DE3327153C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen und Verarbeiten von Kenn­ größen der Umgebungsatmosphäre, insbesondere von Konzentrationen verschie­ dener Gase im Wetterstrom unter Tage, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Das Messen und Verarbeiten von Kenngrößen der Umgebungsatmosphäre ist in vielen Anwendungsfällen notwendig, sei es um längerfristige Informationen über die Umgebungsatmosphäre zu gewinnen, sei es, um kurzfristige Informa­ tionen zu erhalten, die unmittelbar ausgewertet werden. Insbesondere bei gasbelasteten Umgebungsatmosphären sind derartige Messungen in vielen Fällen für die Sicherheit der in solchen Umgebungsatmosphären tätigen Personen von entscheidender Bedeutung, um nämlich ggf. Sicherungsmaßnahmen, beispiels­ weise eine Entlüftung od. dgl., oder Rettungsmaßnahmen einleiten zu können. Insbesondere im untertätigen Bergbau sind solche Verfahren seit langem be­ kannt und werden ständig praktiziert.

Im Rahmen der zuvor grundsätzlich angesprochenen Verfahren bzw. zur Durch­ führung solcher Verfahren dienender Meßeinrichtungen sind verschiedene Meß­ systeme bekannt. Der Begriff Meßsystem meint dabei den Meßsensor ohne die elektrische oder elektronische Auswertschaltung und Justierschaltung. So ist es beispielsweise bekannt, für die Messung von ex­ plosiven und brennbaren Gasen mit dem Meßsystem "katalytische Verbrennung" zu arbeiten, bei der Messung von toxischen Gasen das Meßsystem "Chemo­ sorption an Metalloxid-Halbleiter" zu verwenden, die Messung von Sauerstoff durch das Meßsystem "chemische Stromerzeugung" vorzunehmen und zur quanti­ tativen Bestimmung beispielsweise von Kohlendioxid, aber auch von Methan in hoher Konzentration, das Meßsystem "Wärmeleit­ fähigkeit" einzusetzen (vgl. den Prospekt "VABOTECTOR-EX 6/82" der Firma Gesellschaft für Gerätebau mbH & Co. KG). Unterschiedliche Meßsysteme sind unterschiedlich geeignet für Dauermessungen. So können sich bei Dauermessungen mit bestimmten Meßsystemen deren Funktionsparameter, ins­ besondere die Nullpunktslage und/oder die Empfindlichkeit (Steigung der Meß­ kurve), mit der Zeit ändern, was zu Verfälschungen der Meßergebnisse führt.

Das bekannte Verfahren der in Rede stehenden Art, von dem die Erfindung aus­ geht (GB-PS 15 64 981), ist zwar inbesondere für den Anwendungsfall der Messung gasförmiger Bestandteile des Blutes beschrieben, ist aber nach aus­ drücklichem Verweis auch für Kenngrößen der Umgebungsatmosphäre unter Tage einsetzbar. Bei diesem Verfahren kann eine Kalibrierung des verwendeten Meßsystems in bestimmten Zeitabständen erfolgen, vorzugsweise in periodi­ schen Zeitabständen. Die Kalibrierung des Meßsystems erfolgt dabei dadurch, daß dieses Meßsystem für eine bestimmte Zeit einer Umgebungsatmosphäre mit bekannten Kenngrößen ausgesetzt wird. Durch Vergleich der Meßwerte des Meß­ systems mit den zu erwartenden, bekannten Meßwerten kann der Funktionszustand des Meßsystems überprüft werden. Diese Art der Prüfung in einer Umgebungsatmo­ sphäre, deren Kenngrößen bekannt sind und als Referenz dienen können, ist vor­ wiegend unter Laborbedingungen relevant, auf die sich das bekannte Verfahren und die dort auch beschriebene Meßeinrichtung auch bezieht.

Im industriellen Einsatz, und zwar insbesondere bei der Messung von Konzentra­ tionen verschiedener Gase im Wetterstrom unter Tage, ist die zuvor erläuterte Referenzmeßtechnik nur mit großem Aufwand zu verwirklichen, da dann am Meßort zur Überpfügung des Funktionszustandes eines Meßsystems stets ein entsprechen­ der Vorratsbehälter mit der als Referenz dienenden Gasmischung mitgeführt wer­ den muß.

Aus der allgemeinen Meßtechnik ist es bekannt (Profos "Handbuch der industriel­ len Meßtechnik", Vulkan-Verlag, Essen, 1978, Seiten 241 bis 251, 264 bis 267, 315, 316), einerseits ein vorhandenes Meßsystem mit Referenzstandards oder durch Eichung mit einem zweiten, genaueren Meßsystem zu prüfen, andererseits mit mehreren gleichen, zueinander parallel geschalteten Meßsyste­ men zu arbeiten (Redundanzschaltungen). Dabei ist es auch bekannt, in einer Re­ dundanzschaltung parallelgeschaltete Geräte durch eine separate Prüfeinrich­ tung periodisch auf ihr Funktionieren zu überprüfen (Stohrmann "Grundlösungen von Aufgaben zur Weiterverarbeitung der Meßgrößen", rtp, 1982, Heft 8, Seiten 45 bis 48).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das bekannte, eingangs erläuterte Verfahren so auszugestalten, daß auch und insbesondere bei Dauermessungen im industriellen Einsatz auf Dauer verläßliche Ergebnisse auf praktisch anwend­ bare Art erzielbar sind.

Erfindungsgemäß wird die zuvor aufgezeichnete Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß erfolgt also die automatische Kalibrierung nicht dadurch, daß das eine Meßsystem einer Um­ gebungsatmosphäre mit bekannten Kenngrößen ausgesetzt wird, sondern dadurch, daß ein zweites Meßsystem vorgesehen wird und die Meßwerte des ersten Meßsystems von Zeit zu Zeit durch die Meßwerte des zweiten Meßsystems überprüft werden. Er­ findungsgemäß ist erkannt worden, daß bei dem zweiten Meßsystem eine für Refe­ renzzwecke ausreichend hohe Genauigkeit gewährleistet ist, da das zweite Meß­ system nicht wie das erste Meßsystem für eine Dauermessung genutzt wird, also beim zweiten Meßsystem die bei einer Dauermessung auftretenden Einflüsse nicht störend in Erscheinung treten. Das Merkmal, daß das erste und das zweite Meß­ system nach ein und demselben Meßprinzip arbeiten, berücksichtigt, daß sich der Funktionszustand des ersten Meßsystems bei Dauermessung durch "Sättigungserscheinungen" ändert, also ausschließlich die über lange Zeiträume durchlaufende Aktivität des ersten Meßsystems Ursache der Änderun­ gen des Funktionszustandes ist. Dabei ergibt sich dann die Eignung des zwei­ ten Meßsystems zur Überprüfung und Korrektur des ersten Meßsystems daraus, daß das zweite Meßsystem eben nur von Zeit zu Zeit und insgesamt sehr kurz eingeschaltet werden muß.

In Verbindung hiermit bietet dieses Verfahren die Gewähr, daß bei unbefriedigendem Funktionszustand und/oder Er­ reichen der Korrekturgrenzen für die Funktionsparameter des ersten Meßsystems einfach das zweite Meßsystem anstelle des ersten Meßsystems dauernd arbeitet. Das erste Meßsystem kann dann einer Regenerationsbehandlung unterzogen und an­ schließend zur Überprüfung und Korrektur des an seine Stelle getretenen zwei­ ten Meßsystems herangezogen werden. So läßt sich auf einfache Weise mit ledig­ lich zwei identischen Meßsystemen ein Wechselbetrieb Dauermessung/Überwachung einrichten. Es handelt sich hierbei um eine Kombination des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens mit einer Redundanzschaltung.

Die Ausgestaltung der bekannten Meßeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt mit den Merkmalen von Anspruch 2. Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 3 und 4 beschrieben.

Für sich ist es durch nachveröffentlichten Stand der Technik (DE-OS 32 43 542) bekannt, bei einem Verfahren zum Messen und Verarbeiten von Kenngrößen der Umgebungsatmosphäre, insbesondere von Konzentrationen verschiedenen Gase im Wetterstrom unter Tage, mit unterschiedlichen Meßsystemen zu arbeiten, wobei dann ein Meßsystem für den Normalfall benutzt wird und bei Auftreten eines Störfalles von diesem ersten Meßsystem auf das zweite Meßsystem umgeschaltet wird. Die besonderen, bei Dauermessungen auftretenden Probleme mit der Meßge­ nauigkeit des einen oder des anderen Meßsystems sind in diesem nachveröffent­ lichten Stand der Technik nicht angesprochen.

Wenn bei der Erläuterung des Standes der Technik und der Lehre der Erfindung immer von Kenngrößen der Umgebungsatmosphäre gesprochen worden ist, so sind damit nicht nur Konzentrationen verschiedener Gase in der Umgebungsatmosphäre gemeint, sondern auch andere Kenngrößen der Umgebungsatmosphäre, beispielswei­ se die Temperatur, die relative Feuchtigkeit, die Strömungsgeschwindigkeit, der Druck usw. Ohne Zweifel hat aber das erfindungsgemäße Verfahren eine beson­ dere Bedeutung bei Konzentrationen von verschiedenen Gasen in der Umgebungs­ atmosphäre, insbesondere im Wetterstrom unter Tage.

Claims (4)

1. Verfahren zum Messen und Verarbeiten von Kenngrößen der Umgebungsatmosphäre, insbesondere von Konzentrationen verschiedener Gase im Wetterstrom unter Tage, bei dem eine Kenngröße der Umgebungsatmosphäre mittels eines Meßgerätes mit ei­ nem für eine Dauermessung der Kenngröße der Umgebungsatmosphäre geeigneten Meß­ system gemessen wird, das Meßsystem in bestimmten, vorzugsweise periodischen, Zeitabständen auf seinen Funktionszustand überprüft wird und die Funktionspara­ meter für das Meßsystem, insbesondere Nullpunkt und/oder Empfindlichkeit, nach Maßgabe des Ergebnisses der Überprüfung automatisch korrigiert werden, da­ durch gekennzeichnet, daß die Überprüfung durch Vergleich der Meßwerte des Meßsystems mit in derselben Umgebungsatmosphäre ermittelten Meßwerten eines zweiten Meßsystems erfolgt und das zweite Meßsystem nur während der Überprüfungen des ersten Meßsystems eingeschaltet ist, daß das erste und das zweite Meßsystem nach demselben Meßprinzip arbeiten und daß bei unbefriedigendem Funktionszustand und/oder Erreichen der Korrekturgrenzen für die Funktions­ parameter des ersten Meßsystems das zweite Meßsystem anstelle des ersten Meß­ systems eingesetzt wird.

2. Meßeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem für die Dauermessung mindestens einer Kenngröße der Umgebungs­ atmosphäre geeigneten Meßgerät, wobei das Meßgerät eine Stromquelle, ein für die Dauermessung der Kenngröße der Umgebungsatmosphäre geeignetes Meßsystem, eine Betätigungseinheit und eine Anzeigeeinheit aufweist, und dem Meßsystem eine Justiereinheit zur Einstellung der Funktionsparameter insbesondere zur Einstellung des Nullpunktes und/oder der Empfindlichkeit bzw. Steigung, zugeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein zweites, nach demselben Meßprinzip wie das erste Meßsystem arbeitendes Meßsystem vorgesehen, mit seinem Ausgang an die Justiereinheit des ersten Meßsystems an­ geschlossen und zur Justierung des ersten Meßsystems in bestimmten, vorzugsweise periodischen, Zeitabständen aktivierbar ist und daß bei unbefriedigendem Funktionszustand und/oder Erreichen der Korrekturgrenzen für die Funktionsparameter des ersten Meßsystems das zweite Meßsystem anstelle des ersten Meßsystems in Dauermessung einschaltbar ist.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Meßsystem ein Istwert-/Sollwert-Vergleicher nachgeschaltet ist und daß das Ausgangssignal des ersten Meßsystems bzw. der Justiereinheit dem Istwerteingang des Istwert-/Sollwert-Vergleichers, das Aus­ gangssignal des zweiten Meßsystems dem Sollwerteingang des Istwert-/ Sollwert-Vergleichers und das Ausgangssignal des Istwert-/Sollwert- Vergleichers der Justiereinheit des ersten Meßsystems zuführ­ bar ist.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehre­ re zweite Meßsysteme, insbesondere drei zweite Meßsysteme, vorge­ sehen, parallelgeschaltet und ausgangsseitig an eine Auswahlschaltung, insbesondere eine 2/3-Auswahlschaltung, angeschlossen sind.