DE3542524A1

DE3542524A1 - Zero-checking device for an acoustic gas composition sensor

Info

Publication number: DE3542524A1
Application number: DE19853542524
Authority: DE
Inventors: Lutz Dipl.-Ing. DDR 8210 Freital Dorfmüller; Joachim Dr.-Ing. DDR 6500 Gera Labude; Lothar Dr.-Ing. DDR 8040 Dresden Zipser
Original assignee: VEB KOMBINAT TEXTIMA DDR 9010 KARL-MARX-STADT; Kombinat Textima VEB
Current assignee: Veb Rationalisierungsmittelbau Wolle und Seide Dd
Priority date: 1984-12-10
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1986-06-19
Also published as: DD230083A1

Abstract

The invention relates to a zero-checking device for an acoustic gas composition sensor which consists of a measuring oscillator and a reference oscillator. The zero-checking device makes it possible to check during the measuring process, by brief actuation of a switch-over device in order to expose both oscillators simultaneously to the test gas or the reference gas, whether the measuring oscillator and the reference oscillator are still operating symmetrically or whether, for example by contamination, an undesirable asymmetry between the measuring oscillator and the reference oscillator has been produced which causes a zero shift of the static characteristic curve and thus gives rise to measurement errors. The zero-checking device makes it possible to determine and thus to correct the size and the direction of the zero shift. <IMAGE>

Description

Die ~Erfindung betrifft eine Nullpunktkontrolleinrichtung fürThe ~ invention relates to a zero point control device for

einen akustischen Gaszusammensetzungssensor, der auch bei Temperaturen über 1000 C und bei verschmutzten Gasen einsetzbar ist und vorzugsweise zur Messung des Feuchtegehaltes von heißer verschmutzter Abluft von industriellen Trocknungsanlagen genutzt werden kann.an acoustic gas composition sensor that works well at temperatures above 1000 C and with polluted gases and preferably for measurement the moisture content of hot, polluted exhaust air from industrial drying systems can be used.

Bekannt sind Gaszusammensetzungssensoren auf der Basis fluidischer Oszillatoren, deren Schwingungsfrequenz sich in Abhängigkeit von der Zusammensetzung eines Gasgemisches mit dem diese Oszillatoren betrieben werden, ändert.Gas composition sensors based on fluidic are known Oscillators, the frequency of which varies depending on the composition of a gas mixture with which these oscillators are operated changes.

Ausführungsbeispiele solcher Sensoren sind in DE-OS 2 448 783, DD-PS 115 206, US-PS 4 007 625, US-PS 3 273 377, US-PS 4 150 561, US-PS 3 756 068, US~PS 3 392 571, DD-WP G 01 J/231 532 5 und WP G 01 N/261 051 6. Einige dieser Sensoren nutzen zur Gewinnung fehlerarmer Meßwerte zwei Oszillatoren. Einen Meßoszillator, der mit dem zu analysierenden verschmutzten Meßgas betrieben wird und einem Vergleichsoszillator, der mit einem (meist) sauberen Vergleichsgas betrieben wird. Die Frequenzen beider Oszillatoren werden subtrahiert oder dividiert und daraus Meßwerte mit geringen Meßfehlern gewonnen.Embodiments of such sensors are in DE-OS 2 448 783, DD-PS 115,206, U.S.P. 4,007,625, U.S.P. 3,273,377, U.S.P. 4,150,561, U.S.P. 3,756,068, U.S.P. 3 392 571, DD-WP G 01 J / 231 532 5 and WP G 01 N / 261 051 6. Some of these sensors use two oscillators to obtain low-error measured values. A measuring oscillator, which is operated with the contaminated measuring gas to be analyzed and a reference oscillator, which is operated with a (mostly) clean reference gas. The frequencies of both Oscillators are subtracted or divided and measured values with low values from them Measurement errors gained.

Ein Nachteil dieser Sensoren besteht darin, daß bei längerem Betrieb Meß- und Vergleichsoszillator unterschiedlich stark verschmutzen können und/oder die Geometrie von Meß- und Vergleichsoszillator aufgrund starker Temperaturschwankungen unterschiedlich und indeterminiert ändern kann. Solche Verschmutzungen oder änderungen der Geometrie führen zu indeterminierten Verschiebungen des Nullpunktes der statischen Kennlinie des Sensors und damit zu Meßfehlern, die durch Subtraktion oder Division der Frequenzen nicht korrigiert und bei den bekannten Sensoren während des Messens auch nicht quantitativ bestimmt werden können.A disadvantage of these sensors is that with prolonged operation Measurement and reference oscillator can contaminate to different degrees and / or the geometry of the measurement and reference oscillator due to strong temperature fluctuations can change in different and indeterminate ways. Such pollution or changes of the geometry lead to indeterminate shifts of the zero point of the static Characteristic curve of the sensor and thus measurement errors caused by subtraction or division of the frequencies are not corrected and with the known sensors during the measurement also cannot be determined quantitatively.

Ziel der Erfindung ist es, die durch indeterminierte Veränderungen der Geometrie von Meß- und Vergleichsoszillator (z.B.The aim of the invention is to avoid indeterminate changes the geometry of the measurement and comparison oscillator (e.g.

durch Verschmutzung, thermische Verzerrungen) verursachte Nullpunktverschiebung der statischen Kennlinie von akustischen Gaszusammensetzungssensoren, vorzugsweise zur Messung des Feuchtegehaltes von heißer Luft, bei Bedarf während des Meßvorgang-es, erkennbar und damit korrigierbar zu machen.zero point shift caused by pollution, thermal distortion) the static characteristic of acoustic gas composition sensors, preferably for measuring the moisture content of hot air, if necessary during the measuring process, to make recognizable and thus correctable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus Meß- und Vergleichsoszillator bestehenden Gaszusammensetzungssensor mit einer Nullpunktkontrolleinrichtung zu versehen, die es gestattet zu prüfen, ob der Nullpunkt der statischen Kennlinie des Sensors durch indeterminierte Veränderungen der Sensorgeometrie (z.B. durch Verschmutzung oder durch thermische Verzerrungen) verschoben wurde und den Betrag und die Richtung dieser Verschiebung zu bestimmen. Damit soll die fehlerfreie Funktion des Sensors überprüft und ggf. aufgetretene Nullpunktverschiebungen korrigierbar gemacht werden.The invention is based on the object of a measuring and comparison oscillator existing gas composition sensor with a zero point control device provided, which makes it possible to check whether the zero point of the static characteristic curve of the sensor through indeterminate changes in the sensor geometry (e.g. through Pollution or thermal distortion) and the amount and determine the direction of this shift. This is intended to ensure that the of the sensor is checked and any zero point shifts that have occurred can be corrected be made.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an den Einströmöffnungen von Meß- und Vergleichsoszillator eine Umschalteinrichtung angeschlossen ist, die es gestattet, wahlweise die Meßgasquelle mit dem Meßoszillator und die Vergleichsgasquelle mit dem Vergleichsoszillator oder entweder die Vergleichsgasquelle gleichzeitig mit dem Meß- und Vergleichsoszillator oder die Meßgasquelle gleichzeitig mit dem Meß-und Vergleichsoszillator zu v-erbinden.According to the invention the object is achieved in that at the inflow openings of measuring and comparison oscillator a switching device is connected, which it allows either the measuring gas source with the measuring oscillator and the reference gas source with the reference oscillator or either the reference gas source at the same time with the measuring and reference oscillator or the measuring gas source simultaneously with the To connect measuring and comparison oscillator.

Im Meßzustand wird die Umschalteinrichtung so eingestellt, daß die Meßgasquelle mit dem Meßoszillator und die Vergleichsgasquelle mit dem Vergleichsoszillator verbunden sind. Dann gibt der Sensor einen durch Differenz- oder Ouotientenbildung der Frequenzen gebildeten Meßwert ab, dessen Betrag von den Zusammensetzung des Meßgases sowie von eventuell auftretenden bezüglich Meß- und Vergleichsoszillator unsymmetrischen Veränderungen der Oszillatorgeometrien (z.B. Verschmutzungen, thermische Verspannungen) abhängt.In the measuring state, the switching device is set so that the Measurement gas source with the measurement oscillator and the reference gas source with the reference oscillator are connected. Then the sensor gives a difference or ouotient formation the measured value formed from the frequencies, the amount of which depends on the composition of the measuring gas as well as any occurring with regard to the measuring and reference oscillator asymmetrical changes in the oscillator geometry (e.g. contamination, thermal Tension).

Im Kontrollzustand wird- die Umschalteinrichtung so eingestellt, daß entweder die Meßgasquelle gleichzeitig mit dem Meß- und Vergleichsoszillator oder die Vergleichsgasquelle gleichzeitig mit dem Meß- und Vergleichsoszillator verbunden sind. Dann gibt der Sensor einen Meßwert ab, dessen Betrag lediglich von eventuell aufgetretenen, bezüglich Meß- und Vergleichsoszillator unsymmetrischen Veränderungen der Oszillatorgeometrien abhängt.In the control state, the switching device is set so that either the measuring gas source simultaneously with the measuring and reference oscillator or the reference gas source is connected to the measurement and reference oscillator at the same time are. Then the sensor emits a measured value, the amount of which is only of possibly Changes that have occurred, which are asymmetrical with regard to the measurement and reference oscillator depends on the oscillator geometries.

Der im Kontrollzustand gewonnene Meßwert entspricht der in Betrag und Richtung zu bestimmenden Nullpunktverschiebung.The measured value obtained in the control state corresponds to the amount and direction to be determined zero offset.

Sie kann zur Korrektur des im Meßzustand gewonnenen Meßwertes genutzt werden.It can be used to correct the measured value obtained in the measuring state will.

Falls während des Messens eine durch Verschmutzung, thermische Verzerrung usw. verursachte Nullpunktverschiebung beim Sensor vermutet wird, läßt sich durch Verstellen der Umschalteinrichtung der Kontrollzustand kurzfristig einstellen und die ermittelte Nullpunktverschiebung bei der Bewertung der Meßwerte berücksichtigen.If there is a contamination, thermal distortion during measurement etc. caused zero point shift in the sensor is suspected, can be passed through Adjusting the switching device set the control status briefly and take the determined zero point shift into account when evaluating the measured values.

In einer weiteren Auskleidung der Erfindung wird die Einströmöffnung des Vergleichsoszillators als Doppelöffnung ausgebildet, wobei an die erste Teil-dffnung die Vergleichsgasquelle und an die zweite Teil-Öffnung die Meßgasquelle angeschlossen werden. Die Vergleichsgasquelle muß dabei das Vergleichsgas stets mit einem höheren Druck liefern als die Meßgasquelle das Meßgas. Dann strömt im Meßzustand in den Vergleichsoszillator ausschließlich Vergleichsgas, während das mit geringerem Druck anliegende Meßgas vom Vergleichsgas abgedrängt wird.In a further lining of the invention, the inflow opening of the comparison oscillator designed as a double opening, with the first partial opening the reference gas source and the measurement gas source connected to the second partial opening will. The reference gas source must always use a higher reference gas Pressure supply the measuring gas as the measuring gas source. Then flows into the measuring state Reference oscillator only reference gas, while the one with lower pressure applied measuring gas is displaced by the reference gas.

Wird dagegen im Kontrollzustand die Zufuhr von Vergleichsgas durch eine Umschalteinrichtung unterbrochen, gelangt in den Vergleichsoszillator ebenso wie in den Meßoszillator das Meßgas. Dann gibt der Sensor einen Meßwert ab, der nur aus den unerwünschten Unsymmetrien vom Meß- und Vergleichsoszillator resultiert und die Nullpunktverschiebung der statischen Kennlinie darstellt.If, on the other hand, the supply of reference gas is carried out in the control state If a switching device is interrupted, it also enters the comparative oscillator like the measuring gas in the measuring oscillator. Then the sensor outputs a measured value that only from the undesired asymmetries of the measuring and reference oscillator and represents the zero point shift of the static characteristic.

In einer weiteren Auskleidung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Betätigung der Umschalteinrichtung zum Umschalten vom Meßzustand auf den Kontrollzustand und umgekehrt wahlweise von Hand am Meßwert oder ferngesteuert von einer Warte aus durchzuführen. Die Fernbedienung der Nullpunktkontrolleinrichtung ist dann wichtig, wenn am Meßort extreme Umgebungsbedingungen vorliegen oder der Meßort schwer zugänglich ist.In a further lining of the invention it is proposed that Actuation of the switching device to switch from the measuring state to the control state and vice versa, either manually on the measured value or remotely controlled from a control room perform. The remote control of the zero point control device is then important if there are extreme environmental conditions at the measuring location or if the measuring location is difficult to access is.

Die Erfindung soll nachstehend an einem A,usführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention is to be described in more detail below on the basis of an exemplary embodiment explained.

Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 Schnitt der Nullpunktkontrolleinrichtung im Meßzustand Fig. 2 Schnitt der Nullpunktkontrolleinrichtung im Kontrollzustand Nach den Fig. 1 und 2 kann die Nullpunktkontrolleinrichtung aus einem Stellrohr 5 bestehen, das an einer Seite an eine Trennwand 4 und an der anderen Seite an die Vergleichsoszillatorplatte 7 eines planaren Vergleichsoszillators angrenzt.The accompanying drawings show: Fig. 1 section of the zero point control device in the measuring state Fig. 2 Section of the zero point control device in the control state According to FIGS. 1 and 2, the zero point control device can consist of an adjusting tube 5 exist, on one side to a partition 4 and on the other side to the Comparative oscillator plate 7 of a planar comparative oscillator is adjacent.

Im Meßzustand ist das Stellrohr 5 so gedreht, daß die zweite Abströmöffnung 5.2 im Stellrohr 5 als eine zweite Teil-Einströmöffnung des Vergleichsoszillators wirksam wird. Die erste Teil-Einströmöffnung 8.1. des Vergleichsoszillators ist ein Loch in der Deckplatte 8. An dieses Loch ist die Meßgasquelle 2 angeschlossen. An das Einströmloch 5.3 des Stellrohrs 5 ist die Vergleichsgasquelle 6 angeschlossen, die Vergleichsgas mit höherem Druck liefert als die Meßgasquelle 2 das Meßgas liefert. Wegen dieses Druckunterschiedes wird Meßgas aus der ersten Teil-Einströmöffnung 8.1 über die zweite Abströmöffnung 5.2 des Stellrohrs 5 herausgedrückt und an die Einströmöffnung 7.2. des Vergleichsoszillators gelangt lediglich Vergleichsgas.In the measuring state, the adjusting tube 5 is rotated so that the second outflow opening 5.2 in the adjusting tube 5 as a second partial inflow opening of the reference oscillator takes effect. The first partial inflow opening 8.1. of the reference oscillator a hole in the cover plate 8. The measurement gas source 2 is connected to this hole. The reference gas source 6 is connected to the inflow hole 5.3 of the adjusting tube 5, the reference gas supplies at a higher pressure than the measurement gas source 2 supplies the measurement gas. Because of this pressure difference, gas to be measured is released from the first partial inflow opening 8.1 pushed out through the second outflow opening 5.2 of the adjusting tube 5 and to the Inflow opening 7.2. of the reference oscillator only reference gas reaches.

Auf der anderen Seite der Trennwand 4 wird der Meßoszillator über die Einströmöffnung 3.1. in der Oszillatorplatte 3 und ein Teil-Einströmöffnungsloch 1.1 in der Deckplatte 1 von der Meßgasquelle 2 lediglich mit Meßgas beliefert.On the other side of the partition 4, the measuring oscillator is over the inflow opening 3.1. in the oscillator plate 3 and a partial inflow hole 1.1 in the cover plate 1 from the measurement gas source 2 is only supplied with measurement gas.

Vom Meß- zum Kontrollzustand (Fig. 2) wird das Stellrohr 5 vom Stellbolzen 5.4 aus um 1800 verdreht. Dadurch wird die zweite Abströmöffnung 5.2 des Stellrohrs 5 von der Einströmöffnung 7.2. weggedreht, so daß kein Vergleichsgas mehr an die Einströmöffnung 7.2 des Vergleichsozillators 7 gelangen kann.From the measurement to the control state (Fig. 2), the adjusting tube 5 is from the adjusting bolt 5.4 from twisted around 1800. This creates the second outflow opening 5.2 of the adjusting tube 5 from the inflow opening 7.2. turned away so that no more reference gas to the Inflow opening 7.2 of the comparison oscillator 7 can reach.

Die Einströmöffnung 7.2. wird jetzt über die Teil-Einströmöffnung 8.1. in der Deckplatte 8 des Vergleichsoszillators von der Meßgasquelle 2 ausschließlich mit Meßgas versorgt. Das Vergleichsgas strömt indessen über die Ausströmöffnung 5.1 im Stellrohr 5, eine Ausströmöffnung 7.1 in der Oszillatorplatte 7 und eine Ausströmöffnung der Deckplatte ins Freie. Auf diese Weise werden Meß- und Vergleichsoszillator gleichzeitig mit Meßgas gespeist.The inflow opening 7.2. is now over the partial inflow opening 8.1. in the cover plate 8 of the reference oscillator from the measuring gas source 2 exclusively supplied with measuring gas. The reference gas, meanwhile, flows through the outflow opening 5.1 in the adjusting tube 5, an outflow opening 7.1 in the oscillator plate 7 and one Outlet opening of the cover plate to the outside. In this way, measurement and comparison oscillator simultaneously fed with measuring gas.

Der Sensor gibt einen Meßwert ab, der die Nullpunktverschiebung der statischen Kennlinie repräsentiert.The sensor outputs a measured value that shows the zero point shift of the static characteristic.

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Claims

Claim <; 1 .. Zero point control device for an acoustic Gas composition sensor consisting of a measuring oscillator and a reference oscillator consists, characterized in that at the inflow openings (3.1, 7.2) of the measuring and comparison oscillators a switching device is connected, which at Measuring condition of the measuring gas source (2) with the measuring oscillator and the reference source (6) with the reference oscillator (7) and one of the two gas sources in the control state (2, 6) connects simultaneously with the measurement and comparison oscillator.

2. Zero point control device according to claim 1, characterized in that that the sample gas source (2) is connected to the inflow opening (7.2.) of the reference oscillator and the comparison source (6) is connected via a shut-off device (5, 5.3) is, whereby the reference pressure is always higher than the measuring gas pressure.

3. Zero point control device according to claim 1, characterized in that that the switching device at the installation site of the sensor by hand or from any Remote control from the installation location of the sensor, e.g. from a control room.