DE4344196C2 - Verfahren zur Bestimmung von Kenngrößen einer elektrochemisch umsetzbaren Substanz in einer Gasprobe - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung von Kenngrößen einer elektrochemisch umsetzbaren Substanz in einer GasprobeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Kenngrößen einer
elektrochemisch umsetzbaren Substanz in einer Gasprobe, welche in einer
elektrochemischen Meßzelle einen sich zeitlich verändernden, von einer
Bezugslinie bis zu einem Maximalwert ansteigenden und auf die Bezugslinie
wieder zurückgehenden Sensorstrom erzeugt, aus welchem in einer
Auswerteschaltung der Anteil der Substanz in der Gasprobe durch Integration
des Sensorstromes über der Zeit aus einer von den Funktionswerten des
Sensorstromes und der Bezugslinie eingeschlossenen Fläche errechnet wird.
Eine Vorrichtung zur Messung der Konzentration von Alkohol als
nachzuweisende Substanz im Atemgas ist aus der US 4,770,026
bekanntgeworden. Bei der bekannten Vorrichtung wird eine Brennstoffzelle mit
einer Gasprobe mit einem Alkoholdampf-Anteil begast, und aus dem durch die
elektrochemische Umsetzung gewonnenen Sensorstrom i(t) wird in einer
Auswerteschaltung ein der Alkoholdampf-Konzentration proportionaler Meßwert
durch Integration des Signalverlaufs des Sensorstromes über der Zeit t
ermittelt. Bei der Beaufschlagung der Meßzelle mit Alkoholdampf steigt der
Sensorstrom, von einer Bezugslinie ausgehend, zunächst an, durchläuft einen
Maximalwert imax und geht nach der vollständigen
elektrochemischen Umsetzung der Alkolhol-Moleküle wieder auf einen
Minimalwert in der Nähe der Bezugslinie zurück. Die zwischen dem
Funktionswert des Sensorstroms und der Bezugslinie eingeschlossene Fläche
ist der Konzentration des Alkoholdampfes in der Gasprobe proportional.
Bei der bekannten Meßzelle verändert sich der Kurvenverlauf des
Sensorstroms mit zunehmender Alterung der Meßzelle. So wird das
Kurvenprofil im Verlauf der Gebrauchszeit flacher und breiter. Eine ähnliche
Änderung des Kurvenverlaufs des Sensorstroms stellt sich auch nach
mehreren, kurz hintereinander folgenden Meßzyklen ein, wobei diese
Signalveränderung nach einer längeren Erholungsphase zumindestens
teilweise reversibel ist. Da zur Bestimmung des Konzentrationsanteils des
Alkoholdampfes in der Gasprobe über den gesamten Verlauf des Sensorstroms
integriert wird, wirken sich die Veränderungen des Kurvenprofils auf den
Flächeninhalt und damit auch auf die Meßgenauigkeit aus, so daß wiederholt
Kalibrierzyklen mit einer Gasprobe bekannter Alkoholkonzentration
durchgeführt werden müssen. Derartige Kalibrierzyklen erschweren die
Handhabung des Gerätes insbesondere dann, wenn eine Begasung der
Meßzelle in kurzen Zeitabständen durchzuführen ist. Außerdem muß bei dem
bekannten Auswerteverfahren die Zusammensetzung der nachzuweisenden
Substanz vorliegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Auswerteverfahren für den
Sensorstrom einer elektrochemischen Meßzelle zu verbessern.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Aufgabe wird auch mit den Merkmalen der Patentansprüche 3 oder 4
gelöst.
Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß nicht mehr allein
die Gesamtfläche I zwischen dem Funktionswert des Sensorstroms i(t), und
einer Bezugslinie für das Auswerteverfahren verwendet wird, sondern
Teilflächen als Teilintegrale des Gesamtintegrals benutzt werden, aus denen
verschiedene Kenngrößen der nachzuweisenden Substanz, wie z. B. der
Konzentrationsanteil in der Gasprobe oder die Stoffart der Substanz,
bestimmbar sind. Bei bekannten Sensoren ändert sich die zwischen dem
Funktionswert des Sensorstroms und der Bezugslinie eingeschlossene
Gesamtfläche im Verlauf der Gebrauchszeit der Meßzelle, so daß häufiger
Kalibrierzyklen durchzuführen sind. Aufgrund der überraschend gefundenen
Tatsache, daß bestimmte Teilflächen oder Verhältnisse von Teilflächen im
Verlauf der Gebrauchszeit praktisch unveränderlich sind, ist mittels Auswertung
der Flächeninhalte der Teilflächen eine genauere Analyse der zu
untersuchenden Substanz in der Gasprobe, unabhängig von dem
Alterungszustand der Meßzelle, möglich.
Die auf die Teilintegrale bezogenen Integrationsgrenzen sind auf vorbestimmte
Prozentanteile des Sensorstroms in Bezug auf den Maximalwert eingestellt. Da
der Maximalwert des impulsartig verlaufenden Sensorstroms
relativ einfach bestimmbar ist, lassen sich die Integrationsgrenzen als
prozentualer Amplitudenabfall vom Maximalwert eindeutig angeben.
In vorteilhafter Weise gibt das Teilintegral I₁ den Flächeninhalt der Teilfläche
vom Beginn der elektrochemischen Umsetzung, über den Maximalwert imax,
bis zum Abfall des Sensorstroms i(t) auf 75% des Maximalwertes an. Das sich
daran anschließende Teilintegral I₂ erstreckt sich vom Prozentanteil des
Maximalwertes des Sensorstromes von 75% bis 25% und das Teilintegral I₃
beinhaltet Teile von I₁ und I₂ zwischen den Prozentanteilen 90% und 25%.
Das Teilintegral I₄ liegt zwischen dem Amplitudenabfall des Sensorstroms von
25% auf 6%.
In vorteilhafter Weise wird der Konzentrationsanteil der Substanz in der
Gasprobe als eine erste Kenngröße der Substanz aus dem Teilintegral I₃
errechnet. Versuche haben gezeigt, daß das Teilintegral I₃ eine sehr geringe
Abhängigkeit gegenüber dem Alterungsverhalten und einer Mehrfachbegasung
der Meßzelle aufweist.
In vorteilhafter Weise ist eine Identifikation der Substanz, als eine zweite
Kenngröße der Substanz, mittels Bildung des Verhältnisses der Teilintegrale
I₁/I₂ oder dem Verhältnis von dem relativen Maximalwert P und dem auf das
Gesamtintegral I bezogenen Teilintegral I₂ möglich. Auf diese Weise können
auch Mischzustände von verschiedenen Substanzen erkannt werden. Der
dimensionslose relative Maximalwert P, im folgenden mit Maximalwert P
bezeichnet, gibt den maximalen Sensorstrom imax bezogen auf den von
Ethanol an; d. h. P hat für Ethanol der Wert "1".
In zweckmäßiger Weise kann die Identifikation der Substanz durch
Einbeziehung einer sogenannten Abklingzeit ta unterstützt werden, welche den
Zeitraum zwischen dem Amplitudenabfall des Sensorstroms i(t) von 50% auf
6% des Maximalwertes imax angibt. Die Abklingzeit ta ist ein Maß für die
Umsetzungsgeschwindigkeit der Substanz innerhalb der elektrochemischen
Meßzelle.
In einer vorteilhaften Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist vorgesehen, daß in einer Auswerteschaltung, welche den
Sensorstrom der Meßzelle verarbeitet, zumindestens ein Integrator und ein die
Integrationsgrenzen für den Integrator festsetzender Amplitudendetektor
vorgesehen sind. Der Amplitudendetektor ermittelt aus dem Anstieg des
Sensorstroms von der Bezugslinie und dem Abfall des Sensorstroms auf
vorbestimmte Prozentanteile des Maximalwertes imax Integrationsgrenzen t₁
bis t₅, mit denen die Teilintegrale I₁ bis I₄ und auch das Gesamtintegral I
zwischen t₁ und t₅ errechnet werden. Der Integrator und der
Amplitudendetektor können auch Teile eines Mikroprozeßrechners sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Figur dargestellt und im
folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 den zeitlichen Verlauf des Sensorstroms
i(t) einer elektrochemischen Meßzelle,
Fig. 2 die Bildung von Teilintegralen I₁, I₂, I₃ über den
Sensorstrom i(t),
Fig. 3 die relative Änderung der Teilintegrale
nach der Fig. 2 in Abhängigkeit von der
Gebrauchszeit der Meßzelle,
Fig. 4 die relative Änderung der Teilintegrale
nach der Fig. 2 in Abhängigkeit von der
Anzahl der Meßzyklen, Testzahl N,
Fig. 5 den zeitlichen Verlauf des Sensorstroms
i(t) einer elektrochemischen Meßzelle
bei Begasung mit unterschiedlichen
Alkoholen,
Fig. 6 die Bildung von Teilintegralen I₁ und
I₄ über den Sensorstrom nach der
Fig. 5,
Fig. 7 eine tabellarische Auflistung von Größen
zur Identifikation von nachzuweisenden
Substanzen,
Fig. 8 ein Blockschaltbild der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 1 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf des
Sensorstroms i(t) einer in der Fig. 1 nicht
dargestellten elektrochemischen Meßzelle bei Begasung
mit einer elektrochemisch umsetzbaren Substanz - im
vorliegenden Fall Alkohol - in einer Gasprobe, hier der
Atemluft. Im Kurvenzug "A" der Fig. 1 ist der Verlauf
des Sensorstroms i(t) als physikalische Meßgröße einer
fabrikneuen Meßzelle veranschaulicht, während der
Kurvenzug "B" den Sensorstrom i(t) einer bereits
mehrfach begasten Meßzelle angibt. Die folgenden
Betrachtungen werden exemplarisch anhand des Kurvenzugs
"B" durchgeführt. Auf der Abszisse des in der Fig. 1
dargestellten Koordinatensystems ist die Zeit t
aufgetragen, auf der Ordinate der Sensorstrom i(t). Zum
Zeitpunkt t₁ wird die Meßzelle mit Alkoholdampf
begast, worauf der Sensorstrom i(t) zunächst bis zu
seinem Maximalwert imax ansteigt und nach der
elektrochemischen Umsetzung aller Alkohol-Moleküle
wieder auf den Ursprungswert abfällt. Nach dem
Überschreiten des maximalen Sensorstroms imax fällt
der Sensorstrom zum Zeitpunkt t = t₂ auf 90% des
Maximalwertes, bei t = t₃ auf 75%, t = t₄ auf 25%
und t = t₅ auf 6% des maximalen Sensorstroms ab. Bei
bekannten Vorrichtungen wird durch Integration des
Sensorstroms i(t) über das gesamte Zeitintervall
zwischen t₁ und t₅ gegenüber einer Bezugslinie (1),
welche im vorliegenden Fall mit der Abszisse des
Koordinatensystems zusammenfallen soll, ein der zu
bestimmenden Alkoholkonzentration proportionaler
Meßwert errechnet. Die Integration zwischen t₁ und
t₅ ergibt ein Gesamtintegral I. Die Sensorströme i(t)
am Anfang und am Ende der elektrochemischen Umsetzung
zu den Zeitpunkten t₁ und t₅ haben eine endliche
Größe, bei t₅ z. B. 6%, um die Dauer der Integration
aus praktischen Gründen zeitlich zu begrenzen. Wie ein
Vergleich der Kurvenzüge "A" und "B" zeigt, ändert sich
die Fläche unterhalb der Kurvenzüge "A" bzw. "B" während
des Meßeinsatzes. Gegenüber dem Kurvenzug "A" des
fabrikneuen Meßsensors ist beim Kurvenzug "B" der
Maximalwert imax geringer und die Kurve insgesamt
flacher.
In der Fig. 2 sind für den Kurvenzug "B" nach der
Fig. 1 drei Teilintegrale I₁, I₂ und I₃ als
Teilflächen des Gesamtintegrals I zwischen dem
Funktionswert des Sensorstroms i(t) und der Bezugslinie
(1) veranschaulicht, wobei das Teilintegral I₁
zwischen den Integrationsgrenzen t₁ und t₃, das
Teilintegral I₂ zwischen t₃ und t₄ und das
Teilintegral I₃ zwischen t₂ und t₄
gebildet ist. Gleiche Komponenten sind mit gleichen
Symbolen der Fig. 1 gekennzeichnet.
In der Fig. 3 sind die Werte der Teilintegrale I₁,
I₂ und I₃ nach der Fig. 2 in Abhängigkeit von der
Gebrauchszeit der Meßzelle veranschaulicht. Auf der
Abszisse des Koordinatensystems ist die Gebrauchszeit t
in Tagen und auf der Ordinate die relative Änderung der
Teilintegrale bezogen auf den Ausgangszustands zu
Beginn der Messungen aufgetragen. Die Kurven (2, 3, 4,
5) veranschaulichen das Zeitverhalten der Teilintegrale
I₁, I₂, I₃ und I₁ + I₂. Während das
Teilintegral I₁ (Kurve (2)) mit wachsendem t stark
abfällt, steigt das Teilintegral I₂ (Kurve (3)) an.
Die Summe der Teilintegrale aus I₁ und I₂ (Kurve
(5)) zeigt immer noch einen gewissen Abfall in
Abhängigkeit von t. Betrachtet man allerdings das
Teilintegral I₃ (Kurve (4)) zwischen dem Abfall des
Sensorstroms i(t) von 90% auf 25%, so bleibt dieser
Wert nahezu konstant. Das erfindungsgemäße Verfahren
besteht nun darin, für die Bestimmung des
Konzentrationsanteils der nachzuweisenden Substanz in
der Gasprobe als eine erste Kenngröße der Substanz das
Teilintegral I₃ zu verwenden und die Integration nur
in dem Bereich durchzuführen, in welchem der
Sensorstrom i(t) von etwa 90% auf etwa
25% des Maximalwertes imax abfällt.
Die Invarianz des Teilintegrals I₃ im Verlauf der
Gebrauchszeit der Meßzelle konnte durch weitere
Versuche erhärtet werden. So sind in der Fig. 4 die
Teilintegrale I₁, I₂, I₃ und I₁ + I₂ als
Kurven (6, 7, 8, 9) in Abhängigkeit von der Anzahl der
Meßzyklen bei Mehrfachbegasung, Testzahl N,
veranschaulicht. Auf der Ordinate ist wieder die
relative Änderung, bezogen auf den Ausgangszustand,
aufgetragen. Auch hier fällt das
Teilintegral I₁ (Kurve 6) kontinuierlich ab, das
Teilintegral I₂ (Kurve 7) zeigt zunächst fallende,
dann steigende Tendenz, während die Summe der
Teilintegrale aus I₁ und I₂ (Kurve (9)), ebenfalls
wie Kurve (6), kontinuierlich abfällt.
Demgegenüber stabilisiert sich der Wert des
Teilintegrals I₃ (Kurve (8)) bei etwa 0,98 des
Ausgangszustandes. Ein Vergleich der Fig. 3 und 4
erhärtet die überraschend gefundene Tatsache, daß das
Teilintegral I₃ (Kurven (4) und (8)) die geringste
Schwankungsbreite im Verlauf der Gebrauchszeit der
Meßzelle und der Anzahl N der Meßzyklen zeigt und daher
zur Bestimmung des Konzentrationsanteils von
Alkoholdampf in der Gasprobe besonders geeignet ist.
In der Fig. 5 sind drei Stromkurven (10, 11, 12) des
Sensorstroms i(t) für die Substanzen Methanol, Ethanol
und Isopropanol veranschaulicht. Für Methanol
(Stromkurve 10) ist die Umsetzungsgeschwindigkeit in
der Meßzelle nur ein Fünftel so schnell wie für Ethanol
(Stromkurve (11)). Gegenüber Ethanol (Stromkurve (11))
ist die Umsetzungsgeschwindigkeit bei Isopropanol
Stromkurve (12) um ca. 30% schneller.
In der Fig. 6 sind die Teilintegrale I₁ und I₄
unterhalb einer der Stromkurven (10, 11, 12)
veranschaulicht. Der besseren Übersicht wegen ist nur
die Stromkurve (11) gezeichnet. Das Teilintegral I₁
umschließt den Flächeninhalt zwischen der Stromkurve
(11) und der Bezugslinie (1) in den Integrationsgrenzen
von t = t₁ bis t = t₃, wobei t₃ den Zeitpunkt des
Abfalls der Stromkurve (11) auf 75% des Maximalwertes
imax beschreibt und das Teilintegral I₄ wird
zwischen den Integrationsgrenzen t = t₄ und t = t₅
während des Abfalls der Stromkurve (11) von 25% auf
6% des Maximalwertes imax gebildet. Weiter wird eine
sog. Abklingzeit ta eingeführt, welche den Zeitraum für
den Abfall des Sensorstroms i(t) von 50% (t = t₃₁)
auf 6% (t = t₅) des Maximalwertes imax angibt;
d. h. ta = t₅ - t₃₁.
Das Gesamtintegral I der Stromkurven (10, 11, 12) wird
in den Integrationsgrenzen von t = t₁ bis t = t₅
berechnet.
In der Fig. 7 sind tabellarisch die Teilintegrale I₁
und I₂, bezogen auf das Gesamtintegral I, die
Maximalwerte P, die Abklingzeiten ta und die
Verhältnisse von Maximalwerten P zu dem Teilintegral
I₂, nämlich P/(I₂/I), und die Verhältnisse der
Teilintegrale I₁/I₂ für die Stromkurven (10, 11,
12), d. h. die Substanzen Methanol, Ethanol und
Isopropanol angegeben. Der besseren Übersicht wegen,
sind in der Fig. 7 einige dimensionslose Bezugsgrößen
aufgeführt, so wird ein dimensionsloser Maximalwert P
verwendet, der auf den Maximalwert imax von Ethanol
bezogen ist, und die Teilintegrale I₁ und I₂ sind
ebenfalls dimensionslos, bezogen auf die jeweiligen
Gesamtintegrale I, dargestellt.
Aus der Fig. 7 ergibt sich, daß die Größen P/(I₂/I),
I₁/I₂ und auch ta als zweite Kenngrößen der
Substanz stark stoffspezifisch sind und für die
Identifikation der nachzuweisenden Substanz genutzt
werden können. So besitzt die zweite Kenngröße
I₁/I₂ eine besonders gute Langzeitkonstanz und
ändert sich nur geringfügig mit zunehmender
Gebrauchsdauer der elektrochemischen Meßzelle. Im
praktischen Einsatz wird so vorgegangen, daß nach dem
Anschluß einer neuen Meßzelle jeweils ein
Kalibrierzyklus mit den Substanzen Ethanol, Methanol
und Isopropanol durchgeführt wird, um die in der
Fig. 7 aufgelisteten Kenngrößen zu bestimmen und in
einer in der Fig. 7 nicht dargestellten
Speichereinheit abzulegen. Wird nun während des
Betriebes eine unbekannte Substanz analysiert, so
werden zunächst z. B. die zweiten Kenngrößen P/(I₂/I)
und I₁/I₂ der unbekannten Substanz bestimmt und mit
den gespeicherten Werten verglichen. Bei
Übereinstimmung von korrespondierenden gespeicherten
und gemessenen Kenngrößen, ist die nachzuweisende
Substanz identifiziert. Anschließend wird der
Konzentrationsanteil der Substanz in der Gasprobe mit
dem Teilintegral I₃, Fig. 2, errechnet.
In der Fig. 8 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung
(20) zur Bestimmung von Kenngrößen von elektrochemisch
umsetzbaren Substanzen dargestellt. Ein
elektrochemischer Meßsensor (21) ist über einen
Verstärker (22) an einen Integrator (23) und einen
Mikroprozeßrechner (24) angeschlossen. Bei Begasung des
Meßsensors (21) mit der nachzuweisenden Substanz
entsteht am Ausgang des Verstärkers (22) ein zur
Substanz gehöriger Sensorstrom i(t), aus welchem
mittels des Integrators (23) und des
Mikroprozeßrechners (24) Teilintegrale I₁, I₂, I₃
und I₄ gebildet werden, wobei die zugehörigen
Integrationsgrenzen t₁ bis t₅ in einem
Amplitudendetektor (25) innerhalb des
Mikroprozeßrechners (24) erzeugt und über eine erste
Signalleitung (26) an den Integrator (23) übergeben
werden. Der Amplitudendetektor (25) ermittelt aus dem
Anstieg des Sensorstroms i(t) von der Bezugslinie (1),
Fig. 2, und dem Abfall des Sensorstroms i(t) auf die
vorbestimmten Prozentanteile des Maximalwertes imax
von 90%, 7,5%, 25% und 6% die Integrationsgrenzen t₁
bis t₅, mit denen die Teilintegrale I₁ bis I₄ und
das Gesamtpotential I errechnet werden. Die im
Integrator (23) berechneten Teilintegrale I₁ bis I₄
und das Gesamtintegral I werden über eine zweite
Signalleitung (27) in den Mikroprozeßrechner (24)
eingelesen. Innerhalb des Mikroprozeßrechners (24)
werden alle Speicher- und Rechenoperationen
durchgeführt. Der Verstärker (22), der Integrator (23)
und der Mikroprozeßrechner (24) mit dem
Amplitudendetektor (25) bilden zusammen eine
Auswerteschaltung (30) für den Meßsensor (21). Auf
einer der Auswerteschaltung (30) nachgeschalteten
Anzeigeeinheit (28) werden Kenngrößen der
nachzuweisenden Substanz angezeigt und zwar der
Konzentrationsanteil der Substanz in der Gasprobe als
eine erste Kenngröße (29) und die Identität der
Substanz als eine zweite Kenngröße (31).
Claims (6)
1. Verfahren zur Bestimmung von Kenngrößen einer elektrochemisch
umsetzbaren Substanz in einer Gasprobe, welche in einer elektrochemischen
Meßzelle (21) einen sich zeitlich verändernden, von einer Bezugslinie (1) bis zu
einem Maximalwert imax ansteigenden und auf die Bezugslinie (1) wieder
zurückgehenden Sensorstrom i(t) erzeugt, aus welchem in einer
Auswerteschaltung (30) der Anteil der Substanz in der Gasprobe durch
Integration des Sensorstromes i(t) über der Zeit t aus einer von den
Funktionswerten des Sensorstromes i(t) und der Bezugslinie (1)
eingeschlossenen Fläche I errechnet wird, gekennzeichnet durch die Schritte,
die Fläche I in einzelne oder mehrere Teilintegrale I₁, I₂, I₃, I₄ als Teilflächen der
Fläche I zu unterteilen, wobei das Teilintegral I₁ den Flächeninhalt der
Teilfläche vom Beginn der elektrochemischen Umsetzung über den
Maximalwert imax bis zum Abfall des Sensorstromes auf etwa 75% angibt und
das Teilintegral I₂ sich vom Prozentanteil des Maximalwertes imax des
Sensorstromes i(t) von etwa 75% bis etwa 25% erstreckt und
den Anteil der Substanz in der Gasprobe, als eine erste Kenngröße (29), aus
dem Teilintegral I₃ zu errechnen, welches nach Überschreiten des
Maximalwertes imax diejenige Teilfläche zwischen dem Abfall des
Sensorstromes von einem ersten Prozentanteil auf einen zweiten Prozentanteil
des Maximalwertes ist, welche Teile von I₁ und I₂ beinhaltet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte als ersten
Prozentanteil etwa 90% und als zweiten Prozentanteil etwa 25% des
Maximalwertes imax zu nehmen.
3. Verfahren zur Bestimmung von Kenngrößen einer elektrochemisch
umsetzbaren Substanz in einer Gasprobe, welche in einer elektrochemischen
Meßzelle (21) einen sich zeitlich verändernden, von einer Bezugslinie (1) bis zu
einem Maximalwert imax ansteigenden und auf die Bezugslinie (1) wieder
zurückgehenden Sensorstrom i(t) erzeugt, aus welchem in einer
Auswerteschaltung (30) der Anteil der Substanz in der Gasprobe durch
Integration des Sensorstromes i(t) über der Zeit t aus einer von den
Funktionswerten des Sensorstromes i(t) und der Bezugslinie (1)
eingeschlossenen Fläche I errechnet wird, gekennzeichnet durch die Schritte,
die Fläche I in einzelne oder mehrere Teilintegrale I₁, I₂, I₃, I₄ als Teilflächen der
Fläche I zu unterteilen und die Identifikation der Substanz in der Gasprobe als
eine zweite Kenngröße (31) aus dem Verhältnis der Teilintegrale I₁/I₂ zu bilden,
wobei das Teilintegral I₁ die Teilfläche zwischen dem Beginn der
elektrochemischen Umsetzung und nach Überschreiten des Maximalwertes imax
dem Abfall des Sensorstromes i(t) auf etwa 75% des Maximalwertes imax und
das Teilintegral I₂ die Teilfläche vom Abfall des Sensorstromes i(t) von etwa
75% auf etwa 25% des Maximalwertes imax ist.
4. Verfahren zur Bestimmung von Kenngrößen einer elektrochemisch
umsetzbaren Substanz in einer Gasprobe, welche in einer elektrochemischen
Meßzelle (21) einen sich zeitlich verändernden, von einer Bezugslinie (1) bis zu
einem Maximalwert imax ansteigenden und auf die Bezugslinie (1) wieder
zurückgehenden Sensorstrom i(t) erzeugt, aus welchem in einer
Auswerteschaltung (30) der Anteil der Substanz in der Gasprobe durch
Integration des Sensorstromes i(t) über der Zeit t aus einer von den
Funktionswerten des Sensorstromes i(t) und der Bezugslinie (1)
eingeschlossenen Fläche I errechnet wird, gekennzeichnet durch die Schritte,
die Fläche I in einzelne oder mehrere Teilintegrale I₁, I₂, I₃, I₄ als Teilflächen der
Fläche I zu unterteilen und die Identifikation der Substanz in der Gasprobe, als
eine zweite Kenngröße (31), aus dem Verhältnis von einem relativen
Maximalwert P und dem Teilintegral I₂ nämlich P/(I₂/I) zu bestimmen, wobei P
ein auf den Maximalwert imax von Ethanol bezogener dimensionsloser
Maximalwert ist und das Teilintegral I₂ nach Überschreiten des Maximalwertes
imax zwischen dem Abfall des Sensorstromes i(t) von etwa 75% auf etwa 25%
des Maximalwertes imax zu bilden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite
Kenngröße (31) unter Einbeziehung einer Abklingzeit ta als Zeitspanne zwischen
dem Abfall des Sensorstromes i(t) vom Maximalwert imax von 50% auf
6% gebildet wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung (30) zumindestens
ein Integrator (23) und ein aus dem Amplitudenanstieg von Beginn der
elektrochemischen Umsetzung bzw. dem Amplitudenabfall des Sensorstromes
i(t) auf vorbestimmte Werte 90%, 75%, 25%, 6% des Maximalwertes imax
Integrationsgrenzen t₁, t₂, t₃, t4, t₅ ermittelnder Amplitudendetektor (25)
vorgesehen sind, und daß mittels der Integrationsgrenzen t₁, t₂, t3, t₄, t₅
zumindestens einzelne Teilintegrale I₁, I₂, I₃, I₄ als Teilflächen der Fläche I
gebildet sind.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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