DE19829007A1 - Verfahren zur Eigenüberwachung eines Feuchtesensors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Selbstüberwachung eines Feuchtesensors. Dabei wird das Einschwingverhalten, das sich nach Ab- und Wiederanlegen der Versorgungsspannung bis zum Wiedererreichen des stationären Meßwertes im Neu- und im aktuellen Betriebszustand ergibt, verglichen. DOLLAR A Überschreitet die erhaltene Zeitdifferenz eine Schwelle, wird ein Warn- bzw. Fehlersignal erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eigenüberwachung, d. h. zum Monitoring von Feuchtesensoren während des Betriebes.

Zur Feuchtemessung sind seit längerem Feuchtesensoren mit einem Phosphorpentoxidmeßfühler bekannt. Diese Feuchtesensoren werden insbesondere zur Messung von Spurenfeuchte im Bereich 0 . . . 2000 ppm in Gasen eingesetzt. Diese Sensoren wirken rein chemisch und setzen unter Einwirkung von elektrischem Strom Wasser um. Die jeweilige Stromstärke ist damit ein - indirektes - Maß für das umgesetzte Wasser und damit die erfaßte Feuchtigkeit.

Diese bekannten Feuchtesensoren sind jedoch relativ anfällig gegen auftretende Fehler. Zum einen, dies ist ohne weiteres aus dem Meßprinzip ableitbar, kann ohne Anliegen einer Betriebsspannung keine chemische Umsetzung von Wasser, d. h. keine Erfassung von Feuchte erfolgen.

Zum anderen reichert sich die Glaselektrode des Sensors mit ihrer Phosphorpentoxidschicht im Laufe der Zeit mit Wasser an und verfälscht dadurch das Meßergebnis.

Bisher mußten daher diese Sensoren in regelmäßigen Abständen neu kalibriert werden; dies erfordert ein vorangehendes Unterbrechen des Betriebes, d. h. ein Abbrechen der jeweiligen Messungen, und ist insgesamt aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein Verfahren zur Selbstüberwachung der gattungsgemäßen Feuchtesensoren anzugeben, das während des Betriebes die ständige Überprüfung des jeweiligen Sensors gestattet, ohne dabei "off line" gehen und die zu messende Gasströmung unterbrechen zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches gelöst.

Es hat sich gezeigt, daß die oben beschriebene unerwünschte Wasseranreicherung der Phosphorpentoxidschicht abhängig von den Qualitätseigenschaften dieser Schicht, insbesondere von deren Reinheit, dem Verschmutzungsgrad, aber auch der Dicke der Schicht ist.

Es hat sich weiter gezeigt, daß, wenn man plötzlich im eingeschwungenen, stationären Zustand die an den Sensor angelegte Betriebsspannung unterbricht und danach wieder anlegt, dieser Sensor eine typische und für den jeweiligen Sensor charakteristische Einschwingkurve zeigt, bis nach einer bestimmten Einschwingzeit der stationäre Meßwert wieder erreicht ist.

Schließlich hat sich überraschend gezeigt, daß sich bei Verschmutzungen oder anderen Veränderungen der Phosphorpentoxidschicht nicht nur der stationäre Meßwert, sondern auch das gesamte Einschwingverhalten und die Zeit bis zum Erreichen des stationären Meßwertes signifikant ändern.

Dies macht sich das erfindungsgemäße Verfahren zunutze.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist damit auf einfache Weise und ohne Unterbrechung des zu messenden Gasstromes eine ständige Selbstüberwachung eines gattungsgemäßen Feuchtesensors möglich.

Dabei können aus dem Vergleich der vorab gespeicherten gerätetypischen Zeit bis zum Wiedererreichen des stationären Meßwertes entsprechend der spezifischen Einschwingkurve für einen neuen oder zumindest funktionsfähigen Sensor einerseits und der aktuell gemessenen Zeit bis zum tatsächlichen Wiedererreichen dieses stationären Meßwertes entsprechend der Einschwingkurve des im Betrieb befindlichen Sensors andererseits verschiedene Auswertungen abgeleitet werden.

Im einfachsten Fall wird, wenn ein bestimmter zeitlicher Grenzwert, um den sich die beiden Zeiten bis zum Erreichen des stationären Meßwertes unterscheiden, überschritten ist, eine Fehlermeldung "Sensor defekt" erzeugt.

Daneben ist es auch möglich, die Tendenz dieser Veränderungen über einen bestimmten Zeitbereich zu erfassen und daraus Trendaussagen, etwa über ein zu erwartendes Lebensdauerende des jeweiligen Sensors, abzuleiten, um zielgerichtet einen mittelfristigen Austausch des Sensors planen zu können.

Nachfolgend soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispieles noch näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung verschiedener erfaßter - und zu vergleichender - Einschwingvorgänge mit unterschiedlichen Zeiten bis zum Erreichen des stationären Signalwertes.

Nachfolgend sollen die in Fig. 1 aufgeführten einzelnen Verfahrensschritte erläutert werden. Zunächst, d. h. vor Beginn der eigentlichen laufenden Feuchtemessungen durch den Sensor, wird eine Probemessung durchgeführt, eine charakteristische Einschwingkurve des funktionsfähigen Sensors aufgenommen und eine Zeit t1 nach Wiedereinschalten der Versorgungsspannung bis zum Erreichen des stationären Meßwertes M am Sensorausgang nichtflüchtig gespeichert.

Dazu wird an den Sensor die Versorgungsspannung angelegt, eine Probemessung durchgeführt, der erhaltene stationäre Meßwert M gespeichert, dann plötzlich die Versorgungsspannung unterbrochen und nach einer kurzen Zeit t, der Ausschaltzeit von einigen Sekunden etwa, wieder zugeschaltet.

Nachfolgend wird die Zeit t1 bis zum Wiedererreichen des stationären Meßwertes M ermittelt und ebenfalls - nichtflüchtig - als Soll-Wert gespeichert.

Nach der eigentlichen Inbetriebnahme des Sensors, d. h. während der Messungen im Gasstrom, wird dann in frei wählbaren Zeitabständen ebenfalls zunächst der jeweilige stationäre Meßwert M gespeichert, dann jeweils die Versorgungsspannung kurzzeitig unterbrochen; die aus der jeweiligen aktuellen Einschwingkurve sich ergebende Zeit t2 bis zum jeweiligen sich wieder einstellenden stationären Meßwert M wird als jeweiliger Ist-Wert gespeichert und mit dem nichtflüchtig gespeicherten Soll-Wert t1 verglichen. Bei Überschreitung einer voreinstellbaren Schwelle s wird nachfolgend ein Fehlersignal erzeugt.

Die Wahl der entsprechenden Zeitabstände zwischen zwei aufeinanderfolgenden Überprüfungen, d. h. kurzzeitigen Versorgungsspannungsunterbrechungen, ist von verschiedenen Kriterien abhängig.

Zum einen spielt die erforderliche Meßgenauigkeit eine Rolle; je höher sie ist, desto häufiger sollte der Sensor überprüft werden. Zum anderen ist auch die absolute Höhe des Meßwertes M zu berücksichtigen, und es ist zu prüfen, ob sich die typischen gemessenen Feuchtewerte in der Mitte oder etwa an einer Grenze des Arbeitsbereiches des jeweiligen Sensors befinden.

Die Speicherung des Soll-Wertes t1 erfolgt nichtflüchtig, so daß dieser Wert zum Vergleich ständig zur Verfügung steht.

Für den Ist-Wert t2 sowie den jeweiligen stationären Meßwert M sind keine nichtflüchtigen Speicherungen erforderlich; nach den jeweiligen Auswertungen können diese Werte bei der nächsten Überwachung überschrieben werden.

Die Auswertung kann derart erfolgen, daß, wenn für den Wert s = t2-t1 eine bestimmte Schwelle s soll überschritten ist, ein Alarm oder ein sonstiges Signal ausgelöst wird.

Es ist auch möglich, eine erste Schwelle s soll 1 und eine zweite, größere Schwelle s soll 2 vorzusehen, bei Erreichen von s = s soll 1 zunächst nur eine Warnung, die auf Verschleiß des Sensors hinweist, auszugeben, und erst bei Erreichen von s = s soll 2 z. B. die Meßanordnung zwangsweise stillzusetzen.

Auch andere Auswertemodi sind möglich.

Fig. 2 zeigt zwei typische Verläufe von Einschwingvorgängen mit unterschiedlichen Zeiten bis zum Wiederereichen des stationären Meßwertes M.

Claims (1)

1. Verfahren zur Eigenüberwachung eines Feuchtesensor mit folgenden Merkmalen:

   • - im Neu- oder funktionsfähigen Zustand wird eine Messung durchgeführt und der erhaltenen Meßwert M erfaßt und gespeichert,
   • - die an den Sensor angelegte Versorgungsspannung wird kurzzeitig unterbrochen und wieder angelegt,
   • - eine Zeit t1 bis zum Wiedererreichen des ersten Meßwertes M wird ermittelt und nichtflüchtig gespeichert,
   • - in jeweils festgelegten Zeitintervallen während des regulären Betriebes des Sensors wird der jeweils aktuelle Meßwert M gespeichert und nachfolgend die an den Sensor angelegte Versorgungsspannung zyklisch kurzzeitig unterbrochen und wieder angelegt,
   • - eine Zeit t2 bis zum Wiederereichen des jeweils zuletzt gespeicherten aktuellen Meßwertes M wird ermittelt,
   • - eine Schwelle s = t2-t1 wird berechnet und mit mindestens einer voreingestellten Schwelle s soll verglichen,
   • - ist s soll erreicht oder überschritten, wird ein Signal generiert, anderenfalls wiederholen sich nach dem festgelegten Zeitintervall die letzten vier Verfahrensschritte.