DE3636520A1

DE3636520A1 - Arrangement and method for detecting the time-variable parameters of sensor systems

Info

Publication number: DE3636520A1
Application number: DE19863636520
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-10-27
Filing date: 1986-10-27
Publication date: 1988-06-01

Abstract

To increase the accuracy of sensor measurements, the influences acting on a measuring sensor are detected by parallel measurements and used for correcting the measurement value. There are many sensors, the measurement values of which depend not only on instantaneous effects but also on previous effects or on a summation of such influences. The measuring accuracy of a measuring method can be decisively increased by chronologically detecting, recording and analysing the various influences and by carrying out a corresponding correction.

Description

Die beschriebene Erfindung ermöglicht die Nutzbarmachung solcher Sensoren, die Signale liefern, die zeitlich nicht konstant sind. Durch eine Zusatzvorrichtung ist es möglich, die für diese Inkonstanz verantwortlichen Parameter quantitativ zu erfassen. Dadurch kann man einen Korrekturfaktor ermitteln, der die Berechnung eines zuverlässigen Meßwerte aus der Meßgröße ermöglicht.The described invention enables the Harnessing those sensors that deliver signals that are not constant over time. Through an additional device it is possible for those responsible for this inconsistency Capture parameters quantitatively. So you can get one Determine the correction factor that the calculation of a enables reliable measured values from the measured variable.

Es ist eine bekannte Tatsache, daß ein Sensor nicht unmittelbar das verwertbare Signal liefert. Einflüsse wie Druck, Temperatur oder Feuchtigkeit verändern die Empfindlichkeit, wodurch es zur Anzeige verfälschter Werte kommen kann. Aus diesem Grunde werden entsprechende Korrekturen vorgenommen. Aktuelle Werte werden durch Signale, die von anderen Sensoren geliefert werden, korrigiert. So muß beispielsweise der Meßwert eines Druckfühlers hinsichtlich des Einflusses der Temperatur korrigiert werden. Oft wird dann der Temperatur-Sensor in das Druckmeßgerät integriert, so daß die Temperatur in der unmittelbaren Umgebung des Druckfühlers erfaßt wird.It is a known fact that a sensor is not immediately delivers the usable signal. Influences like Pressure, temperature or humidity change the Sensitivity, which causes it to display falsified values can come. For this reason, will be appropriate Corrections made. Current values are shown by Signals provided by other sensors corrected. For example, the measured value must be one Pressure sensor with regard to the influence of temperature Getting corrected. Then the temperature sensor is often in the pressure gauge integrated so that the temperature in the immediate vicinity of the pressure sensor is detected.

Sind die Zusammenhänge quantitativ bekannt, kann die Korrektur durch analytische Verfahren oder durch eine zuvor vorgenommene Kalibrierung, die als Tabelle oder als Graphik vorliegen kann, vorgenommen werden. Für derartige Korrekturen stehen Lösungen von einfachen Differentialschaltungen bis hin zu Mikroprozessoren oder Datenverarbeitungssystemen zur Verfügung.If the relationships are known quantitatively, the Correction by analytical procedures or by a previous one calibration performed as a table or as a graphic can be made. For such Corrections are available from simple solutions Differential circuits up to microprocessors or Data processing systems available.

Im vorliegenden Fall handelt es sich um Sensoren, dessen aktuelle Meßwerte entscheidend durch das Vorleben der Meßeinheit beeinflußt werden. Diese Sensoren können z. B. solche Sensoren sein, die einen sogenannten Memorieeffekt besitzen. Dies kann z. B. bedeuten, daß der Sensor bei gleichen äußeren Einflüssen in Abhängigkeit von vorher gemessenen größeren oder kleineren Werten unterschiedliche Signale liefert. Besonders bei chemischen Sensoren kann es vorkommen, daß Stoffe aus der vorhergehenden Messung noch im Sensor gebunden sind, sich nur sehr langsam entfernen lassen und durch ihre Anwesenheit die Empfindlichkeit des Sensors drastisch verändern. Durch vorangegangene Messungen kann sich z. B. auch die Oberflächenbeschaffenheit des Sensors verändert haben (z. B. durch Redoxvorgänge, Schichtentfernung, Kondensation von Wasser, Austrocknung, Anlagerung von Feststoffen oder Flüssigkeiten u. a.). Obwohl diese Veränderungen reversibel sein können, können die Prozesse Tage oder Wochen dauern. In the present case, these are sensors whose current measured values are decisive due to the previous life the measuring unit can be influenced. These sensors can e.g. B. be such sensors that a so-called Possess memory effect. This can e.g. B. mean that the Sensor with the same external influences depending on previously measured larger or smaller values delivers different signals. Especially with chemical ones Sensors may cause substances from the previous measurement are still bound in the sensor only remove very slowly and through their Presence the sensitivity of the sensor dramatically change. Through previous measurements z. B. also changed the surface condition of the sensor have (e.g. through redox processes, layer removal, Condensation of water, dehydration, accumulation of Solids or liquids u. a.). Although these The processes can be reversible Last days or weeks.

Veränderungen wie diese können die Sensoreigenschaften drastisch beeinflussen und so die zuvor vorgenommene Kalibrierung unbrauchbar machen, was zu einer Mißdeutung des Sensorsignals führt. Die Kalibrierung muß also infolge des Vorlebens des Sensors aktualisiert werden. Die Notwendigkeit einer neuen Kalibrierung oder einer Regeneration konnte bisher nur bei der Kalibrierung selbst festgestellt werden.Changes like this can affect sensor properties drastically influence and so the previously made Make calibration unusable, leading to misinterpretation of the sensor signal leads. The calibration must therefore follow the sensor's previous life. The Need a new calibration or one So far, regeneration has only been possible during calibration itself be determined.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf die Veränderung der Sensoreigenschaften aufmerksam zu machen und so die Notwendigkeit einer neuerlichen Kalibrierung anzuzeigen und/oder die Korrektur des Sensorsignals durchzuführen und/oder Maßnahmen zur Regeneration einzuleiten.This invention is based on the object Draw attention to changes in sensor properties and so the need for a new calibration display and / or the correction of the sensor signal perform and / or regeneration measures initiate.

Die Aufgabe wird gemäß den Ansprüchen dadurch gelöst, daß die Effekte, die auf den Sensor eingewirkt haben, gespeichert werden. Aufgrund dieses Vorlebens wird durch logische Entscheidungen geprüft, ob möglicherweise eine Veränderung der Sensoreigenschaften stattgefunden hat. Mit diesen, zuvor ausgemessenen und gespeicherten Parametern wird eine Korrektur vorgenommen. Es können außerdem noch andere, kurz- oder langfristige Effekte die Sensoreigenschaften beeinflussen. Deswegen ist es vorteilhaft, diese anderen Effekte mit anderen Sensoren zu messen und den Einfluß von anderen Größen durch eine Korrektur zu eliminieren und dies chronologisch festzuhalten. Weiterhin ist es vorteilhaft, auch die auf die "Hilfssensoren" einwirkenden Effekte chronologisch festzuhalten, um auch hier eine Korrektur vornehmen zu können.The object is achieved according to the claims that the effects that have affected the sensor get saved. Because of this past life is through logical decisions checked whether a The sensor properties have changed. With these previously measured and saved parameters a correction will be made. It can also other, short or long term effects Affect sensor properties. That's why it is advantageous to use these other effects with other sensors too measure and the influence of other quantities by a Eliminating correction and doing it chronologically to hold on. It is also advantageous to include the the effects acting "auxiliary sensors" chronologically to make a correction here too can.

Die mit dieser Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß keine falschen Werte angezeigt werden, weil Korrekturen vorgenommen werden oder weil angezeigt wird, daß eine neue Kalibrierung notwendig ist. Durch diese Lösung ist die Gefahr von Vergiftungen oder Explosionen durch mißgedeutete Signale beseitigt.The advantages achieved with this invention are in that no wrong values are displayed because Corrections are made or because it appears that a new calibration is necessary. With this solution is the risk of poisoning or explosion from removed misinterpreted signals.

example 1

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird dort näher beschrieben. Es zeigt An embodiment of the invention is in the Drawings shown and will be closer there described. It shows

Fig. 1 die Empfindlichkeitsverminderung eines Wasserstoffsensors in Abhängigkeit von der Zeit seit der letzten Wasserstoffmessung, Fig. 1, the sensitivity reduction in a hydrogen sensor as a function of time since the last measurement hydrogen,

Fig. 2 die Empfindlichkeitserhöhung des Sensors durch die Einwirkung von Wasserstoff während der Messung. Fig. 2 shows the increase in sensitivity of the sensor through the action of hydrogen during the measurement.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß ein Wasserstoffkonzentrations-Meßsensor seine Empfindlichkeit in der Zeit verändert. Bei t = 0 direkt nach einer längeren Wasserstoffkonzentrationsmessung besitzt der Sensor seine höchste Empfindlichkeit. Ohne eine neue Messung aber nimmt die Empfindlichkeit ab, bis sie etwa 20% des ursprünglichen Wertes erreicht. Wenn also nach 5-6 Tagen Meß-Pause der Sensor für weitere Messungen eingesetzt wird, muß der aktuelle, vom Sensor gelieferte Wert mit dem entsprechenden Korrekturfaktor betrachtet werden, oder aber es muß die Notwendigkeit einer neuerlichen Kalibrierung angezeigt werden.From Fig. 1 it can be seen that a hydrogen concentration measuring sensor changes its sensitivity over time. At t = 0, the sensor has its highest sensitivity immediately after a longer hydrogen concentration measurement. Without a new measurement, however, the sensitivity decreases until it reaches approximately 20% of the original value. If the sensor is used for further measurements after a 5-6 day measurement break, the current value supplied by the sensor must be viewed with the appropriate correction factor, or the need for a new calibration must be indicated.

Ist die Zeitdauer dieser zweiten Messung jedoch relativ hoch (z. B. bis zu Minuten), wird die Empfindlichkeit des Sensors durch Regeneration erhöht. Bei jeder weiteren Messung wird die Empfindlichkeit größer. Diesen Zusammenhang gibt Fig. 2 wieder. Hier ist die relative Empfindlichkeit bei verschiedenen Gaskonzentrationen als Funktion der Zeitdauer der Gaseinwirkung aufgetragen. Dies hat die Konsequenz, daß in derartigen Fällen eine kurzfristige Kalibrierung nicht von Nutzen ist, weil man aufgrund der Gaseinwirkung bei der nächsten Messung einen erhöhten Empfindlichkeitswert konstatieren muß. Es ist deswegen genauer, statt einer Kalibrierung die aktuelle Konzentration mit Hilfe der Meßwerte auszurechnen.However, if the duration of this second measurement is relatively long (e.g. up to minutes), the sensitivity of the sensor is increased by regeneration. The sensitivity increases with every further measurement. This relationship is Fig. 2 again. The relative sensitivity at different gas concentrations is plotted here as a function of the duration of the gas exposure. The consequence of this is that a short-term calibration is not useful in such cases because, due to the influence of gas, the next measurement requires an increased sensitivity value. It is therefore more accurate to calculate the current concentration using the measured values instead of a calibration.

Claims

1. Measuring arrangement consisting of one or more sensors and an evaluation system, characterized in that the evaluation system records previous effects on the sensor or sensors, that is, the history of the measuring system, and makes logical decisions regarding the correctness of the measured value supplied by the sensor or sensors meets and / or takes certain measures.

2. After 1, characterized in that the measuring system is a sensor contains whose previous life in a memory unit is recorded and that the resulting changes the operating parameters (sensitivity, zero point, Cross sensitivity, etc.) are stored and that appropriate corrections of the measured values are made.

3. After 1, characterized in that the signal other than by the Prehistory also through current measured values by others Sensors are delivered, is corrected.

4. After 1, characterized in that the system has several Contains sensors, some of whose history or is completely recorded and its parameters be corrected accordingly. Through this updated The measured value of the main sensor in turn becomes information corrected.

5. After 1, characterized in that the sensors as There are individual sensors.

6. After 1, characterized in that the sensors or a part of the sensors are present as integrated sensors (monolytic, thin film or thick film sensors).

7. After 1, characterized in that the evaluation unit as there is an integrated unit.

8. After 1, characterized in that the evaluation system and the sensor or sensors as an integrated unit are available.

9. After 1, characterized in that between the in the memory saved and the new calibration a comparison can be made.

10. After 1, characterized in that measurements from others Sensors are saved and that the main sensor is on can be corrected this way.

11. After 1-10, characterized in that no correction of the Signal is made, but countermeasures be initiated.

12. After 1-11, characterized in that no correction was made is displayed, but it is indicated that a new calibration is necessary.

13. After 1-12, characterized in that inoperability by an alarm is displayed.

14. After 1-13, characterized in that the corresponding Countermeasures Self-calibration or self-regeneration are.

15. Procedure for storing the history and to correct the parameters; characterized in that an external data processing system from the measuring system is called.

16. The method, characterized in that Storage system and correction system form one unit.

17. The method, characterized in that Storage and correction are microprocessor-controlled.

18. Procedure for comparing the outdated Calibration with the current state. This will create a Learning process initiated, after which the measuring unit to a the previous calibration, the correct calibration assigns. If the surface is repeated The associated calibration can be called up in the past will.