DE60102837T2

DE60102837T2 - Gassensorkalibrierungssystem

Info

Publication number: DE60102837T2
Application number: DE60102837T
Authority: DE
Inventors: Stephen Gerard Poole FORREST
Original assignee: Zellweger Analytics Ltd
Current assignee: Honeywell Analytics Ltd
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2021-12-12
Also published as: US20070062249A1; US7401493B2; DE60102837D1; ATE264504T1; CN1479869A; AU2002222165B2; ZA200304158B; GB2369888A; JP2004515783A; CA2436831A1; EP1342082B1; GB0030167D0; WO2002048705A3; CN1221804C; US20040074279A1; US7146841B2; AU2216502A; CA2436831C; WO2002048705A2; KR20030074651A

Description

Technisches Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Kalibrieren von Gassensoren, die in Gasdetektionsinstrumenten und Gasanalysatoren (der Ausdruck "Detektor" wird in der vorliegenden Beschreibung für beide Vorrichtungstypen verwendet) verwendet werden, um möglicherweise gefährliche Umgebungen zu detektieren oder zu analysieren, um sicherzustellen, dass die Sensoren genaue Anzeigewerte liefern.
Stand der Technik
Tragbare Gasdetektoren, die elektrochemische Gassensoren enthalten, sind für das Überwachen möglicherweise gefährlicher Umgebungen, zum Beispiel von Bergwerken, Tunneln, Abwasserkanälen und anderen geschlossenen Umgebungen, gut bekannt. Solche Detektoren sind allgemein von dem Typ, bei dem Gas aus der Atmosphäre mit dem Sensor (den Sensoren) innerhalb des Detektors durch Diffusion in Kontakt kommt. Elektronische Schaltungen innerhalb des Detektors wandeln das Ausgangssignal von jedem Sensor in einen Anzeigewert für die Menge des detektierten Gases um. Die Sensorausgabe pro Gasmengeneinheit kann über die Zeit variieren und daher ist eine periodische Kalibration erforderlich, um sicherzustellen, dass der Detektoranzeigewert genau ist. Sicherheitsvorschriften erfordern, dass die Sensoren innerhalb des Detektors für jeden Einsatz, in dem sie in eine möglicherweise gefährliche Umgebung gebracht werden, getestet und entsprechend den Empfehlungen des Herstellers kalibriert werden, und das ist tatsächlich gute kommerzielle Praxis, der jedoch häufig aus Kosten- und Zeitgründen nicht nachgekommen wird.
Zur Zeit werden die Sensoren innerhalb solcher Detektoren kalibriert, indem ein Kalibrationsgas mit bekannter, feststehender Zusammensetzung aus einer Druckgasflasche bei einem vorgegebenen Volumenstrom durch eine lose Rohrleitung zu einer an den Detektor angeklemmten Haube hindurch geleitet wird. Das in den Detektor eintretende Kalibrationsgas verdrängt die Außenluft innerhalb des Detektors, so dass die Umgebung, welcher der Sensor ausgesetzt ist, vollständig aus dem Kalibrationsgas besteht. Überschüssiges Kalibrierungsgas strömt aus der Haube aus und wird in die Atmosphäre abgelassen und somit verschwendet die Prozedur Kalibrationsgas, das teuer ist. Ferner könnte das für die Kalibration erforderliche Gas gefährlich sein, und wenn wesentliche Mengen abgelassen werden, sollte die Kalibration in einer unter Kontrolle stehenden Umgebung durchgeführt werden. Normalerweise wird ein hoher Volumenstrom von etwa 0,5 Liter/Minute verwendet, da ein geringerer Strom infolge von Zug und unkorrekten Einstellungen der Ventile, die den Gasstrom steuern, fehleranfällig ist.
Dem Kalibrationsgas wird es erlaubt, zu fließen, bis die Sensorausgabe einen stationären Zustand erreicht hat. Da das Kalibrationsgas eine bekannte Zusammensetzung aufweist, kann die Verstärkung der Schaltungen innerhalb des Detektors, welche das Ausgangssignal von jedem Sensor in eine Anzeigewert für die detektierte Gasmenge umwandelt, eingestellt werden, um einen korrekten Anzeigewert zu liefern.
Die bekannten Kalibrationsprozeduren sind nicht unkompliziert und die korrekte Einstellung der Ventile, um korrekte Gasvolumenströme zu erreichen und die Einstellung der Einstellwerte in den Detektoren ist eine qualifizierte Arbeit, die eine Ausbildung erfordert und daher wurde eine Kalibration bisher nur peri odisch, normalerweise alle 3 bis 6 Monate, durchgeführt, indem die Detektoren dem Originalhersteller oder einer zugelassenen Service-Vertretung zugesandt wurden. Das erfordert einen Bestand von Ersatzdetektoren zu halten oder einen teuren Besuch am Einsatzort, um die Kalibration auszuführen. Aus diesen Gründen ist die Kalibration teuer gewesen und wurde häufig nicht so oft durchgeführt, wie es die Vorschriften fordern.
US-A-5,239,492 beschreibt ein Kalibrationssystem für Gassensoren innerhalb eines feststehenden Gasdetektors, bei dem die Kalibrationsprozedur durch einen Datenprozessor gesteuert wird. Der Fluss des Kalibrationsgases wird durch elektrisch betätigte Ventile gesteuert, die Steuersignale von dem Datenprozessor empfangen.
US-A-4,854,153 beschreibt eine automatische Gassensor-Kalibrationsvorrichtung, welche den Gassensor zwei verschiedenen Gaskonzentrationen aussetzt, um die Kalibration durchzuführen. Wenn eine Störung in der Gaszufuhr erkannt wird, wird die Kalibration vorzeitig beendet, um Kalibrationszeit einzusparen. Die Kalibrationsvorrichtung steuert die gesamten Kalibrationsmessungen gemäß einem Regime, das durch die Vorrichtung vorgegeben ist und die gemessenen Kalibrationswerte werden in einem Speicher in der Vorrichtung gespeichert.
US-A-5,655,894 beschreibt ein Gassensor-Kalibrationssystem, bei dem das Gas durch. eine Pumpe in das Kalibrationssystem gesaugt wird, wo es durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung dosiert wird.
Die vorliegende Erfindung stellt ein alternatives, schnelleres und kosteneffektiveres Verfahren zum Kalibrieren von Gassensoren zur Verfügung, das schnell am Einsatzort und mit minimaler Ausbildung durchgeführt werden kann. Das macht es praktisch und ökonomisch dem Personal möglich, sich in eine gefährliche Umgebung zu begeben, um für jeden Fall, in dem sie sich in eine solche Umgebung begeben, eine Kalibration durchzuführen, wodurch die Sicherheit erhöht wird.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Kalibrieren wenigstens eines Sensors innerhalb eines tragbaren Gasdetektors zur Verfügung gestellt, wobei der Detektor einen Gaseinlass in Strömungsverbindung mit dem oder jedem Sensor hat, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse aufweist, wobei das Gehäuse enthält:

a) eine Oberfläche zur Anlage gegen einen Detektor,
b) einen Halter zum Halten eines Gasdetektors in Bezug auf das Gehäuse in einer solchen Weise, dass ein Bereich des Detektors, der den Gaseinlass umfasst, gegen die Oberfläche des Gehäuses anliegt, um eine abgedichtete Gasverbindungsstelle zwischen der Oberfläche und dem Detektor zu bilden,
c) einen Anschluss zum Anschließen einer Quelle für unter Druck befindliches Kalibrationsgas an die Vorrichtung,
d) eine Leitung zum Liefern von Kalibrationsgas von dem Anschluss zu der Verbindungsstelle zwischen dem Detektor und dem Vorrichtungsgehäuse,
e) elektrische Anschlüsse innerhalb des Halters zum Herstellen elektrischer Verbindungen zwischen der Vorrichtung und einem innerhalb des Halters gehaltenen Detektor, und
f) eine Durchflusssteuereinrichtung innerhalb der Leitung, um Kalibrationsgas mit einem vorgegebenen Pegel zu der Verbindungsstelle zu liefern, wobei die Durchflusssteuereinrichtung ein elektrisch betätigtes Ventil enthält, das dazu steuerbar ist, den Durchfluss von Kalibrationsgas durch die Leitung mit Hilfe von Ventilsteuersignalen, die von dem Ventil von dem Detektor über die elektrischen Anschlüsse empfangen werden, einzuleiten und zu beenden.

Weil alle Komponenten, die für die Durchführung der Kalibration erforderlich sind, innerhalb eines einzigen Gehäuses untergebracht sind, kann der Abstand zwischen dem sich unter Druck befindlichen Kalibrationsgasanschluss und der Oberfläche zur Anlage an einen Detektor auf einem Minimum gehalten werden, z. B. weniger als 10 cm, bevorzugt weniger als 5 cm, so dass die Größe des Gasraums innerhalb der Vorrichtung, der mit dem Kalibrationsgas gespült werden muss, auf einem Minimum gehalten wird, um Kalibrationsgas zu sparen und um die Kalibration zu beschleunigen.
Der Detektor weist vorzugsweise eine Kalibrationsschaltung zum Kalibrieren der Ausgabe des Detektors auf, damit sie der Zusammensetzung des Kalibrationsgases entspricht.
Die Vorrichtung und der Detektor weisen jeweils elektrische Anschlüsse zum Herstellen von elektrischen Verbindungen zwischen dem Detektor und der Vorrichtung auf, wodurch der Betrieb der Kalibrationsvorrichtung, z. B. der Durchfluss von Gas zu dem Detektor, gemäß den innerhalb des Detektors enthaltenen Befehlen gesteuert werden kann. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung ein elektronisch steuerbares Ventil zum Einleiten und Beenden des Durchflusses von Kalibrationsgas durch die Leitung gemäß den von dem Detektor empfangenen Signalen auf. Auf diese Weise kann die Kalibration automatisch durchgeführt werden, wobei für das Signal von dem Sensor (den Sensoren) innerhalb des Detektors ausreichend Kalibrationsgas zugeliefert wird, um einen stationären Zustand zu erreichen. Da die Kalibration vollständig von dem Detektor gesteuert wird, ist kein spezialisiertes Personal (wenn überhaupt Personal) erforderlich, um die Kalibration durchzuführen.
Die Oberfläche, gegen die der Detektor anliegt, ist vorzugsweise von einer elastischen Dichtung umgeben, um eine gasundurchlässige Dichtung um die Verbindungsstelle zwischen dem Detektor und dem Gehäuse herum zu bilden.
Ein Detektor kann durch einen federvorgespannten Arm oder eine andere mechanische Vorrichtung, die den Detektor gegen die Kalibrationsvorrichtung drückt, gegen die Oberfläche des Gehäuses gedrückt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zum Kalibrieren mindestens eines Sensors innerhalb eines tragbaren Gasdetektors zur Verfügung, der einen Gaseinlass in Strömungsverbindung mit dem oder jedem Sensor hat, wobei das Verfahren eine Vorrichtung verwendet, die ein Gehäuse enthält, das aufweist:

a) eine Oberfläche zur Anlage gegen einen Detektor, um eine abgedichtete Gasverbindungsstelle zwischen der Oberfläche und dem Detektor zu bilden,
b) eine Quelle für unter Druck befindliches Kalibrationsgas, das eine bekannte Konzentration von Gasen enthält, für die der wenigstens eine Sensor empfindlich ist, und
c) eine Leitung zum Liefern von Kalibrationsgas zu der Verbindungsstelle zwischen dem Detektor und dem Gehäuse, wobei bei dem Verfahren:
i) ein Gasdetektor gegen die Oberfläche des Gehäuses gedrückt wird, so dass die Region des Detektors, die den Gaseinlass enthält, gegen die Oberfläche des Gehäuses anliegt,
ii) Kalibrationsgas von der Quelle zu der abgedichteten Gasverbindungsstelle mit einem vorgegebenen Durchsatz fließen gelassen wird,
iii) der wenigstens eine Sensor innerhalb des Detektors kalibriert wird, so dass der Detektor eine Auslese liefert, die der bekannten Konzentration der Gase innerhalb des Kalibrationsgases entspricht, wobei der Detektor den Fluss von Kalibrationsgas zu der abgedichteten Verbindungsstelle startet, den wenigstens einen Sensor innerhalb des Detektors automatisch kalibriert und den Fluss von Kalibrationsgas nach der Kalibration stoppt.

Gemäß diesem Verfahren kann der Detektor den Fluss von Kalibrationsgas starten, den wenigstens einen Sensor innerhalb des Detektors automatisch kalibrieren und den Fluss von Kalibrationsgas nach der Kalibration stoppen.
Der Detektor erzeugt vorteilhafterweise ein Fehlersignal, wenn der Kalibrationsprozess nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit, z. B. einer Minute, abgeschlossen ist oder wenn das Signal von dem wenigstens einen Sensor außerhalb eines vorgegebener Bereichs liegt.
Die vorliegende Erfindung stellt auch einen tragbaren Gasdetektor zur Verfügung.
Durch Reduzieren des Volumens des Gasraums zwischen der Quelle von unter Druck befindlichem Gas und dem Detektor und Bilden einer gasdichten Dichtung zwischen der Kalibrationsvorrichtung und einem Detektor, kann der vorgegebene Volumenstrom des Kalibrationsgases so niedrig sein, wie 0,1 Liter/Minute ±20% und dem Sensor (den Sensoren) gestatten, schnell einen Gleichgewichtswert zu erreichen, welcher den Verbrauch von teurem Kalibrationsgas verringert. Weil der Detektor auch den Fluss von Kalibrationsgas sofort stoppen kann, wenn er detektiert, dass die Sensorausgabe (n) einen stationären Zustand erreicht hat (haben), ist weiterhin für jede Kalibration weniger Kalibrationsgas erforderlich.
Durch Einschließen des Anschlusses zu dem Gaszylinder und des Ausgangs zu dem Sensor in ein einziges Gehäuse der Kalibrationsvorrichtung ist es möglich, die Länge des Gaswegs zwischen der Quelle des Kalibrationsgases und dem Sensor selbst zu verringern, was wiederum bedeutet, dass die Sensorkalibration schnel ler als bisher ausgeführt werden kann, und weil die Kalibration durch den Detektor gesteuert wird, ist kein teures Personal für die Durchführung der Kalibration erforderlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Eine Kalibrationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nun in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die zeigen in
1 eine Perspektivansicht einer Kalibrationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 eine Perspektivansicht der Kalibrationsvorrichtung von 1 in einer anderen Ausgestaltung,
3 eine Perspektivansicht der Kalibrationsvorrichtung der 1 und 2 zusammen mit dem Detektor,
4 eine Querschnittsansicht durch die Vorrichtung in der in 2 dargestellten Ausgestaltung,
5 ein schematisches Schaltbild, welches die Verbindungen zwischen der Kalibrationsvorrichtung und einem Sensor, der kalibriert wird, darstellt, und
6 ein Logikdiagramm, welches den Kalibrationsprozess unter Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung
Zunächst auf 1 bis 3 Bezug nehmend weist die Vorrichtung ein Gehäuse 10 auf, das einen Zylinder 12 mit unter Druck befindlichem Kalibrationsgas enthält, das eine Mischung von den Gasen darstellt, gegenüber denen der Detektor empfindlich ist oder empfindlich sein kann, z. B. Sauerstoff, Kohlenmonoxid, entflammbare Gase und Wasserstoffsulfid in einem inerten Träger, z. B. Stickstoff. Die Gase sind in bekannten, vorgegebenen Konzentrationen vorhanden. Das Gehäuse weist eine Endplatte 14 auf, die herausgeschoben werden kann (siehe 2), wobei sie noch durch einen Arm 16 an dem Hauptgehäuse 10 befestigt bleibt. Wie noch ausführlicher nachfolgend beschrieben wird, ist der Arm 16 durch die Feder 20 federbelastet, um die Endplatte 14 in Richtung auf das Hauptgehäuse zu drücken. Sie kann jedoch in ihrer Lage durch einen Verriegelungsmechanismus verriegelt werden, der durch das Betätigen einer Sperrklinke 18 freigegeben werden kann. Wenn die Endplatte 14 herausgezogen ist, wird sie somit in der in 2 dargestellten offenen Stellung gehalten. Wenn jedoch die Sperrklinke 18 betätigt wird, wird der Verriegelungsmechanismus freigegeben und die Endplatte wird durch eine Feder 20 (siehe 4) in Richtung auf den Hauptgehäusekörper gezogen.
Ein Detektor 22 kann in dem Raum zwischen dem Hauptgehäusekörper 10 und der Endplatte 14 angeordnet werden. Der Detektor weist eine Vorderseite (nicht dargestellt) auf, die einen Einlass (nicht dargestellt) enthält, der es, in normaler Detektionsstellung, erlaubt, dass das Gas aus der Atmosphäre, welches überwacht wird, die Sensoren innerhalb des Detektors 22 durch Diffusion erreicht. Wenn die Sperrklinke 18 freigegeben ist, wird er durch die Endplatte 14 und die Feder 20 in Richtung auf das Hauptgehäuse 10 gedrückt. Die End-Stirnfläche 24 des Hauptgehäuses (gegen die der Detektor gedrückt wird), ist von einer elastischen Dichtung 26 umgeben, so dass die Vorderseite des Detektors, die den Gasdiffusionseinlass (nicht dargestellt) enthält gegen die End-Stirnfläche 24 des Hauptgehäuses gasdicht abgedichtet wird. Die End-Stirnfläche 24 weist die Gaseinlassöffnung 28 und die Gasauslassöffnung 30 auf, die ausführlicher im Zusammenhang mit 4 beschrieben werden.
Nun auf 4 Bezug nehmend, ist der Gaszylinder 12 durch eine bekannte Armatur an eine Leitung 32 angeschlossen, die einen Druck-/Durchflussregler 34 enthält, der einen konstanten Durchfluss von Kalibrationsgas, z. B. mit einer Strömungsmenge von 0,1 Liter pro Minute enthält. Die Leitung weist weiterhin ein Magnetventil 36 auf, das die Leitung in Reaktion auf ein elektrisches Signal, das von einem Mikroprozessor 21 (siehe 5) innerhalb des Detektors empfangen wird, öffnet und schließt. Die Leitung 32 endet in der vorher beschriebenen Einlassöffnung 28.
Im Verlauf der Kalibration wird das bereits innerhalb des Detektors befindliche Gas, z. B. Luft, durch das Kalibrationsgas durch die Auslassöffnung 30 herausgespült. Eine Auslassleitung 38 lässt dieses Gas in die Atmosphäre oder in eine sichere Abgabeumgebung entweichen.
Der Arm 16 enthält weiterhin elektrische Steckverbindungen 40 (von denen nur eine dargestellt ist), die mit entsprechenden Steckverbindungen (nicht dargestellt) innerhalb des Detektors eingreifen. Der Detektor 22 weist einen Mikroprozessor 21 (siehe 5) auf, der die Kalibration steuert, die von der Kalibrationsvorrichtung durchgeführt wird. Die Signale von dem Detektor 22 werden über die Steckverbindungen 40 geleitet, um das Magnetventil 36 zu öffnen und zu schließen. Weiterhin ist ein Mikroschalter 42 mit einer Wippe 41 vorgesehen, der die Schaltkontakte schließt, wenn er durch einen Steg (nicht sichtbar) nach oben an den Arm 16 gedrückt wird. Der Steg ist so an dem Arm positioniert, dass er gegen die Wippe 41 drückt (und damit den Mikroschalter schließt), wenn der Abstand zwischen der Endplatte 14 und der Stirnfläche 24 der Breite des Detektors entspricht. Das bedeutet, dass der Mikroschalter geschlossen ist, wenn sich der Detektor an seinem Platz befindet und gegen die End-Stirnfläche 24 gedrückt wird. Ansonsten ist der Mikroschalter offen. Somit kann der Mikroschalter erkennen, dass ein Detektor korrekt innerhalb der Kalibrationsvorrichtung installiert ist.
Wenn der Detektor 22 innerhalb des Raums 44 zwischen der Endplatte 14 und der Stirnfläche 24 des Hauptgehäuses angeordnet ist, wird die Sperrklinke 18 freigegeben, wodurch es der Feder 20 erlaubt wird, die Endplatte 14 nach links (gesehen in 4) zu drücken und dadurch den Detektor gegen die End-Stirnfläche 24 des Hauptgehäuses zu pressen. Der Gaseinlass des Detektors (nicht dargestellt), der es normalerweise dem Gas aus der Atmosphäre erlaubt, in den Detektor zu diffundieren, um die Sensoren in dem Detektor zu erreichen, ist gegen die End-Stirnfläche 24 abgedichtet, so dass eine gasdichte Dichtung rund um den Gaseinlass des Detektors und die End-Stirnfläche 24 gebildet wird. Die Öffnungen 28 und 30 stehen somit in Strömungsverbindung mit dem Gaseinlass des Detektors. Das durch die Leitung 32 zugeführte Gas fließt somit in den Einlass des Detektors und erreicht die Sensoren innerhalb des Detektors. Gleichermaßen kann das aus dem Detektor ausgespülte Gas über die Öffnung 30 in die Atmosphäre abgelassen werden.
5 zeigt die Anschlüsse zwischen einerseits dem Mikroschalter 42 und dem Magnetventil 36 und andererseits dem Mikroprozessor 24 innerhalb des Detektors 22. Wenn ein Detektor innerhalb des Raums 44 zwischen der Endplatte 14 und der End-Stirnfläche 24 installiert ist, ist der Mikroschalter, wie es vorher beschrieben ist, geschlossen, wodurch eine positive Spannung V von der Schiene 23 über die Kontakte 40 an den Mikroprozessor angelegt wird. Dadurch wird angezeigt, dass ein Sensor korrekt innerhalb des Raums 44 installiert ist. und dass der Arm 16 zurückgezogen ist. Der Mikroprozessor kann dann über die Kontakte 40 Steuersignale zu dem Magnetventil 36 aussenden und die Steuerung des Kalibrationsprozesses übernehmen. Der Benutzer wird jedoch vorher auf einem Bildschirm (nicht dargestellt) gefragt, ob er einen Kalibrationszyklus starten möchte. Er startet den Kalibrationszyklus durch Drücken eines Druckknopfes 46 an dem Hauptgehäuse. Nachdem der Schalter 46 aktiviert ist, wird die gesamte Kalibrationsprozedur von dem Mikroprozessor 21 innerhalb des Detektors 22 übernommen.
Die Kalibrationsprozedur ist dann folgende (Bezug auf 6 nehmend):

1. Die Endplatte 14 wird von dem Hauptgehäuse 10 weggezogen und in einer offenen Stellung verriegelt (Kasten 1).
2. Der Detektor 22 ist innerhalb des Raums 44 angeordnet und die Verriegelung ist freigegeben, um die Endplatte 14 in Richtung auf das Hauptgehäuse und somit den Detektor gegen die Stirnfläche 24 zu drücken (Kasten 2)
3. Der Mikroschalter ist durch den Steg geschlossen, wodurch angezeigt wird, dass der Detektor korrekt installiert ist (Kasten 3). Wenn das nicht der Fall ist, wird ein Fehlersignal gegeben (Kasten 4)
4. Nachdem der Benutzer die Kalibration durch Drücken des Druckknopfes 46 genehmigt hat, sendet der Mikroprozessor 21 über die Kontakte 40 ein Signal zu dem Magnetventil 36, um das Magnetventil 36 zu öffnen und es dem Kalibrationsgas dadurch zu erlauben, von dem Gaszylinder 12 durch das Durchflusssteuerventil 34 mit einem Volumenstrom von etwa 0,1 Liter pro Minute, durch die Leitung 32 und heraus durch die Öffnung 28 in den Einlass des Detektors zu fließen (Kasten 5).
5. Ein Zeitgeber in dem Mikroprozessor wird gestartet, wenn die Kalibration ausgelöst wird (Kasten 6).
6. Die Sensoren innerhalb des Detektors 22 können daher das zugelieferte Gas registrieren und darauf reagieren. Das Kalibrationsgas enthält eine bekannte, feststehende Konzentration von verschiedenen zu detektierenden Gasen, z. B. Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoffsulfid und ein entflammbares Gas, z. B. Butan. Das Gas, das aus dem Inneren des Detektors 22 herausgespült ist, kann über die Öffnung 30 und die Leitung 38 in die Atmosphäre entweichen. Es dauert allgemein etwa 30 Sekunden, um einen stationären Zustand für den Ablesewert zu erreichen.
7. Der Mikroprozessor "liest" die Signale von den Sensoren (Kasten 7) und durchläuft dann eine Schleife (Kästen 7, 8 und 9). Wenn die Schleife das erste Mal durchlaufen ist oder wenn das Signal von einem Sensor nicht dasselbe ist (innerhalb vorgegebener Toleranzen), wie das Signal für die vorhergehende Iteration der Schleife (Kasten 8), wird der Zeitgeber abgefragt (Kasten 9). Wenn die seit dem Start der Kalibration verstrichene Zeit kleiner ist als 60 Sekunden, wird das Signal von den Sensoren erneut gelesen (Kasten 7). Die Schleife wird wiederholt, bis die Signale von den Sensoren einen stabilen Zustand für den Ablesewert erreicht haben oder wenn 60 Sekunden verstrichen sind.
8. Wenn mehr als 60 Sekunden verstrichen sind und kein stabiler Zustand für die Ablesewerte von den Sensoren detektiert sind, wird ein Fehlersignal erzeugt und die Kalibration ist fehlgeschlagen (Kasten 10).
9. Wenn von den Sensoren kein stationärer Zustand für die Ablesewerte innerhalb von 60 Sekunden detektiert wurde, fragt der Mikroprozessor die Größe der Signale von den Sensoren ab (Kasten 11). Wenn sie außerhalb vorgegebener Bereiche liegen, wird ein Fehlersignal erzeugt und die Kalibration ist fehlgeschlagen (Kasten 10).
10. Wenn die Kalibration nicht fehlgeschlagen ist, kalibriert der Mikroprozessor innerhalb des Detektors die Sensoren durch Einstellen der Verstärkung des Detektors, um einen Ablesewert zu erzeugen, der exakt der bekannten Zusammensetzung des Kalibrationsgases entspricht (Kasten 12).
11. Der Detektor 22 wird dann aus der Kalibrationsvorrichtung entfernt (Kasten 13).

Das Fehlersignal (Kasten 10) könnte entweder durch eine Fehlfunktion des Sensors (anzeigend, dass er ausgewechselt werden muss) oder durch verschmutzte Filter innerhalb des Detektors 22 ausgelöst werden. Somit sollte, wenn ein Fehlersignal erzeugt wird, der Filter zuerst gereinigt oder ausgewechselt und die Kalibration erneut gestartet werden. Wenn der Detektor nach der erneuten Kalibration ebenfalls versagt, zeigt das an, dass ein oder mehrere Sensoren ausgewechselt werden sollten. Wenn nach dem Auswechseln der Sensoren der Detektor noch ein Fehlersignal erzeugt, zeigt das eine Störung in dem Detektor selbst an.
Je größer der Volumenstrom des Kalibrationsgases zu dem Detektor ist, desto schneller wird der stationäre Zustand für die Ablesewerte erreicht. Ferner hängt bei niedrigem Volumenstrom des Kalibrationsgases die Größe des Signals von einem Sensor im stationären Endzustand von dem Volumenstrom ab. Bei höheren Volumenströmen (etwa 0,3 bis 0,5 Liter pro Minute oder größer) ist jedoch das Signal des stationären Endzustands von einem Sensor in hohem Maße von dem Volumenstrom unabhängig. Im Stand der Technik sind allgemein Volumenströme von 0,5 Liter/Minute verwendet worden und es wurde vermieden, so geringe Volumenströme, wie 0,1 Liter pro Minute zu verwenden, da, wenn der Volumenstrom des Kalibrationsgases bei einem geringen Volumenstrom verändert worden wäre, die Größe des Reaktionssignals für den stationären Zustand variieren und damit unzuverlässig sein würde. Andererseits ist es erwünscht, einen so geringen Volumenstrom wie möglich zu verwenden, weil sich das erstens mehr dem Normalbetrieb eines Gasdetektors annähert, bei dem das Gas in den Detektor diffundiert und nicht in den Detektor gepumpt wird, und zweitens, weil je geringer der Volumenstrom ist, desto weniger Kalibrationsgas verwendet wird. Wir haben ermittelt, dass durch Verringerung der Länge der Leitung 32 und durch Festklemmen des Detektors gegen die End-Stirnfläche des Gehäuses 10 und durch Unterbringen der gesamten Kalibrationsausrüstung in einem Gehäuse zuverlässige Ablesewerte für die Kalibration eines Gassensors erhalten werden können, selbst bei 0,1 Liter pro Minute.
Es ist zu erkennen, dass die Kalibration einfach und ohne das Ausbilden von Spezialpersonal in etwa einer Minute abgeschlossen und von dem Personal vor dem Eintreten in einen Gefahrenbereich durchgeführt werden kann. Somit kann die Kalibrierung das ungenaue "Testen" des Detektors ersetzen, das lediglich aufzeigt, dass die Sensoren funktionieren, aber nicht anzeigt, dass sie genaue Ablesewerte liefern. Es besteht keine Notwendigkeit, den Detektor zur Kalibration zu versenden oder spezielle Besuche durch ausgebildetes Kalibrationspersonal zu arrangieren. Die Anordnung der Kalibrationsvorrichtung erlaubt weiterhin die Verwendung geringer Volumenströme des Kalibrationsgates, ohne von Zug beeinträchtigt zu werden. Somit stellt die vorliegende Erfindung ein billigeres und sichereres System zum Testen und Kalibrieren von Gasdetektoren vor dem Eintreten in einen Gefahrenbereich zur Verfügung.
Weil der gesamte Kalibrationsprozess durch den Detektor gesteuert wird und nicht durch die Kalibrationsvorrichtung, werden die Kalibrationsdaten in dem Mikroprozessor festgehalten und somit werden die Kalibrationsdaten für jeden Sensor in dem Detektor selbst gespeichert, so dass zum Beispiel das unkorrekte Funktionieren eines Sensors erkannt werden kann und ein Signal erzeugt wird, dass der Sensor ausgewechselt werden sollte. Weiterhin ist durch das Steuern der Kalibrationsvorrichtung durch den Detektor die Kalibrationsvorrichtung relativ einfach und billig herzustellen ist. Der Detektor hat allgemein bereits einen Mikroprozessor für seinen Normalbetrieb und somit macht das Einbeziehen der Software für das Steuern der Kalibration und für das Erfassen der Kalibrationsdaten in den Mikroprozessor den Detektor nicht mehr teurer.
Die Vorrichtung kann auch leicht genug ausgeführt sein, um tragbar zu sein und kompakt genug, dass sie leicht gelagert werden kann. Somit kann sie fertig in der geeignetsten Position für die Kalibration verwendet werden.

Claims

Vorrichtung zum Kalibrieren wenigstens eines Sensors innerhalb eines tragbaren Gasdetektors (22), wobei der Detektor (22) einen Gaseinlass in Strömungsverbindung mit dem oder jedem Sensor hat, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse (10) aufweist, wobei das Gehäuse enthält: a) eine Oberfläche (24) zur Anlage gegen einen Detektor (22), b) einen Halter zum Halten eines Gasdetektors (22) in Bezug auf das Gehäuse in einer solchen Weise, dass ein Bereich des Detektors, der den Gaseinlass umfasst, gegen die Oberfläche (24) des Gehäuses (10) anliegt, um eine abgedichtete Gasverbindungsstelle zwischen der Oberfläche (24) und dem Detektor (22) zu bilden, c) einen Anschluss zum Anschließen einer Quelle für unter Druck befindliches Kalibrationsgas (12) an die Vorrichtung, d) eine Leitung (32) zum Liefern von Kalibrationsgas von dem Anschluss zu der Verbindungsstelle zwischen dem Detektor und dem Vorrichtungsgehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst: e) elektrische Anschlüsse (40) innerhalb des Halters zum Herstellen elektrischer Verbindungen zwischen der Vorrichtung und einem innerhalb des Halters gehaltenen Detektor, und f) eine Durchflusssteuereinrichtung (34, 36) innerhalb der Leitung (32), um Kalibrationsgas mit einem vorgegebenen Pegel zu der Verbindungsstelle zu liefern, wobei die Durchflusssteuereinrichtung (34, 36) ein elektrisch betä tigtes Ventil (36) enthält, das dazu steuerbar ist, den Durchfluss von Kalibrationsgas durch die Leitung (32) mit Hilfe von Ventilsteuersignalen, die von dem Ventil (36) von dem Detektor. (22) über die elektrischen Anschlüsse empfangen werden, einzuleiten und zu beenden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen dem Anschluss und der Oberfläche zur Anlage an einem Detektor weniger als 10 cm beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Abstand weniger als 5 cm beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Durchflusssteuerungsventil (34) der Verbindungsstelle Gas mit einem konstanten Volumenstrom zuführt.
Vorrichtung nach. einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Oberfläche (24) zur Anlage gegen einen Detektor (22) von einer elastischen Dichtung (26) umgeben ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Halter einen federvorgespannten Arm (16) zum Halten eines Detektors (22) und zum Drücken des Detektors gegen die Oberfläche (24) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die eine Quelle für Kalibrationsgas (12) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die einen Detektor (22) enthält, der wenigstens einen Gassensor aufweist, wobei der Detektor (22) einen Mikroprozessor (21) enthält, der im Betrieb Ventilsteuersignale an das Ventil (36) über die elektrischen Anschlüsse senden kann, um das Öffnen und das Schließen des Ventils (36) zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Detektor (22) wenigstens einen elektrochemischen Gassensor aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Detektor eine Kalibrationsschaltung zum Kalibrieren der Ausgabe des Detektors (22) aufweist, damit sie der Gaskonzentration, die in dem Kalibrationsgas überwacht wird, entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, die einen Speicher zum Speichern von Kalibrationsdaten enthält.
Verfahren zum Kalibrieren wenigstens eines Sensors innerhalb eines tragbaren Gasdetektors (22), der einen Gaseinlass in Strömungsverbindung mit dem oder jedem Sensor hat, wobei das Verfahren eine Vorrichtung verwendet, die ein Gehäuse (10) enthält, das aufweist: a) eine Oberfläche (24) zur Anlage gegen einen Detektor (22), um eine abgedichtete Gasverbindungsstelle zwischen der Oberfläche (24) und dem Detektor (22) zu bilden, b) eine Quelle für unter Druck befindliches Kalibrationsgas (12), das eine bekannte Konzentration von Gasen enthält, für die der wenigstens eine Sensor empfindlich ist, und c) eine Leitung (32) zum Liefern von Kalibrationsgas zu der Verbindungsstelle zwischen dem Detektor (22) und dem Gehäuse (10), wobei bei dem Verfahren: i. ein Gasdetektor (22) gegen die Oberfläche (24) des Gehäuses (10) gedrückt wird, so dass die Region des Detektors (22), die den Gaseinlass enthält, gegen die Oberfläche (24) des Gehäuses (10) anliegt, ii. Kalibrationsgas von der Quelle (12) zu der abgedichteten Gasverbindungsstelle mit einem vorgegebenen Durchsatz fließen gelassen wird, und iii. der wenigstens eine Sensor innerhalb des Detektors (22) kalibriert wird, so dass der Detektor (22) eine Auslese liefert, die der bekannten Konzentration der Gase innerhalb des Kalibrationsgases entspricht, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der Detektor (22) den Fluss von Kalibrationsgas zu der abgedichteten Verbindungsstelle startet, den wenigstens einen Sensor innerhalb des Detektors (22) automatisch kalibriert und den Fluss von Kalibrationsgas nach der Kalibration stoppt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Detektor ein Fehlersignal erzeugt, wenn der Kalibrationsprozess nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit abgeschlossen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei der Detektor ein Fehlersignal erzeugt, wenn das Signal von dem wenigstens einen Sensor während der Kalibration außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der vorgegebene Volumenstrom des Kalibrationsgases in den Bereich von 0,08 bis 0,2 Liter/Minute fällt.
Tragbarer Detektor (22) zum Überwachen eines Gases in einer Atmosphäre, wobei der Detektor (22) wenigstens einen Gassensor enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor weiter elektrische Anschlüsse zum Herstellen von elektrischen Verbindungen mit einer Kalibrationsvorrichtung und einen Mikroprozessor (21) aufweist, der dazu in der Lage ist, die Kalibrationsvorrichtung über Signale, die ihm über die Anschlüsse zugeführt werden, zu steuern, um die Zufuhr von Kalibrationsgas zu dem Detektor mit einem vorgegebenen Volumenstrom zu starten und zu beenden.
Detektor nach Anspruch 16, wobei wenigstens ein Sensor ein elektrochemischer Gassensor ist.
Detektor nach Anspruch 16 oder 17, der eine Kalibrationsschaltung enthält, um die Ausgabe des Detektors zu kalibrieren, so dass sie mit der Konzentration des überwachten Gases in dem Kalibrationsgas übereinstimmt.
Detektor nach einem der Ansprüche 16 bis 18, der einen Speicher zum Speichern von Kalibrationsdaten aufweist.