FI122007B - Menetelmä ja laite lämpötilariippuvuuksien mittaamiseksi ja menetelmän käyttö mittausvirheiden kompensoimiseen - Google Patents
Menetelmä ja laite lämpötilariippuvuuksien mittaamiseksi ja menetelmän käyttö mittausvirheiden kompensoimiseen Download PDFInfo
- Publication number
- FI122007B FI122007B FI20075096A FI20075096A FI122007B FI 122007 B FI122007 B FI 122007B FI 20075096 A FI20075096 A FI 20075096A FI 20075096 A FI20075096 A FI 20075096A FI 122007 B FI122007 B FI 122007B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- temperature
- sensor
- liquid
- tconst
- ceps
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
- G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
- G01D3/036—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
- G01D3/0365—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves the undesired influence being measured using a separate sensor, which produces an influence related signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/56—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/26—Oils; viscous liquids; paints; inks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/26—Oils; viscous liquids; paints; inks
- G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
- G01N33/2835—Oils, i.e. hydrocarbon liquids specific substances contained in the oil or fuel
- G01N33/2847—Water in oil
Description
MENETELMÄ JA LAITE LÄMPÖTILARIIPPUVUUKSIEN MITTAAMISEKSI JA MENETELMÄN KÄYTTÖ MITTAUSVIRHEIDEN KOMPENSOIMISEEN
Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 mukaista menetelmää, jolla määritetään sensorien lämpötilariippuvuuksien kompensaatioalgoritmien kertoimet indikaattorin asen-5 tamisen aikana.
Kosteuden mittaamisessa ja kalibroinnissa mittausympäristön ja ilmaisinten lämpötiloilla on suuri rooli. Esimerkiksi pienikin erotus ympäristön ja ilmaisimen lämpötilojen välillä voi aiheuttaa virheen, jonka aiheuttaa esimerkiksi sensorin pinnalle kondensoituva vesi.
Sensoreiden lämpötilariippuvuudet riippuvat mitattavasta nesteestä. Esimerkiksi vesimäi-10 sen liuoksen käyttäytyminen on hyvin erilaista kuin öljypohjaisen nesteen käyttäytyminen. Esillä oleva keksintö tarjoaa uuden menetelmä sensorin lämpötilariippuvuuden mittaamiseksi mille tahansa valitulle muuttujalle mille tahansa nesteelle keräten samalla sensorin tuottamaa dataa.
Esimerkiksi, koska suhteellisen kosteuden ja dielektrisen vakion lämpötilariippuvuuksia 15 vaaditaan öljyn laadun mittausten laskuille, yhtälöä voidaan parantaa merkittävästi, kun voidaan käyttää näille sovelluksille ominaisia kertoimia. Edelleen suhteellisen kosteuden lämpötilan kompensoiminen mahdollistaa vesipitoisuuksien määrittämisen öljyn laadun sensoria käyttäen.
FI-julkaisussa 114339 B on kuvattu menetelmää ja laitetta nesteen vesipitoisuuden määrit-20 tämiseksi hyödyntämällä muuttujan lämpötilariippuvuutta. US-julkaisussa 4916940 A on puolestaan kuvattu menetelmä öljyn sisältämän vesimäärän määrittämiseksi hyödyntämällä o dielektrisyysvakiota.
(M
i 9 Fofana et ai. :n julkaisu (Retrofilling conditions of high voltage transformers, Electrical ^ Insulation Magazine, IEEE, vol. 17, nro. 2, s. 17 - 30, maalis-/huhtikuu 2001) sisältää yh-
X
£ 25 tälöitä suhteellisen kosteuden laskemiseksi, to o US-julkaisussa 5614830 A on kuvattu laite öljyn laadun mittaamiseksi.
i^.
o cm Esillä oleva keksintö koskee menetelmää sensorin lämpötilariippuvuuden mittaamiseksi muuttujalle, jonka arvo vaihtelee lämpötilan myötä, mille tahansa nesteelle keräten samalla 2 sensorielementin tuottamaa dataa, jossa menetelmässä nesteen lämpötila vaihtuu ajan myötä.
Menetelmälle on tunnusomaista, että nesteen lämpötilan muuttamisesta ajan myötä keräten samanaikaisesti sensorielementin samanaikaisesti lämpötilan muuttumisen kanssa tuotta-5 maa dataa, ja sensorielementtien eri lämpötiloissa tuottaman datan käyttämisestä määrittämään kertoimia sensorielementin lämpötilanriippuvuuksien kompensaatioalgoritmeille, tuottaen täten korrelaation lämpötilan muutoksen ja muiden mitattujen muuttujien välille.
Erityisemmin, esillä olevan keksinnön menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
10 Esillä olevan keksinnön laitteelle on tunnusomaista se, mikä esitetään patenttivaatimuksen 14 tunnusmerkkiosassa.
Koska sensorien lämpötilariippuvuudet riippuvat myös mitattavasta nesteestä, esillä olevan keksinnön menetelmä mahdollistaa muun muassa yksittäisten kertoimien määrittämisen täsmälleen sille sovellukselle, johon mittausta ollaan asentamassa.
15 Esillä olevan keksinnön etuihin sisältyvät se, että lämpötilasta riippumaton arvo, joka osoittaa vesipitoisuutta, voidaan laskea suhteellisesta kosteudesta (aw) käyttäen lämpötilan kompensoimista. Jos vesipitoisuus (ppm) on tiedossa tietyllä ajanhetkellä, edellä mainittu arvo voidaan vaihtaa vesipitoisuuteen, jolloin ppm-laskut voidaan sisällyttää indikaattoriin.
Kuviot la ja Ib esittävät esillä olevassa keksinnössä käytettyjen mittausjärjestely iden ku-20 viot.
o Kuvio 2 esittää mainittua järjestelyä käyttäen hankitut mittaustulokset, jolloin kuvion 2a 2- graafi saadaan kuvion la järjestelyä käyttävillä mittauksilla ja kuvioiden 2b ja 2c graafit i saadaan kuvion Ib järjestelyä käyttävillä mittauksilla. Kuviossa 2a lämpötila (T) ja suhteel-x linen kosteus (aw) esitetään ajan funktiona, kun taas kuvioissa 2b ja 2c mitattuja laskettu
CL
25 suhteellinen kosteus esitetään lämpötilan funktioina.
σ> o
Kuvio 3 esittää graafiset esitykset suhteellisen kosteuden (aw) ja dielektrisen vakion (C) ° lämpötilariippuvuuksista. Kuviossa 3a suhteellinen kosteus esitetään lämpötilan funktiona, kun sama esitetään kuviossa 3b eri vesipitoisuuksille. Kuviossa 3c dielektrinen vakio esitetään lämpötilan funktiona.
3
Kuvio 4 on kaavio, joka esittää esillä olevan keksinnön menetelmässä vaaditut vaiheet, eli ensimmäisen mittauksen, muutoksen lämpötilassa, toisen mittauksen sekä laskemi-sen/kalibroimisen vaiheen.
Kuvio 5 on piirustus esillä olevan keksinnön tyypillisessä suoritusmuodossa käytetystä 5 ilmaisimesta.
Kuvio 6 on piirustus mittaus- ja kalibrointiratkaisusta, jota käytetään esillä olevan keksinnön tyypillisessä suoritusmuodossa, jolloin kuvio 6a esittää ilmaisimen paikan mittauksen aikana ja kuvio 6b esittää ilmaisimen paikan kalibroimisen aikana.
Keksintö koskee menetelmää, jota käyttäen sensorien lämpötilariippuvuuksien kompensaa-10 tioalgoritmien kertoimet voidaan määrittää indikaattorien asentamisen aikana.
Keksintö koskee myös menetelmän käyttöä kolmoissensorimittauksissa lämpötilan muutosten aiheuttamien mittausvirheiden kompensoimiseen, jossa mitataan lämpötilariippuvuus muuttujalle ja hyödynnetään saadut korrelaatiot mittausvirheiden kompensoimisessa.
Menetelmälle soveltuva laite sisältää ainakin seuraavat osat (kuvio 1): 15 1. mittausilmaisimen 2. nesteastian
Tarkemmin sanottuna laite käsittää seuraavat osat: 3. sensori muuttuj aa varten 4. välineet lämpötilan muuttamiseksi ^ 20 5. lämpötilasensorin o ^ 6. välineet datan kokoamiseksi 7. välineet tarpeellisten kalibraatiokertoimien laskemiseksi
(M
ix Esillä olevan keksinnön tyypillisten suoritusmuotojen mukaisesti laite käsittää edelleen
CL
φ seuraavat yksityiskohdat (kuviot 5 ja 6):
CD
o
LO
^ 25 8. kondensaattorin o ^ 9. aw-sensorin 10. ilmaisimen kannan 11. kalibraatioastian 4 12. pallo venttiilin 13. kiinnitysrakenteen 14. painokahvan 15. pallo venttiilin kahvan 5 16. uran 17. lukitusmutterin 18. suotimen
Sensorit ja välineet laitteen lämpötilan vaihtamiseksi kiinnitetään edullisesti ainakin yhteen mittausilmaisimeen 1, johon kiinnitetään nesteastia 2 (kuvio 1).
10 Suhteellisen kosteuden (aw), dielektrisen vakion tai minkä tahansa muun mitattavissa olevan muuttujan lämpötilariippuvuuksia sekä myös ainakin yhden sensorielementin 3 edellä mainittuihin muuttujiin aiheuttamaa lämpötilariippuvuutta voidaan mitata vaihtamalla järjestelmästä, kuten nesteastiasta 2, otetun nesteen lämpötilaa käyttäen mitä tahansa välineitä lämpötilan vaihtamiseksi 4 ja keräämällä samanaikaisesti ainakin yhden sensorielementin 3 15 tuottama data käyttäen mitä tahansa välineitä datan keräämiseksi 6. Täten lämpötilan muutoksen ja muiden mitattujen muuttujien välille saadaan korrelaatio laskemalla käyttäen mitä tahansa välineitä tarpeellisten kalibraatiokertoimien laskemiseksi 7.
Lämmittäminen voidaan suorittaa lämpötilan mittausvastusta käyttäen tai lämmittämi-nen/jäähdyttäminen voidaan tehdä käyttäen erillistä lämmitys/jäähdytys -elementtiä. Eril-20 linen lämmitys/jäähdytys -elementti voidaan kiinnittää mittausilmaisimeen 1 tai nesteasti-an 2 koteloon.
T- Lämpötilariippuvuudet määritetään, kuten kuviossa 4, suorittamalla alustavat mittaukset ° ainakin yhdelle muuttujalle, muuttamalla lämpötilaa, suorittamalla jälleen kerran mittauk- o set ainakin yhdelle muuttujalle ja suorittamalla lopuksi vaaditut laskut/kalibraatiot. Välinen 25 naisesti voidaan suorittaa lisämittausvaiheita.
X
cc
Esillä olevan keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti mitattu muuttuja on suhteellinen to o kosteus (aw). Näihin mittauksiin sovelletaan kenttäkalibraatiomenetelmää. Näytteen suli in o teellinen kosteus voidaan esittää lämpötilariippuvana muuttujana, o
(M
Lämpötilariippuvuudet voidaan esittää minä tahansa funktiona f(T), kuten: 30 aw = f(T) (1)
Esillä olevassa suoritusmuodossa käytetään seuraavaa yhtälöä: 5 aw = exp(a/T + b) (2) jossa aw on suhteellinen kosteus ja T on lämpötila, kun aja b ovat vakioita. Nesteen suhteellisen kosteuden mitatun lämpötilariippuvuuden esimerkki esitetään kuviossa 3a. Vakiot 5 a ja b voidaan johtaa esimerkiksi graafista, kuten kuviossa 3 olevasta, jolloin a lasketaan graafin jyrkkyydestä ja b on suhteellisen kosteuden (aw) arvo, kun T = 0.
Edullisesti mitattujen muuttujien sensorit 3, niitä ympäröivä neste ja lämpötilasensori 5 ovat oleellisesti samassa lämpötilassa, kun valitaan mittauspisteet.
Yllä olevaa yhtälöä (1) käyttäen voidaan määrittää suhde, jota käyttäen eri vesipitoisuudet 10 voidaan tasasuhteuttaa eri lämpötilojen kanssa, jolloin saadaan suhteellisen kosteuden funktio tietyssä lämpötilassa, aw(Tconst), joka funktio riippuu vain vesipitoisuudesta. Käytetty yhtälö voi täten olla: aw(T') = f(T') * [aw(T2) / f(T2)] (3) tai tarkemmin sanottuna: 15 aw(T1) = exp(a / T1 + b) * [aw(T2) / exp(a / T2 + b)] (4) jossa aw on suhteellinen kosteus, T2 on tietty lämpötila, joka on eri kuin T1, ja jolle tiedetään suhteellisen kosteuden arvo, ja a ja b ovat vakioita, jotka johdetaan suhteellista kosteutta lämpötilan funktiona esittävästä graafista, jolloin a johdetaan graafin jyrkkyydestä, kun taas b on aw:n arvo, kun T = 0, joka yhtälö riippuu vain nesteen vesipitoisuudesta.
g 20 Edellä selitettyä kenttäkalibraatiomenetelmää käyttäen voidaan laske nesteen lämpötila- q käyttäytymistä selittävä arvo. Kuviossa 3b esitetään graafisesti nesteen suhteellisen kos- ^ teuden lämpötilariippuvuutta ei vesipitoisuuksilla.
CC
“ Edelleen, kun vesipitoisuus tiedetään tietyssä suhteellisessa kosteudessa ja lämpötilassa,
CD
g voidaan laskea tuntemattoman näytteen vesipitoisuus, kuten esimerkissä 3. Tässä oletetaan, m g 25 että nesteen vesipitoisuus ei muutu merkittävästi lämpötilan muutoksen aikana, o
CM
6
Edelleen esillä olevan keksinnön menetelmässä lämmitys/jäähdytyskapasiteetti, nesteen tilavuus ja lämmönjohtuminen optimoidaan siten, että muutokset lämpötilassa aiheutetaan kohtuullisessa mittauslaitteen asentamista ajatellen.
Esillä olevan keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesti keksinnön menetelmää sovelle-5 taan nesteen kolmoissensorimittauksiin. Kenttäkalibraatiomenetelmää sovelletaan näissä mittauksissa. Mitatut muuttujat ovat suhteellinen kosteus, kuten aiemmassa suoritusmuodossa, dielektrinen vakio ja lämpötila.
Suhteellinen kosteus vakio lämpötilassa, aw(Tconst), määritetään käyttäen yhtälöä (2) ja dielektrisen sensorin lämpötilariippuvuus määritetään käyttäen samankaltaista kenttäkali-10 braatiomenetelmä, kuten edellä.
Kuten edellä, lämpötilariippuvuuksia voidaan esittää minä tahansa funktiona f(T), kuten:
Ceps = f(T) (5)
Esillä olevassa suoritusmuodossa käytetään seuraavaa yhtälöä:
Ceps = a*T + CepsO (6) 15 jossa T on lämpötila, Ceps on kapasitanssi, Cepso on kapasitanssin arvo T = 0:ssa, ja a on vakio, joka johdetaan kapasitanssia lämpötilan funktiona esittävän graafin jyrkkyydestä. Esimerkki nesteen kapasitanssin mitatusta lämpötilariippuvuudesta esitetään kuviossa 3c.
Kuten kuviossa 5 esitetään, ilmaisin 1, jota käytetään tämän suoritusmuodon mittauksille, käsittää tyypillisesti kondensaattorin 8, joka muodostetaan elektrodeilla, dielektrisen vakioi 20 on mittaamiseksi, aw-sensorin 9 asetettuna ilmaisimen 1 alustaan 10. Ilmaisin 1 voi myös o , sisältää välineet lämpötilan 4 muuttamiseksi sekä myös lämpötilasensorin 5 (ei esitetty ? kuviossa 5).
‘'sf
C\J
ir Yhtälöä (6) voidaan esittää myös seuraavassa muodossa, antaen täten kapasitanssin tietyssä
CL
<£> lämpötilassa, Tconst:
CD
o 25 Ceps(Tconst) = Ceps(T) - a*(T - Tconst) (7) o C\l 7 Tälle suoritusmuodolle määritetään arvo Ceps:lle, joka arvo ei riipu lämpötilasta eikä vesi-pitoisuudesta. Täten yhtälö (4) vaihdetaan seuraavaan muotoon, joka esittää korrelaatiofunktion F(aw(Tconst)), muuttujille:
Ceps(Tconst, aw = 0) = Ceps(Tconst) - F(aw(Tconst)) (8) 5 tai yleisemmin:
Ceps(Tconst, aw = 0) = f(Tconst) (9)
Kun korrelaatio on lineaarinen, saadaan verrannollisuuskerroin (a), joka voidaan laskea viivan jyrkkyydestä, kuten kuvion 3c graafin vastaavasta. Täten yhtälö on seuraavassa muodossa: 10 Ceps(Tconst, aw = 0) = Ceps(Tconst) - a*aw(Tconst) (10) jossa aw on suhteellinen kosteus, Ceps on kapasitanssi, Tconst on mitattu lämpötila tietyssä pisteessä ja a on verrannollisuuskerroin, joka johdetaan kapasitanssia lämpö-tilan funktiona esittävän graafin jyrkkyydestä.
Koska muutokset dielektrisessä vakiossa tapahtuvat hitaasti, kertoimet F(aw(Tconst)) voi-15 daan määrittää käyttäen itsekalibraatiota laitteen asentamisen jälkeen, tai ne voidaan määrittää käyttäen kenttäkalibraatio laitetta kahdessa tai useammassa vesipitoisuudessa.
Ilmaisin 1 voidaan kalibroida esimerkiksi kuvioissa 6a ja 6b esitettyä järjestelmää käyttäen. Nämä kuviot kuvaavat ratkaisut, joissa ilmaisin 1 kiinnitetään objektiin, kuten nesteastiaan 2, tyypillisesti putki, joka sisältää mitattavan nesteen, joka on tyypillisesti öljy. Kalibraa-^ 20 tioastia 11 muodostetaan kiinnitysrakenteen 13 pallo venttiilillä 12 siten, että ilmaisin 1 ^ voidaan kalibroida helposti aina tarvittaessa. Kalibroiminen voidaan suorittaa yksinkertai- ^ sesti nostamalla ilmaisin 1 alemmasta sijainnista (kuvio 6a) palloventtiilin 12 ohitse ylem- 0X1 pään sijaintiin (kuvio 6b) käyttäen manuaalista nostokahvaa 14. Pallo venttiiliä 12 voidaan ^ puolestaan käyttää käyttäen palloventtiilin kahvaa 15. Ilmaisimen 1 päässä oleva ura 16 σ> 25 osoittaa ilmaisimen 1 ylemmän sovitusrajan. Jotta ilmaisin 1 saadaan liukumaan helposti, LO .....
ja jotta kiinnitysrakenteesta 13 saadaan vakaa, kiinnitysmutteri 17 täytyy kiristää. Raken-o teella 13 on edelleen suodin 18 kiinnitettynä siihen sensorien 3, 5, 9 suojaamiseksi likaantumiselta.
8
Muutokset sensorin 3 kapasitanssissa voidaan vaihtaa dielektrisiksi vakioiksi mittaamalla näytteiden kapasitansseja tunnetuilla dielektrisillä vakioilla, jolloin saadaan seuraavat korrelaatiot: e(Tconst) = F(Ceps(Tconst)) (11) 5 s(Tconst, aw = 0) = F(Ceps(Tconst, aw = 0)) (12)
Kapasitanssi voidaan vaihtaa dielektrisiksi vakioiksi jo ennen kuin lämpötilariippuvuudet määritetään, tai kuin dielektristen vakioiden lämpötilariippuvuuksia koskevat edellä olevat laskut tehdään tätä ε-dataa käyttäen.
Vesipitoisuudet voidaan laskea, kun dielektriset vakiot £(Tconst, aw = 0) ja s(Tconst) ovat 10 tiedossa, jolloin näiden välinen erotus on yhtä suuri kuin veden aiheuttama ε:η nousu.
e(Tconst) - ε(Τconst, aw = 0) = dc(water) (13) ja edelleen: dc(watcr) / 80 * 10exp6 = vesipitoisuus (ppm:issä) (14)
Korjausfunktio voidaan myös määrittää tämän suoritusmuodon yhtälöille, jolloin tämän funktion kertoimet lasketaan kullekin sensorille käyttäen tunnetun vesipitoisuuden näyttei-15 tä. Tämä voidaan suorittaa tehdaskalibraatiolla tai käyttäen kenttää, kun vesipitoisuudet tiedetään ainakin yhdelle pisteelle tunnetulla ajanhetkellä.
Edellä olevien suoritusmuotojen laskuja voidaan käyttää kolaamaan kaikki mahdolliset virheet, jotka ilmenevät lämpötilan muutosten aiheuttamien mittausten aikana.
Esillä oleva keksintö koskee myös laitetta, jolla samanaikaisesti mitataan sensorin 3 lännet 20 pötilariippuvuutta muuttujalle, jonka arvo vaihtelee lämpötilan myötä, mille tahansa nes- q teelle, ja kerätään sensorin 3 tuottama data. Laite koostuu ainakin yhdestä mittausil- ^ maisimesta 1 ja siihen kiinnitettävästä nesteastiasta 2.
x cc “ Yhden edullisen suoritusmuodon mukaan laite koostuu kahdesta ilmaisimesta 1, joista yhtä co g käytetään lämmittämiseen, kun toista käytetään mittaamiseen. Nesteastia 2 ympäröi mo-
LO
g 25 lempiä ilmaisimia 1.
o c\i
Muun edullisen suoritusmuodon mukaisesti laite koostuu vain yhdestä ilmaisimesta 1, joka asetetaan astiaan 2. Yksi ilmaisin suorittaa sekä lämmittämisen että mittaamisen.
Sen jälkeen kun astia 2 on täytetty öljyllä, se lämmitetään toivottuun lämpötilaan ja mitta uspisteet kerätään jäähtymiskäyrältä.
9
Esimerkit
Esimerkki 1 - mittausjärjestely 1 5 Keksinnön yhdessä mittausjärjestelyssä käytetään kahta ilmaisinta, joista yhtä käytetään lämmittämiseen ja toista käytetään mittaamiseen. Järjestely esitetään kuviossa la. Kuvio 2a esittää mainittua järjestelyä käyttäen hankitut mittaustulokset, joissa lämpötila ja suhteellinen kosteus esitetään ajan funktiona.
Esimerkki 2 - mittausjärjestely 2 10 Keksinnön toisessa mittausj ärj estetyssä käytetään yhtä ilmaisinta, joka ilmaisin asetetaan astiaan, joka täytetään öljyllä, jonka jälkeen astiaa lämmitetään käyttäen ptl00:sta, ja mittauspisteet otetaan jäähtymiskäyrältä. Järjestely esitetään kuviossa Ib, kun kuviot 2b ja 2c esittävät mainittua järjestelyä käyttäen hankitut mittaustulokset, jossa mitattuja ja laskettuja suhteellisia kosteuksia lämpötilan funktioina verrataan. Kuviossa 2b esitetään tilanne, jossa 15 lämmittäminen on jatkunut 300s ja kuviossa 2c esitetään tilanne, jossa lämmittäminen on jatkunut 600s. Jäähtymisnopeus on näissä mittauksissa noin 1,5 astetta/min.
Esimerkki 3 - tuntemattoman näytteen vesipitoisuuden laskeminen
Tapauksessa, jossa tiedetään, että aw = 0,5 ja T = 32°C, vesipitoisuus on 200 ppm. Sitten yhtälöä (2), aw(T' ) = exp(a / T1 + b) * [aw(T2) / exp(a / T2 + b)], käyttäen tehtiin seuraavat 20 laskut tilanteelle, jossa aw = 0.22 ja T = 72°C: δ ™ exp(a / (32 + 273,16) + b) * [aw(72) / exp(a / (72 + 273,16) + b)] = 0,657 δ i ^ ja edelleen:
X
0,657/0,5 * 200 ppm = 262,8 ppm co
CD
O
LO
o o C\l
Claims (15)
1. Menetelmä sensorielementin lämpötilariippuvuuden mittaamiseksi muuttujalle, jonka arvo vaihtelee lämpötilan myötä, mille tahansa nesteelle, jossa menetelmässä nesteen lämpötila muutetaan ajan myötä, 5 tunnettu siitä, että sovelletaan sitä nesteen kolmoissensorimittauksiin, - kerätään sensorielementin tuottama data samanaikaisesti lämpötilan muuttamisen kanssa; tämän jälkeen käytetään sensorielementin eri lämpötiloissa tuottamaa dataa kertoi-10 mien määrittämiseksi sensorielementin lämpötilariippuvuuksien kompensaatioalgo- ritmeille, jolloin saavutetaan korrelaatio lämpötilan muutoksen ja muiden mitattujen muuttujien välille.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitattu muuttuja on suhteellinen kosteus.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sovelletaan kenttäkalibraatiomenetelmää.
4. Patenttivaatimuksen 2 tai patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seuraavaa yhtälöä käytetään kuvaamaan nesteen suhteellisen kosteuden lämpötilariippuvuutta: 20 aw = f(T) (1) ^ jossa aw on suhteellinen kosteus ja T on lämpötila. δ (M
5. Patenttivaatimuksen 2 tai patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu i siitä, että seuraavaa yhtälöä käytetään kuvaamaan nesteen suhteellista kosteutta tietyssä x lämpötilassa, T1: CL g 25 aw(T') = f(T') * [aw(T2) / f(T2)] (3) m I'- o jossa aw on suhteellinen kosteus, T2 on tietty lämpötila, joka on eri kuin T1 ja jolle suhteel- c\j lisen kosteuden arvo on tiedossa.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolme mitattua muuttujaa kolmoissensorimittauksessa ovat suhteellinen kosteus, dielektrinen vakio ja lämpötila.
7. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seu-5 raavaa yhtälöä käytetään kuvaamaan sensorielementin kapasitanssin lämpötilariippuvuutta: Ceps = f(T) (5) jossa Ceps on kapasitanssi ja T on lämpötila.
8. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämmittäminen tai jäähdyttäminen, joka aiheuttaa muutoksen lämpötilassa, voidaan suoritit) taa käyttäen lämpötilan mittausvastusta, tai lämmittäminen/jäähdyttäminen voidaan tehdä käyttäen erillistä lämmitys/j äähdytys -elementtiä.
9. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitattujen muuttujien anturit, niitä ympäröivä neste ja lämpötilasensori ovat oleellisesti samassa lämpötilassa, kun valitaan mittauspisteet.
10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seu- raava korrelaatio voidaan saada dielektrisen vakion ja sensorielementin kapasitanssin muutosten välille: ε(Τ const) = F (Ceps(T const)) (11) jossa F kuvaa korrelaatiofunktiota, ε on dielektrinen vakio, Ceps on kapasitanssi ja Tconst ^ 20 on mitattu lämpötila tietyssä pisteessä. c5j i
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seuraava korre- i ^ laatio voidaan saada vesipitoisuudeltaan tuntemattoman nesteen mittauksessa dielektrisen | vakion j a sensorielementin kapasitanssin muutosten välille: CD g a(Tconst, aw = 0) = F(Ceps(Tconst, aw = 0)) (12) LO N· o g 25 jossa F kuvaa korrelaatiofunktion, ε on dielektrinen vakio, Ceps on kapasitanssi, aw on suhteellinen kosteus ja Tconst on mitattu lämpötila tietyssä pisteessä.
12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesipitoisuudet voidaan laskea, kun dielektriset vakiot s(Tconst, aw = 0) ja g(Tconst) ovat tiedossa, jolloin näiden välinen erotus vastaa veden aiheuttamaa ε:η nousua: e(Tconst) - ε(Τconst, aw = 0) = dr.(vcsi) (13) 5 ja edelleen: Ffdg(vesi)) = vesipitoisuus (ppm:nä) (14)
13. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mukaisen menetelmän käyttö kolmoissensorimitta-uksissa lämpötilan muutosten aiheuttamien mittausvirheiden kompensoimiseen, jossa mitataan lämpötilariippuvuus muuttujalle ja hyödynnetään saadut korrelaatiot mittausvirheiden kompensoimisessa.
14. Laite kolmoissensorimittauksiin, joka soveltuu samanaikaiseen sensorin lämpötilariip puvuuden mittaamiseen muuttujalle, jonka arvo vaihtelee lämpötilan myötä, millä tahansa nesteelle, ja sensorin tuottaman datan keräämiseen, joka laite käsittää - sensorin (3) muuttujalle, ja - nesteastian (2), 15 tunnettu siitä, että se käsittää myös - kaksi ilmaisinta (1), joista yksi soveltuu käytettäväksi lämmittämiseen ja toinen soveltuu käytettäväksi mittaamiseen, joiden ilmaisimien (1) ympärille nesteastia (2) on kiinnitetty, - välineet lämpötilan muuttamiseksi (4), 20. lämpötilasensorin (5), - välineet datan keräämiseksi (6), ja - välineet tarpeellisten kalibraatiokertoimien laskemiseksi (7). δ CM 2-
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää ilmaisimet o 4- (1), jotka on asetettu nesteastiaan (2), joka on täytetty öljyllä. CM £ 25 to 05 O LO 1^ o o CM
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20075096A FI122007B (fi) | 2007-02-12 | 2007-02-12 | Menetelmä ja laite lämpötilariippuvuuksien mittaamiseksi ja menetelmän käyttö mittausvirheiden kompensoimiseen |
| EP08151166.9A EP1956343A3 (en) | 2007-02-12 | 2008-02-07 | Method and device for compensating temperature dependencies |
| US12/068,718 US7706997B2 (en) | 2007-02-12 | 2008-02-11 | Method and device for compensating temperature dependencies |
| JP2008030733A JP5478022B2 (ja) | 2007-02-12 | 2008-02-12 | 温度依存性を補償する方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20075096A FI122007B (fi) | 2007-02-12 | 2007-02-12 | Menetelmä ja laite lämpötilariippuvuuksien mittaamiseksi ja menetelmän käyttö mittausvirheiden kompensoimiseen |
| FI20075096 | 2007-02-12 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20075096A0 FI20075096A0 (fi) | 2007-02-12 |
| FI20075096A FI20075096A (fi) | 2008-08-13 |
| FI122007B true FI122007B (fi) | 2011-07-15 |
Family
ID=37832247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20075096A FI122007B (fi) | 2007-02-12 | 2007-02-12 | Menetelmä ja laite lämpötilariippuvuuksien mittaamiseksi ja menetelmän käyttö mittausvirheiden kompensoimiseen |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7706997B2 (fi) |
| EP (1) | EP1956343A3 (fi) |
| JP (1) | JP5478022B2 (fi) |
| FI (1) | FI122007B (fi) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7528342B2 (en) | 2005-02-03 | 2009-05-05 | Laserfacturing, Inc. | Method and apparatus for via drilling and selective material removal using an ultrafast pulse laser |
| US10816498B2 (en) | 2017-05-30 | 2020-10-27 | Raymond Hoheisel | Humidity sensor and related methods |
| CN114324501A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 中国科学院半导体研究所 | 湿度传感器的动态补偿方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2807956A (en) * | 1953-06-17 | 1957-10-01 | Doble Eng | Measurement of water in fluids |
| DE3340207A1 (de) * | 1983-11-07 | 1985-05-15 | WTW Wissenschaftlich-technische Werkstätten GmbH, 8120 Weilheim | Verfahren zur automatischen erfassung der temperaturabhaengigkeit von messsignalen |
| US4916940A (en) * | 1988-07-05 | 1990-04-17 | Mougne Marcel L | Method and apparatus for measuring and calculating bulk water in crude oil |
| US4891969A (en) * | 1988-07-07 | 1990-01-09 | Wayland J Robert | Oil/water ratio measurement |
| US5247467A (en) * | 1989-08-16 | 1993-09-21 | Hewlett-Packard Company | Multiple variable compensation for transducers |
| DE4002792A1 (de) * | 1990-01-31 | 1991-08-01 | Teves Gmbh Alfred | Vorrichtung zur ermittlung der beschaffenheit einer druckuebertragungsfluessigkeit |
| US5614830A (en) * | 1991-12-11 | 1997-03-25 | Computational Systems, Inc. | Oil monitor with magnetic field |
| FI96640C (fi) * | 1993-08-23 | 1996-07-25 | Vaisala Oy | Menetelmä suhteellisen kosteuden mittaamiseksi, etenkin radiosondeissa |
| FI110287B (fi) * | 1999-06-17 | 2002-12-31 | Vaisala Oyj | Menetelmä ja laitteisto nesteen vesipitoisuuden mittausta varten |
| FI114339B (fi) * | 2001-05-16 | 2004-09-30 | Vaisala Oyj | Menetelmä ja laite nesteen vesipitoisuuden määrittämiseksi |
-
2007
- 2007-02-12 FI FI20075096A patent/FI122007B/fi not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-02-07 EP EP08151166.9A patent/EP1956343A3/en not_active Ceased
- 2008-02-11 US US12/068,718 patent/US7706997B2/en active Active
- 2008-02-12 JP JP2008030733A patent/JP5478022B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20080208503A1 (en) | 2008-08-28 |
| JP5478022B2 (ja) | 2014-04-23 |
| JP2008249689A (ja) | 2008-10-16 |
| FI20075096A0 (fi) | 2007-02-12 |
| EP1956343A2 (en) | 2008-08-13 |
| FI20075096A (fi) | 2008-08-13 |
| EP1956343A3 (en) | 2013-09-11 |
| US7706997B2 (en) | 2010-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Quinn | Primary methods of measurement and primary standards | |
| Scanlon et al. | 3.2. 4 Miscellaneous methods for measuring matric or water potential | |
| US4224565A (en) | Moisture level determination in sealed packages | |
| US11474056B2 (en) | Sensor for determining the thermal capacity of natural gas | |
| FI82554C (fi) | Kalibreringsfoerfarande foer maetning av den relativa halten av gas eller aonga. | |
| Yang et al. | Adaptive calibration of a capacitance tomography system for imaging water droplet distribution | |
| US20110079074A1 (en) | Hydrogen chlorine level detector | |
| Rahman et al. | A novel application of the cross-capacitive sensor in real-time condition monitoring of transformer oil | |
| US8148691B1 (en) | Calibration methodology for NDIR dew point sensors | |
| FI122007B (fi) | Menetelmä ja laite lämpötilariippuvuuksien mittaamiseksi ja menetelmän käyttö mittausvirheiden kompensoimiseen | |
| FI113405B (fi) | Reaaliaikainen mittausmenetelmä | |
| JP2008249689A5 (fi) | ||
| WO2006022750A1 (en) | Method and apparatus for real time monitoring of metallic cation concentrations in a solution | |
| CA2200556C (en) | Sampling and measuring device with calibrating piston | |
| Golnabi et al. | Simultaneous measurements of the resistance and capacitance using a cylindrical sensor system | |
| CN112740032B (zh) | 用于校准具有预浓缩器的流体检测器的方法和装置 | |
| CN114295645B (zh) | 一种工作频率可调的谐振式微波传感器 | |
| Sinka et al. | Pressure-volume-temperature relation for a mixture of monochlorotrifluoromethane and trifluoromethane | |
| RU2408876C1 (ru) | Способ измерения концентрации веществ в средах | |
| Mochizuki et al. | Reproducibility of the boiling point of oxygen and its pressure-temperature relation near 1 atmosphere | |
| Ballico | A technique for in situ measurement of the conductivity of water intriple point of water'cells | |
| US20140116119A1 (en) | Device and Method for Measuring a Quantity of Water in Oil or Oil Products | |
| Yang et al. | Adaptive Calibration of a Capacitance Tomography System for Imaging Water Droplets Distribution | |
| Shen et al. | Simple Rapid Vapor Pressure Micromethod | |
| RU2229105C2 (ru) | Способ определения температуры стенки резервуара |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 122007 Country of ref document: FI |
|
| MM | Patent lapsed |