden. Der katalytisch aktivierte Bereich dient dann als Sauerstoffsensor, durch dessen Ist-Signal eine Regelstrecke gesteuert wird, die die Spannung an den Pumpelektroden 6 und 8 entsprechend einem Soll-Wert für die Sauerstoffkonzentration in der Messschicht 2 regelt. Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 lediglich die zum Erfassen des Gehalts an Kohlenwasserstoff erforderliche Struktur des Gassensors 1 dargestellt.
• Da die poröse Zwischenschicht 4 die Messelektroden 3 nicht vollständig von der Pumpzelle 5 isoliert, treten Interferenzen zwischen den Messelektroden 3 und der Pumpzelle 5 auf. Auch die Spannung an der Widerstandsheizung 10 ist nicht ohne Einfluss auf die Messung der Leitfähigkeit der Messschicht 2 mit Hilfe der Messelektroden 3.
• In Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild für den Schichtaufbau des Gassensors 1 aus Fig. 1 dargestellt. Parallel zum Messwiderstand R_S in der Messschicht 2 zwischen den Messelektroden 3 existieren Leckwiderstände R_i1, R_i2 und R_i3, die jeweils die Leitfähigkeit der Messschicht 2 parallel und quer zum Messwiderstand R_S beschreiben. Ein Widerstand R_el gibt die metallische Leitfähigkeit der Pumpelektrode 6 wieder. Im Folgenden seien die Leckwiderstände R_i2 und R_i3 zu einem einzelnen Leckwiderstand R_i23 zusammengefasst. Der Leckwiderstand R_i23 zwischen Messelektroden 3 und der Pumpelektrode 6 ist auch in Fig. 3 dargestellt, die einen Schaltplan zum Betrieb des Gassensors 1 aus Fig. 1 zeigt. In den in Fig. 3 dargestellten Schaltplan ist auch ein weiterer Leckwiderstand R_H eingezeichnet, der die Leckströme zwischen der Widerstandsheizung 10 und den Messelektroden 3 veranschaulicht.
• Kernstück der in Fig. 3 dargestellten Schaltung ist ein Operationsverstärker 11, dessen Messsignaleingang 12 über die in Fig. 1 dargestellten Messelektroden 3 mit dem Messwiderstand R_S der Messschicht 2 verbunden ist. Ein Ausgang 13 des Operationsverstärkers 11 ist über einen Widerstand R₁ auf den Messsignaleingang 12 zurückgekoppelt. Der Ausgang 13 ist ferner mit einer Auswerteeinheit 14 verbunden, die die am Ausgang 13 ausgegebenen Ausgangsspannungen erfasst und daraus auf nachfolgend näher beschriebene Weise den Messwiderstand R_S berechnet. Die Auswerteeinheit 14 steuert auch einen Referenzsignalgenerator 15, der einen Referenzsignaleingang 16 des Operationsverstärkers 11 mit variierenden Referenzspannungen beaufschlagt. Im übrigen steuert die Auswerteeinheit 14 auch Schalttransistoren 17 und 18, durch die die Widerstandsheizung 10 von einer Heizspannungsquelle 19 und einem Referenzpotential 20 getrennt werden kann. Dadurch wird ein Referenzpunkt 21 für die Heizspannung, der über einen Widerstand R₂ mit einer Messspannungsquelle 22 verbunden ist, auf das Potential der Messspannungsquelle 22 gebracht.
• Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass eine Pumpspannungsquelle 23 die Pumpelektrode 6 mit einer Pumpspannung U_P versorgt.
• In Fig. 4 ist der Deutlichkeit halber nochmals das Prinzip der Schaltung aus Fig. 3 dargestellt.
• Im folgenden wird die Bestimmung des Messwiderstandes R_S näher beschrieben. Zunächst sei angenommen, dass die Widerstände R_H und R_i23 unendlich groß sind. Für die Ausgangsspannung U₁ des Operationsverstärkers 11 ergibt sich dann der Zusammenhang:
  
  U₁ = U_M + (U_M - U₀)R₁/R_S (1)
  
• Für den Fall, dass ein endlicher Widerstand R_i23 der isolierenden Zwischenschicht 4 berücksichtigt werden muss, an dem die Spannung U_M - U_P der Pumpelektrode 6 abfällt, berechnet sich die Ausgangsspannung U₁ durch Addition eines zusätzlichen Terms (U_M - U_P)R₁/R_i23 durch eine Gleichung, in der zwei unbekannte Größen R_S und R_i23 die Ausgangsspannung U₁ bestimmen:
  
  U₁ = U_M + (U_M - U₀)R₁/R_S + (U_M - U_p)R₁/R_i23 (2)
  
• Durch Variation der Spannung U_M können die Größen R_S und R_i23 bestimmt werden. Betrachtet sei eine zeitlich alternierende Referenzspannung U_M = U₀ ± ΔU. Die korrespondierenden Ausgangsspannungen U₁₊ und U_1- lauten dann:
  
  U₁+ = U₀ + ΔU(1 + R₁/R_S + R₁/R_i23) + (U₀ - U_p)R₁/R_i23 (3a)
  
  = U₀ - ΔU(1 + R₁/R_S + R₁/R_i23) + (U₀ - U_p)R₁/R_i23 (3b)
  
• Durch Messung der Ausgangsspannungen U₁+ und U₁ kann mit Hilfe der Gleichungen (3) der Messwiderstand R_S bestimmt werden. Für diesen errechnet sich aus den Gleichungen (3a) und (3b) der Ausdruck:
  
  1/R_S = 1/R₁.[U_-/ΔU - (U₊ - U₀)/(U₀ - U_p)] (4)
  
  so dass der Messwiderstand R_S exakt bestimmt ist, wenn die Temperatur des Gassensors 1 und die Pumpspannung U_P über die Periode eines Messintervalls konstant sind. Die untere Grenze der Frequenz, mit der die Referenzspannung U_M variieren darf, wird durch die Zeitkonstanten der Temperaturregelung und der Regelung des Sauerstoffpartialdrucks bestimmt und beträgt wenige Hz. Die maximale Frequenz ist durch die kapazitiven Anteile der Messschicht 2 und der isolierenden Zwischenschicht 4 beschränkt und liegt bei etwa 500 Hz.
• Durch die alternierende Referenzspannung U_M ergibt sich außerdem der Vorteil, dass sich durch den ständigen Wechsel des Messstroms durch die Messschicht 2 in dieser keine Polarisation aufbauen kann, die zu Drifterscheinungen im Ausgangssignal U₁ führt.
• Falls der Gassensor 1, wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt, mit einer Widerstandsheizung 10 beheizt wird, ist ein weiterer Leckwiderstand R_H zwischen der Widerstandsheizung 10 und den Messelektroden 3 zu berücksichtigen. Das Gleichungssystem zur exakten Berechnung des Messwiderstands R_S muss daher um eine dritte Messung zur Elimination des Widerstands R_H vervollständigt werden.
• Bei anwesender Widerstandsheizung 10 gilt für die Ausgangsspannung der Zusammenhang:
  
  U₁ = U_M + (U_M - U₀)R₁/R_S + (U_M - U_P)R₁/R_i23 + (U_M - U_H)R₁/R_H (5)
  
• Für die dritte Messung wird U_M = U₀ gewählt. Damit ergibt sich für die Ausgangsspannung die Gleichung:
  
  U₁₀ = U₀ + R₁[(U₀ - U_p)/R_i23 + (U₀ - U_H)/R_H] (6)
  
• Zusammen mit den Gleichungen von U₁₊ und U_1- ergibt sich für die Bestimmung des Messwiderstands R_S folgendes Gleichungssystem:
  
  U₁₊ = U₀ + ΔU(1 + R₁/R_S + R₁/R_i23 + R₁/R_H) + (U₀ - U_P)R₁/R_i23 + (U₀ - U_H)R₁/R_H (7a)
  
  U_1- = U₀ - ΔU(1 + R₁/R_S + R₁/R_i23 + R₁/R_H) + (U₀ - U_P)R₁/R_i23 + (U₀ - U_H)R₁/R_H (7b)
  
  U₁₀ = U₀ + R₁[(U₀ - U_P)/R_i23 + (U₀ - U_H)/R_H] (7c)
  
• Zur Vereinfachung des Gleichungssystems mit den Gleichungen (7a) bis (7c) wird als weitere Bedingung für die Heizspannung U_H = U₀ gewählt, wobei über die Widerstandsheizung 10 keine Spannung abfallen darf. Aus dem Ausdruck für U₁₀ kann dann der Widerstand R_i23 bestimmt werden. Der Leckwiderstand R_Hergibt sich wiederum aus den Ausdrücken für U₁₊ und U_1-, was auch für den Messwiderstand R_S gilt.
• Es sei angemerkt, dass die andere Möglichkeit zur Bestimmung von R_H aus dem Ausdruck für U₁₀ ausscheidet, da durch Polarisationserscheinungen der Pumpzelle 5 die Bedingung U_P = U₀ für die Pumpspannung nicht hinreichend schnell erfüllt werden kann.
• Um die Bedingung U_H = U₀ herzustellen, sind bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Schalttransistoren 17 und 18 vorgesehen, durch die die Widerstandsheizung 10 von der Heizspannungsquelle 19 und dem Referenzpotential 20 getrennt werden können und durch die der Referenzpunkt 21 mit Hilfe des Widerstands R₂ auf das Potential der Messspannungsquelle 23 gebracht werden kann.
• Anstelle der Schalttransistoren 17 und 18 ist bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen der Heizspannungsquelle 19 und der Widerstandsheizung 10 ein Schalter 24 vorgesehen, der von der Auswerteeinheit 14 auf elektronischem Wege angesteuert wird. Das der Heizspannungsquelle 19 abgewandte Ende der Widerstandsheizung 10 ist an einen Referenzpunkt 25 angeschlossen, der über einen Widerstand R₃ aus der Heizspannungsquelle 19 mit Spannung versorgt und über eine Diode 26 auf dem Potential der gewählten Messspannung gehalten wird. Die Diode 26 verbindet den Referenzpunkt 25 mit einem Referenzpotential 27.
• Ansonsten entspricht das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. Insbesondere kann der Messwiderstand R_S von der Auswerteeinheit 14 ebenso wie in Fig. 3 anhand der Gleichungen (1) bis (7) berechnet werden.
• Das hier beschriebene Messverfahren und die hier beschriebene Messvorrichtung berücksichtigen bei der Auswertung der Ausgangsspannung U₁ die Einflüsse der Widerstandsheizung 10 und der Pumpzelle 5. Diese Einflüsse können durch geometrische und materialtechnische Maßnahme nicht hinreichend reduziert werden, ohne dass sich die Zeitkonstanten für die Versorgung der Messschicht 2 mit Pumpgas wesentlich verschlechtern. Die Einstellungen der Messbedingungen zur Lösung der Gleichungssysteme können jedoch von einem Mikroprozessor problemlos vorgenommen werden. Auch die notwendigen Berechnungen zur Bestimmung des Messwiderstands R_S können durch den Mikroprozessor ausgeführt werden.

Claims (13)

1. Verfahren zur Bestimmung des Messwiderstands (R_S) eines Sensorelements (2) mit den Verfahrensschritten:

- Anlegen einer Messspannung (U₀) über das Sensorelement (2) an einen Messsignaleingang (12) eines Messverstärkers (11), dessen Ausgang (13) über einen Rückkopplungswiderstand (R₁) auf den Messsignaleingang (12) zurückgekoppelt wird;

- Variation einer Referenzspannung (U_M) an einem Referenzsignaleingang (16) des Messverstärkers (11);

- Abgleichen der am Messsignaleingang (12) anliegenden Messspannung mit der jeweils am Referenzsignaleingang (16) anliegenden Referenzspannung (U_M) durch Nachführen einer am Ausgang (13) ausgegebenen Ausgangsspannung (U₁);

- Messen der sich nach dem Abgleichen ergebenden Ausgangsspannungen (U₁) und Bestimmen des von Leckwiderständen (R_i23, R_H) bereinigten Messwiderstands (R_S) durch Auflösen eines Gleichungssystems, das die Ausgangsspannungen (U₁) in Abhängigkeit vom Messwiderstand (R_S) sowie den Leckwiderständen (R_i23 R_H) und den an den Leckwiderständen (R_i23, R_H) anliegenden Nebenspannungen (U_H, U_P) beschreibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Sensorelement (2) ein auf die Zusammensetzung eines Gasgemisches sensitiver Halbleiterbereich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem dem Sensorelement (2) eine Pumpzelle (5) zur Versorgung des Sensorelements (2) mit einem Pumpgas zugeordnet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem dem Sensorelement (2) eine Heizeinrichtung (10) zugeordnet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem zur Messung einer Ausgangsspannung (U₁) die Heizeinrichtung (10) auf das Potential der am Sensorelement (2) anliegenden Messspannung (U₀) gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Heizeinrichtung (10) während einer der Messungen der Ausgangsspannungen (U₁) von einer Versorgungsspannungsquelle (19) getrennt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das von der Versorgungsspannungsquelle (19) abgewandte Ende der Heizeinrichtung (10) von einem Referenzpotential (20) getrennt und an eine Messspannungsquelle (22) angeschlossen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das von der Versorgungsspannungsquelle (19) abgewandte Ende der Heizeinrichtung (10) mit einem Referenzpunkt (25) verbunden wird, der auf dem Potential der Messspannung (U₀) liegt und über eine Diode (26) mit einem Referenzpotential (U_M) verbunden ist.

9. Schaltungsanordnung zur Bestimmung eines Messwiderstands (R_S) eines in einer Messsonde ausgebildeten Messelements (2) mit einem Messverstärker (11),
dessen Referenzsignaleingang (16) mit Hilfe eines Referenzsignalgenerators (15) mit unterschiedlichen Referenzspannungen (U_M) beaufschlagbar ist,
dessen mit einer Messspannung (U₀) beaufschlagbarer Messsignaleingang (12) mit Hilfe eines über einen Rückkopplungswiderstand (R₁) auf den Messsignaleingang (12) zurückgekoppelten Ausgang (13) auf die an dem Referenzsignaleingang (16) anliegende Referenzspannung (U_M) abgleichbar ist; und
der an eine Messlogik (14) angeschlossen ist, die mit Hilfe eines Referenzspannungsgenerators (15) verschiedene Referenzspannungen (U_M) erzeugt und die Ausgangsspannungen (U₁) erfasst und aus den gemessenen Ausgangsspannungen (U₁) den vom Einfluss von Leckwiderständen (R_i23, R_H) bereinigten Messwiderstand (R_S) bestimmt.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, bei der die Messlogik (14) über Ausgänge verfügt, über die Schaltelemente (18, 19, 24) betätigbar sind, die Nebeneinrichtungen (5, 10) der Messsonde von Versorgungsspannungen (U_P, U_H) trennen und auf das Potential der Messspannung (U₀) bringen.

11. Messvorrichtung mit einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, bei dem dem Messelement (2) eine Pumpvorrichtung (5) sowie eine von einer Heizspannungsquelle (19) trennbare Heizeinrichtung (10) zugeordnet sind.

12. Messvorrichtung nach Anspruch 11, bei dem ein der Heizspannungsquelle (19) zugewandtes Ende der Heizeinrichtung (10) durch ein Schaltelement (18) von der Heizspannungsquelle (19) und ein von der Heizspannungsquelle (19) abgewandtes und mit einer Messspannungsquelle (22) verbundenes Ende von einem Referenzpotential (20) trennbar ist.

13. Messvorrichtung nach Anspruch 11, bei dem ein der Heizspannungsquelle (19) zugewandtes Ende der Heizeinrichtung (10) mit Hilfe eines Schaltelements (24) von der Heizspannungsquelle (19) trennbar und an einen Messspannungspunkt (25) anschließbar ist, der über eine Diode (26) mit einem Referenzpotential (27) verbunden ist.