DE10339403B3

DE10339403B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Feuchte

Info

Publication number: DE10339403B3
Application number: DE2003139403
Authority: DE
Inventors: Ingo Bebermeier; Carsten Oldorf
Original assignee: MUT Aviation Technology GmbH
Current assignee: MUT Aviation Technology GmbH
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2023-08-28

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Feuchte von Luft oder Gasen bei Anwesenheit von Wasser bzw. Wasserdampf unter sich ändernden Druck- und Temperaturverhältnissen, bei welchen mithilfe eines Sensors Feuchte-Signale erfasst und ausgegeben werden. Mithilfe eines weiteren driftfreien Sensors werden Feuchte-Signale erfasst und innerhalb des gemeinsamen Temperaturbereichs der Sensoren als Messdaten ausgegeben. Der erste Sensor wird mithilfe der Feuchte-Signale des zweiten driftfreien Sensors kalibriert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der relativen Feuchte von Luft oder Gasen unter sich ändernden Druck- und Temperaturverhältnissen, bei welchen mit Hilfe eines ersten Sensors Feuchte-Signale erfasst und ausgegeben werden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Feuchte von Luft oder anderen Gasen unter sich ändernden Druck- und Temperaturverhältnissen, aufweisend einen ersten Sensor, der der ermittelten Feuchte entsprechend digitale Signale an eine Datenverarbeitungseinrichtung leitet, die ihrerseits Messdaten ausgibt.

Es ist ein Feuchtigkeitssensor vom Wärmeleitfähigkeitstyp mit einem Paar von Sensoreinheiten bekannt ( DE 37 24 966 C3 ), von denen eine eine Meßsensoreinheit und die andere eine Bezugssensoreinheit ist. Die Meßsensoreinheit besitzt eine dünne Isolierschicht, eine empfindliche Schicht sowie ein Paar mit der empfindlichen Schicht in Kontakt stehende Elektroden, wobei die empfindliche Schicht der zu messenden Atmosphäre derart ausgesetzt ist, dass sich der elektrische Widerstand der empfindlichen Schicht mit einer Änderung des Wasserdampfgehaltes der zu messenden Atmosphäre verändert. Die Bezugssensoreinheit besitzt eine dünne Isolierschicht, eine empfindliche Schicht sowie ein Paar mit der empfindlichen Schicht in Kontakt stehende Elektroden, wobei die Bezugssensoreinheit derart in einem einen Hohlraum bildenden Gehäuse eingeschlossen ist, dass der elektrische Widerstand der empfindlichen Schicht nicht durch eine Veränderung des Wasserdampfgehaltes der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses beeinflusst wird, so dass der absolute Wasserdampfgehalt basierend auf einer Differenz zwischen dem elektrischen Widerstand der Meßsensoreinheit und der Bezugssensoreinheit bestimmbar ist.

Zur Messung der relativen Feuchte von Luft stehen darüberhinaus unterschiedliche Sensoren zur Verfügung, die sich auf Grund ihres Wirkprinzips aber auch hinsichtlich des Einsatz-Temperaturbereiches unterscheiden.

So werden Sensoren eingesetzt, die kapazitiv auf sich ändernde Druck- und Temperaturverhältnisse ansprechend Feuchte-Messwerte mit hoher Präzision zur Verfügung stellen. Auf Grund des Wirkungsprinzips kann ein solcher Sensor auch nach verhältnismäßig langer Zeit noch präzise arbeiten, er hat jedoch den Nachteil, dass sein Einsatz-Temperaturbereich sowohl nach oben als auch nach unten stark eingeschränkt ist. Typischer Vertreter eines Sensors dieser Art ist ein Taupunktsensor, der zwar driftfrei ist, aber einen begrenzten Temperaturbereich hat.

Es gibt weiterhin Sensoren, die Messdaten über einen weiten Temperaturbereich zur Verfügung stellen können, die allerdings nicht driftfrei sind und durch Einflüsse verschiedener Art (z. B. Chemikalien) mit Messfehlern behaftet sind, so dass häufige Kalibriervorgänge erforderlich sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art jeweils so auszugestalten, dass fehlerfreie Feuchtigkeits-messungen über einen weiten Temperaturbereich möglich sind.

Erreicht wird dies durch die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche angegebenen Merkmale.

Für die Erfindung ist wesentlich, dass in dem gemeinsamen Bereich der beiden Sensoren die präzise ermittelten Messwerte des driftfreien Sensors als Messwerte ausgegeben werden, während Unterschiede der Messwerte zur Korrektur oder Kalibrierung des driftbehafteten Sensors permanent herangezogen werden. Dies bedeutet dann auch, dass der so kalibrierte driftbehaftete Sensor in den beiden Temperaturbereichen außerhalb des gemeinsamen Bereiches stets korrekte Werte anzeigt, da er immer wieder kalibriert wird.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der Feuchte-Temperatur-Verhältnisse im Zusammenhang mit den Kalibriervorgängen.
Die Darstellung zeigt die relative Feuchte in Prozent in Abhängigkeit von der Temperatur in ° C.
Auf der Temperaturachse sind zwei Temperaturbereiche gezeigt, nämlich der engere Bereich eines Sensors 1 und der weitere Bereich eines Sensors II. Bei dem Sensor 1 handelt es sich um einen Feuchtsensor, der driftfrei ist, d.h. der auch unter Umwelteinflüssen einen präzisen Messwert liefert. Der Sensor II ist ein Sensor mit relativ großem Temperaturbereich, aber gleichzeitig mit dem Nachteil, dass er driftbehaftet ist, was durch zwei Kurven zu unterschiedlichen Zeiten T und T0 dargestellt worden ist.
Mit C ist ein Messpunkt bezeichnet, nämlich die relative Feuchte zu einer bestimmten Temperatur. Es ist dort eine Kurve zu erkennen, die der Aussage der relativen Feuchte in Abhängigkeit von der Temperatur des Sensors 1 entspricht, und zwar zu einem beliebigen Zeitpunkt, beginnend mit dem Anfangszeitpunkt T0, also auch bei Zeitpunkten T > als T0.
Bei gleicher Temperatur würde der driftbehaftete Sensor II den Messwert B anzeigen, und zwar zu einem Zeitpunkt T > T0, d.h. nach einer gewissen Zeit nach dem Anfangszeitpunkt T0. Der Unterschied in der relativen Feuchte bei C und B zeigt die Einwirkung der Drift auf den Sensor II.
Da die zugehörigen Temperaturwerte zu B und C im gemeinsamen Temperaturbereich liegen, kann die fehlerbehaftete Messung der relativen Feuchte des Sensors II von B auf C korrigiert werden. Dadurch wird aber nicht nur der Sensor II im gemeinsamen Temperaturbereich kalibriert, sondern auch in den Bereichen unterhalb und oberhalb des gemeinsamen Temperaturbereiches.
Wäre der Sensor II nicht kalibriert, würde er bei einer niedrigen Temperatur zu einem Zeitpunkt T > T0 eine relative Feuchte mit dem Wert bei A anzeigen. Da er aber zuvor kalibriert worden ist, kann der Sensor II den richtigen Wert D angeben, der deutlich unter dem bei A liegt.
Die in der Figur dargestellten Verhältnisse sind vereinfacht wiedergegeben worden, um das Prinzip der Kalibrierung gemäß der Erfindung zu verdeutlichen. Die Verhältnisse müssen nicht linear sein, sondern es kommen auch andere Kalibrierungen und Extrapolationen in Frage.
Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist die Erkenntnis, zwei unterschiedliche Typen von Sensoren einzusetzen und diese über den gemeinsamen Temperaturbereich so zu kalibrieren, dass auch außerhalb dieses gemeinsamen Temperaturbereich präzise Messdaten zur Verfügung gestellt werden können.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der relativen Feuchte von Luft oder Gasen unter sich ändernden Druck- und Temperaturverhältnissen, bei welchen mit Hilfe eines ersten Sensors Feuchte-Signale erfasst und ausgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe eines weiteren driftfreien Sensors Feuchte-Signale erfasst und innerhalb des gemeinsamen Temperaturbereichs der Sensoren als Messdaten ausgegeben werden und dass der erste Sensor mit Hilfe der Feuchte-Signale des zweiten driftfreien Sensors kalibriert wird.
Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Feuchte von Luft oder anderen Gasen unter sich ändernden Druck- und Temperaturverhältnissen, aufweisend einen Sensor, der der ermittelten Feuchte entsprechend digitale Signale an eine Datenverarbeitungseinrichtung leitet, die ihrerseits Messdaten ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer driftfreier Sensor vorgesehen ist, der seinerseits der ermittelten Feuchte entsprechende digitale Signale an die Datenverarbeitungseinrichtung abgibt; dass die Datenverarbeitungseinrichtung innerhalb des gemeinsamen Temperaturbereichs der beiden Sensoren die vom Sensor erhaltenen Signale ausgibt und dass die Daten verarbeitungseinrichtung die drift- und/oder alterungsbedingten Messwertabweichungen des ersten Sensors mit Hilfe der Signale vom driftfreien Sensor korrigiert bzw. kalibriert.