KR20150022929A - 교차 민감도를 고려하여 가스에서 탄화수소 프랙션을 탐지하기 위한 측정 장치 및 방법 - Google Patents

교차 민감도를 고려하여 가스에서 탄화수소 프랙션을 탐지하기 위한 측정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150022929A
KR20150022929A KR20147036787A KR20147036787A KR20150022929A KR 20150022929 A KR20150022929 A KR 20150022929A KR 20147036787 A KR20147036787 A KR 20147036787A KR 20147036787 A KR20147036787 A KR 20147036787A KR 20150022929 A KR20150022929 A KR 20150022929A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
flow
measurement
determining
measuring
Prior art date
Application number
KR20147036787A
Other languages
English (en)
Inventor
마르틴 프리드리히
Original Assignee
베코 테크놀로지스 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 베코 테크놀로지스 게엠베하 filed Critical 베코 테크놀로지스 게엠베하
Publication of KR20150022929A publication Critical patent/KR20150022929A/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0042SO2 or SO3
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/404Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors
    • G01N27/4045Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors for gases other than oxygen
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0059Avoiding interference of a gas with the gas to be measured
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0062General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method or the display, e.g. intermittent measurement or digital display
    • G01N33/0063General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method or the display, e.g. intermittent measurement or digital display using a threshold to release an alarm or displaying means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483Physical analysis of biological material
    • G01N33/497Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
    • G01N33/4975Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath other than oxygen, carbon dioxide or alcohol, e.g. organic vapours
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0037NOx
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/004CO or CO2
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

본 발명은 측정 가스의 측정값과 간섭하는 가스 유동에서의 적어도 하나의 추가 구성물로 인해 발생하는 측정 장치에서의 교차 민감도를 고려하면서, 가스 유동에서 측정값을 판정하는 측정 장치(20)에 관한 것이다. 측정 장치는 측정되는 원 가스 유동(26)을 제 1 측정 가스 유동(38) 및 제 2 측정 가스 유동(39)으로 분할하는 장치, 측정 가스의 함유량에 영향을 미치는 유력 변수를 가변하여 제 2 측정 가스 유동(39)에서 측정 가스 함유량를 변경시키는 장치, 측정값을 판정하기 위한 센서를 구비하는 센서 엘리먼트(22), 측정값을 평가 하는 평가 유닛을 가지고, 제 1 측정 가스 유동(38) 및 변경된 제 2 측정 가스 유동(39)은 교번적으로 센서 엘리먼트(22)에 공급되어 제 1 측정 가스 유동(38)에서 제 1 중간 측정값을 판정하고 제 2 측정 가스 유동(39)에서 중간 측정값을 판정하며, 평가 유닛은 2개의 중간 측정 결과에 기초하여 최종 측정값을 계산한다. 본 발명은 가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 대응 방법에 관한 것이기도 하다.

Description

교차 민감도를 고려하여 가스에서 탄화수소 프랙션을 탐지하기 위한 측정 장치 및 방법{MEASURING APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING THE HYDROCARBON FRACTION IN GASES WHILE TAKING INTO ACCOUNT CROSS-SENSITIVITIES}
본 발명은, 측정되는 가스의 측정값과 간섭하는 가스 유동에서의 적어도 하나의 추가 구성물로 인한 측정 시스템에서 교차-민감도를 고려하여, 가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
교차 민감도란, 측정된 변수 또는 측정값, 즉 측정되는 변수 보다는, 변수들에 대한 측정 장치의 민감도이다. 측정 변수가 아니고 측정값을 통해 측정 시스템에 의해 전달되는 정보에 영향을 미치는 변수는, 유력 변수(influencing variable)로 정의된다. 이는 유력 변수가 변할 때만 측정 변수가 변화한다는 의미이다.
교차 민감도는 또한 예를 들어 가스 센서에서 발생하는 불완전한 선택성을 포괄한다. 이는 종종 탐지될 가스 보다는, 가스 농도에 반응한다.
주요 유력 변수의 예는, 온도, 습도, 대기압, 전기장 또는 자기장이다.
교차 민감도를 고려하거나 교차 민감도에 의해 야기되는 측정에서의 에러를 보정하기 위한 한가지 가능성은 복수의 센서를 제공하여 개별 측정값을 서로 분리하여 판정하고 측정값을 비교하여 보정하는 것이다. 이로 인해 비교적 높은 비용과 상당한 유지 보수가 필요한 측정 장치가 나타난다.
본 발명의 목적은, 측정가스의 측정값에 영향을 미치는 가스 유동에서의 적어도 하나의 추가 구성물로 인한, 측정 시스템에서 방해가 되는 교차 민감도를, 적어도 실질적으로는, 가능하게는 완전히 제거하는, 가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 측정 장치는, 설치될 수 있어야 하고, 에러에 대한 낮은 민감도를 가져야 한다.
상기 목적은, 가스 유동에서 측정값을 판정하는 측정 장치에 의해 달성되며,측정 가스의 측정값와 간섭하는 가스 유동에서의 적어도 하나의 추가 구성물로 인한, 측정 시스템의 교차 민감도를 고려하며,
측정되는 가스의 원 유동(original flow)을 측정 가스의 제 1 유동 및 측정 가스의 제 2 유동으로 나누는 디바이스;
측정 가스 함유량에 영향을 미치는 유력 변수를 가변하여, 측정 가스의 제 2 유동에서 측정 가스 함유량을 가변하는 디바이스;
측정값을 판정하는 센서를 구비한 센서 엘리먼트;
및 측정 변수를 평가하는 평가 유닛을 포함하고,
측정 가스의 제 1 유동 또는 측정 가스의 가변된 제 2 유동은 교번하여 센서 엘리먼트로 공급되어 측정 가스의 제 1 유동에서 제 1 중간 측정값 및 측정 가스의 제 2 유동에서 중간 측정값을 판정하며,
평가 유닛은 두개의 중간 측정 결과에 기초하여 최종 측정값을 계산한다.
본 발명의 목적은, 측정 가스의 측정값와 간섭하는 가스 유동에서 적어도 하나의 추가 구성물로 인한 측정 시스템의 교차 민감도를 고려하여 가스 유동에서 측정 가스 함유량을 판정하는 방법에 의해 달성되며, 이하의 단계들을 포함한다.
- 측정되는 가스의 원 유동을 측정 가스의 제 1 유동 및 제 2 유동으로 분할하는 단계;
- 측정 가스량에 영향을 미치는 유력 변수를 가변하여 측정 가스의 제 2 유동에서 측정 가스 함유량을 가변하는 단계;
- 측정 가스의 제 1 유동 및 측정 가스의 제 2 유동을 교번적으로 센서에 공급하는 단계;
- 측정 가스의 함유량과 간섭하는 추가 구성물의 함유량의 합을 나타내는 측정 가스의 제 1 유동에서 제 1 중간 측정값을 판정하는 단계;
- 간섭하는 추가 구성물의 함유량과 측정 가스의 함유량의 합을 나타내는 측정 가스의 제 2 유동에서 제 2 중간 측정값을 판정하는 단계; 및
- 2개의 중간 측정 결과에 기초하여 최종 측정값을 계산하는 단게를 포함한다.
본 발명에 따르면, 측정되는 가스의 원 유동은 측정 가스의 제 1 유동 및 측정 가스의 제 2 유동으로 분할된다. 원 가스 유동(original gas flow)을 분할하는 것은, 실제 물리적 분할에 의해 달성되는데, 예를 들어, 분리기를 이용할 수 있고, 또는, 예를 들어, 원 가스 유동은 밸브를 이용하여 센서 엘리먼트에 교번적으로 공급될 수 있다.
본 발명은, 교차 민감도로 인해 최종 측정값에 영향을 주는 원 가스 유동에서의 2개의 가스가 존재한다는 가정에 기초한다.
만약, 예를 들어, 원 가스 유동에서 제 1 가스량이 결정되는 경우, 제 2 가스의 존재는 최종 측정값에 영향을 주고, 이로 인해 간섭하는 추가 구성물을 형성한다.
본 발명은 원 가스 유동은 초기에 측정 가스의 2개의 유동으로 분할되고, 측정 가스의 함유량에 영향을 주는 유력 변수를 가변함으로써 측정 가스의 유동 중 하나에 영향을 준다는 개념에 기초한다. 본 방식에서, 하나의 센서 부재만을 사용하여, 상이한 결과를 가져오는 2개의 측정이 실행될 수 있다. 그러나, 측정 가스의 제 2 유동에서 변화가 알려지면, 예를 들어, 측정 가스는 감소되거나 완전히 제거되며, 다음, 실 측정값은 2개의 중간 측정 변수들로부터 계산될 수 있다.
본 발명은, 이산화질소(NO2) 또한 함유하는 측정 가스에서 이산화황(SO2)을 판정하기 위한 측정 장치에 특정하여 적용될 수 있다. 이산화황 센서는 이산화질소와 함께 고도의 교차 민감도를 가진다. 특히 어려운 것은 센서가 대략적으로 두가지 가스에 대해 비슷한 정도의 민감도를 가지는 것인데, 이산화질소에 대한 출려 신호는 음성이다. 따라서, 측정 가스가 똑같은 양의 이산화황과 이산화질소를 팜유한다면, 출력신호는 대략 0이다.
이산화황은 거의 완전히 물에서 용해되고, 가습 엘리먼트를 통과한 이후, 바람직하게는 멤브레인과 함게, 예를 들어 물이 가득찬 중공 섬유 번들의 멤브레인 가습기 통과 후, 거의 완전히 제거된다. 반면, 이산화질소는 물에서 용해되지 않고, 따라서 가습 엘리먼트를 빠져나오면, 여전히 그 전체가 존재한다.
본 발명에 따르면, 측정 가스의 제 1 유동은 센서 부재로 직접 공급되고, 측정 가스의 제 2 유동은 오로지 가습 엘리먼트를 통과한 이후에만 전달된다. 측정 가스의 건조한 제 1 유동과 측정 가스의 습윤한 제 2 유동 간을 스위칭하여, 2개의 상이한 측정 변수가 획득되는데:
1. 건식 측정 가스에서, 이산화질소와 함께 이산화황의 전체 값(제 1 중간 측정값), 이 때 이산화질소는 전체값에서 마이너스 부호를 가짐.
2. 습윤한 가스에 대해, 오로지 이산화황외의 타 가스에 대한 교차 민감도에 대한 값(일반적으로 이산화질소, 제 2 중간 측정값).
다음, 제 2 중간 측정값(반대 부호로, 즉 플러스로)가 제 1 중간 측정값로부터 감해지면(subtracted), 측정 가스의 이산화황 함유량에 대한 실제 최종 측정값이 획득된다.
본 발명의 핵심적인 이점은, 그 중에서도, 측정 가스에서 이산화질소외에 산화황 센서가 교차 단면도를 보여주는 타 가스의 존재가 없다는 가정에 의해, 사실 이산화항 센서가 이산화질소 센서 또는 측정 셀로 이용될 수 있다는 것이다. 따라서, 측정 장치의 작동 기간에 걸쳐 유지 보수와 함께 비용은 상당히 감소될 수 있다.
중공 섬유 멤브레인을 구비한 멤브레인 가습기를 이용하는 가스 가습은, 특히 유리한데, 특히 호흡 가스 측정 분야에서 유리하다. 이와 같은 방식의 멤브레인 가습기는 제조 비용이 비싸지 않고, 장기의 사용기간에 걸쳐 매우 신뢰가능하게 작동한다. 게다가, 낮은 비중을 가진다.
중공 섬유의 번들은 유리하게도 멤브레인 가습기로 진입하기전 연화된 물로 가득차서 멤브레인 가습기에서 석회(황,lime)의 축적을 막고, 예를 들어, 혼합된 베드 카트리지(bed cartridge)를 이용한다.
물 공급은 밸브를 통해 정기적으로 공급될 수 있고, 예를 들어, 대략 10초초간 매시간 마다 개방될 수 있다. 폐수는 배수구로 배출된다.
본 발명에 따라, 가습은 대략 2 bar 과압(over-pressure)에서 실행될 수 있다. 배출구에서 수분 함유량은 2 bar 과압에서 대략 100% 상대습도이다. 주위 압력에 대해 팽창 이후, 상대 습도는 대략 40% 상대습도가 된다.
측정 장치는 하나의 가스, 바람직하게는 외부 압축 가스 용기를 통해 공급되는 2개의 참조 가스에 의해 교정될 수 있다(calibrated). 이득 보정, 옵셋 보정 및 결합된 이득 및 옵셋 보정을 할 수 있다.
교정에 있어서, 측정 가스는 밸브를 통해 스위치 오프되고, 동시에 교정 가스로 작동하는 참조 가스들 중 하나로 스위칭된다. 따라서, 교정 절차시, 습윤 및 건식 참조 가스간의 스위칭이 가능하다.
본 발명을 따르는 바람직한 측정 장치에 있어서, 센서 엘리먼트는 추가적인 센서가 제공되는데, 예를 들어, 이산화질소 및 이산화항 함유량 뿐만 아니라, 일산화탄소, 일산화질소, 이산화탄소, 산소 함유량 또한 판정될 수 있다. 상기 센서들은 또한 참조 가스를 이용하여 교정될 수 있다.
이산화탄소 센서는 습도에 대한 낮은 내성을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따르면, 상기 센서는 오로지 건식 측정 가스에 대해서만 작동한다. 전기화학 가스 센서는 반면, 건조 공기로만 작동되어서는 안되는데, 전해질이 말라버리기 때문이다. 일산화 탄소, 이산화질소 및 산소 센서들은 따라서 습윤 공기와 항상 작동한다. 상기 가스들은 물속에서 용해되지 않기 때문에, 상기 측정값은 습도에 의해 왜곡되지 않는다.
이산화항은 물에서 용해되므로, 가습 엘리먼트를 통과하면, 완전히 가스밖으로 흡수된다. 따라서, 밸브들은 주기적으로 건식 및 습윤 측정 가스 사이에서 스위칭된다. 평균적으로 대략 20% 상대 습도의 측정 가스가 본 실시예에서 센서 엘리먼트에 도달하는데, 작동 수명 기간동안 셀들이 말라버리는 것을 방지하는데 충분하다.
유리하게는, 산소 용적 측정 계산(vol %)이 실행되고, 측정 주위 압력에 의해 부분압 종속성이 보정된다. 이로 인해, 측정에서 정확도가 개선되는데, 측정 셀의 출력 신호(유동 신호)는 산소(O2)의 부분압의 함수이기 때문이다.
게다가, 본발명에 따르면, 산소 용적 측정 계산의 습도에 대한 허용 오차는 측정 주위 습도에 의해 보상된다. 이로 인해, 측정에서 정확도가 개선되는데, 산소 측정 셀의 출력 신호(유동 신호)는 상대적으로 상당히 상대 가스 습도에 종속하기 때문이다.
유리하게는, 측정 장치가, 유난히 긴 수명을 가진 전류적정 리드가 없는 산소 측정 셀을 포함한다. 이것은 또한 일반적으로 사용되는 센서 엘리먼트가 원칙적으로 리드 전극이 산소 측정에 의해 소비되는 갈바닉 리드-에어 셀이기 때문이다. 리드 셀의 수명은 저장 기간 및 저장 환경(공기를 차단하여 저장)뿐만 아니라, 온도 및 산소 부분압에 상당히 종속한다. 전류적정 측정 셀은 이와 같은 불이익을 겪지 않는데, 전해질이 카운터 전극의 반응에 의해 재생성되지 않으므로, 셀은 소모되지 않는다.
본 발명에 따르면, 이산화탄소 용적 계산(vol %) 또한 실행되는데, 부분압의 종속성은 측정된 주위압에 의해 보정된다. 이산화탄소 센서의 작동 원리는 광 NDIR(비분산 적외선) 측정 절차이다. 적외선광의 흡수는 가스 밀도에 의존한다(따라서, 부분압에 의존한다). 주위압력을 측정함으로써, 교정 간격간의 측정 정확도가 개선된다.
본 발명에 따르는 옵셋 보정 기간에서, 산소 측정이외에 전류적정 측정 셀의 TCO(온도 보상 옵셋)은 제 4 전극에 의해 보정된다. 측정에서 요구되는 정확도는 전해질에서 제로 레벨 측정과 셀 측정 최적화에 의해서만 가능하다.
본 발명에 따르는 이득보정기간에서, 작동 온도 범위에서 전류 적정 측정 셀의 TCG(온도 보상 이득)은 교정된다. 이는 컴퓨터에 의해 보정하고 복수의 상이한 온도에 대한 한계내에서 가스 농도를 측정 혹은 교정함으로써 실행된다.팩토리 교정(factory calibration)을 참조하여 측정셀에서 이득을 교정함으로써 보정값은 판정된다. 보정값은 측정셀의 노화 관련 정보를 제공하는데 기여할 수 있고 또한 서비스에 대한 요청이 신속해질 수 있다. 본 방법은 노화가 진행되면서 셀의 상태를 판정할 수 있다는 것을 의미한다. 노화 및 감도 저하에도 불구하고, 이득의 교정 이후에는, 정확한 변수들이 다시 측정될 수 있다. 이 방식으로, 유지보수 간격을 최적화 할 수 있다.
장치에 대한 자기 테스트(self-test)가 정기적으로 실행될 수 있고, 자기 테스트시에는 모든 가스 채널과 체적 유동이 검사된다. 이는 장치에 대한 신뢰성을 향상시키는 중요한 성능 특성이다. 폐쇄된 가스 채널의 경우, 측정 셀은 실제로는 한계를 초과하자마자 경보를 방출하지 않을 것이며, 에러는 공지되지 않는다.
바람직하게는, 가습이 일정하게 감시되고, 가습이 떨어지면, 측정 셀을 보호하기 위해 가스 채널은 스위치 오프되는데, 그렇지 않은 경우 건식 작동의 몇시간 이후 말라버린다. 이와 같은 특징은 또한 장치의 신뢰성을 상승시키는데, 말라버린 측정 셀은 제로 신호를 전달하고, 따라서 경보의 플러스 사운드는 보장되지 않기 때문이다. 또, 건식 작동은 상당한 손상을 가져온다.
본 발명에 따르면, 물탱크를 이용햐여 작동하는 것이 가능하여, 외부 물 공급에 대해 독립적으로 작동할 수 있다. 이상적으로는, 탱크에서 수위가 감시되어 레벨이 너무 낮게 떨어지면 서비스 요청이 촉발된다. 물 공급에 대한 가능성은, 장치 주변에 물공급이 없는 경우, 소비자에게는 설치 비용이 낮아짐을 의미한다.
본 발명에서는, 서비스 간격 또한 감시되어 서비스 요청이 외부로 표시된다. 운영 안전상의 이유로 정기적인 유지 보수는 필수불가결하다. 서비스 간격이 자동적으로 감시되므로, 유지 보수 수행을 망각하여 장치가 고장나는 것은 피할 수 있다.
바람직하게는, 중량에 의한 증기 농도가 측정된다. 바람직한 실시예에서 산화알루미늄 습도 센서에 의해 실행되며, 고분자 습도 센서보다 측정 범위가 상당히 넓다. 따라서, -60C td, f까지 측정 범위 획득이 가능하다. 고분자 센서는 오로지 대략 -40C td, f 까지만 정확한 결과를 보장한다. 고분자 센서의 정확도는 충분하지 않는데, 특히 높은 작동 온도에서는 충분하지 않다.
제 2 참조 가스 연결에 의해, 본 발명에 따르면, 측정 셀의 이득 교정 및 노화에 대한 보상이 가능하고, 더 긴 유지보수 간격이 가능하다.
바람직하게는, 측정 장치는 측정 데이터 기록에 대한 내부 데이터 기록기(logger)가 제공된다. 이는 외부 시스템에 대해 독립적으로 장치에서 이력이 기록됨을 의미한다. 특히 유리한 실시예에서, 외부 이벤트 기록기가 기록 이벤트에 설치된다. 이와 같은 특징은 서비스 간격 사이에 발생한 에러 혹은 감추어진 에러에 대한 분석이 가능함을 의미한다.
본 발명은 이하 수반되는 도면을 참고로 하여 더욱 상세히 기술될 것이다. 도면은 상당히 단순화된 표현으로 유리한 일실시예를 도시하는 것에 지나지 않으며, 본 발명은 이에 제한되지는 않을 것이다.
도면은:
도 1은 본 발명에 따르는 측정 장치의 제 1 단순화된 도식도이며;
도 2는 본 발명에 따르는 측정 장치의 제 2 단순화된 도식도이다.
도 1은 본 발명을 따르는 측정 장치(20)의 핵심 엘리먼트에 대한 도식도이다. 다양한 센서들과 함께 센서 엘리먼트(22)를 포함한다.
원 가스(original gas) 유동(26)은, 밸브(27) 및 가스관의 도움과 함께 측정 가스의 제 1 유동(38) 및 측정 가스의 제 2 유동(39)으로 나누어진다. 실시예에서 도시된 바와 같이, 원 가스 유동(26)은 시간에 따라 분할되고, 2개의 분리된 용적 유동으로 분할하는 것도 가능하다.
측정 가스의 제 1 유동(38)은 센서 엘리먼트(22)에 바로 공급되고, 측정 가스의 제 2 유동(39)은 반면, 초기에 가습 엘리먼트로 공급되고, 바람직하게는 멤브레인 가습기(28)로 공급된다. 멤브레인 가습기(28)는 물 주입구(30) 및 물 배출구(32)를 포함한다. 다음, 가습된 제 2 가스 유동(39)은 센서 엘리먼트(22)에 도달한다. 물 공급은 밸브(27)를 거쳐 주기적으로 제공될 수 있고, 예를 들어, 대략 10초간 매시간 개방될 수 있다. 물의 양은 대략 100mL이다. 연간 소비는 따라서 오직 876 리터이다. 상기 물 양에 대해 적절한 크기의 혼합 베드 카트리지(미도시)가 제공되고 대략 200ml의 체적을 가지기만 하여 상대적으로 작다.
센서 엘리먼트는 다양한 센서들을 포함하는데, 이산화황 센서(SO2 센서, 34), 일산화질소 센서(NO 센서, 36), 이산화질소 센서(NO2 센서, 42), 일산화탄소 센서(CO 센서, 44), 산소 센서(O2 센서, 46), 온도 센서(48) 및 이산화탄소 센서(CO2 센서,50)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 도시된 실시예와 반대로, 측정 가스에서 이산화질소외에 이산화황 센서(34)가 교차 감도를 가지는 타 가스가 존재하지 않는다고 가정하면, 이산화황 센서(34)는 질소 함유량을 또한 판정할 수 있고, 이산화질소 센서(42)는 생략할 수 있다.
이산화질소 센서(42)는 이산화황 센서(34)보다 더 선택적이고 실질적으로 유리한 효과를 제공한다. 오직 가스 오염이 일반적인 압축 공기 유닛에서 사용에 있어서, 또한 교차 단면이 발생하지 않는 것에 대해, 선택성이 절대적으로 필요한 것은 아니고, 따라서 가습 가스 유동에 대한 이산화황 센서(34)에 대한 측정값은 이산화황 측정값의 이산화질소 보상 둘 다 및 이산화질소 측정에 대해 사용될 수 있다. 상기 이벤트에서 요건은 가습 엘리먼트가 모든 이산화황을 제거하는 것이고, 그렇지 않으면 이산화질소 측정값이 이산화황의 잔존량에 의해 왜곡될 것이다. 실험결과들은 실제로 이러한 경우가 발생함을 보여주었다.
측정 가스의 제 1 유동(38)은 이산화황 센서(34), 이산화질소 센서(36) 및 이산화탄소 센서(50)로 공급된다.
측정 가스의 제 2 유동(39)은 이산화황 센서(34), 이산화질소 센서(36) 및 이산화탄소(50)외의 타 센서로 공급된다.
측정 장치(20)는 외부의 압축 가스 용기를 통해 공급되는 2개의 참조 가스 유동(52,54)를 이용하여 교정될 수 있다.
측정 장치(20)는 또한 복수의 유동 제어 밸브(56)가 제공된다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 도 1의 실시와 상이한 점은 이하와 같다.
- 이산화황 센서(34) 및 이산화질소 센서(36)가 교번적으로 건식/습식 작동된다.
- 2차 측정 값에 대한 추가적인 측정 포인트(유동, 압력, 습도)가 존재한다.
- 2/2 밸브 대신, 3/2 밸브가 제공된다.
- 압력 조절기가 원 가스 유동(26)에서 제공된다.
- 과압 밸브(58)가 제공된다.
- 역지밸브(60)가 원 가스 유동(26) 및 물 공급(30)에 제공된다.
상이한 점들은 기술의 안전성을 개선하거나 또는 적용 범위를 확장하기 위해 필수적으로 실제적인 최적화 요소들이다.
본 발명은 상기 실시예로 제한되지 않고, 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이다.

Claims (18)

  1. 측정 가스의 측정값과 간섭하는 가스 유동에서의 적어도 하나의 추가 구성물로 인한, 측정 시스템의 교차 민감도를 고려하는, 가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치(20)에 있어서,
    측정되는 원 가스 유동(26)을 측정 가스의 제 1 유동(38) 및 측정 가스의 제 2 유동(39)으로 분할하는 디바이스;
    측정 가스 함유량에 영향을 주는 유력 변수를 가변하여, 측정 가스의 제 2 유동(39)에서 측정 가스 함유량을 가변하기 위한 디바이스;
    측정값을 판정하기 위한 센서를 구비한 센서 엘리먼트(22);
    측정 변수들을 평가하기 위한 평가 유닛을 포함하고,
    측정 가스의 제 1 유동에서 제 1 중간 측정값을 판정하고 측정 가스의 제 2 유동(39)에서 중간 측정값을 판정하기 위해, 측정 가스의 제 1 유동(38) 또는 측정 가스의 가변된 제 2 유동(39)은 교번적으로 센서 엘리먼트(22)에 공급되며,
    평가 유닛은 2개의 중간 측정의 결과에 기초하여 최종 측정값을 계산하는,
    가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치(20).
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 유력변수를 가변하는 디바이스는, 습도, 온도, 전계 및 자계 그룹으로부터의 값을 가변하는,
    가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치(20).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    의학적 호흡 가스 측정 장치로 제공되는,
    가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치(20).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 엘리먼트(22)는 이산화황 및 이산화질소 함유량을 판정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하고, 이산화황은 측정 가스를 구성하고, 측정 가스 함유량(39)을 가변하는 장치는 , 측정 가스의 제 2 유동(39)에서 이산화황 함유량을 가변하는,
    가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치(20).
  5. 제 4 항에 있어서,
    디바이스는, 측정 가스의 제 2 유동(39)의 습도를 가변하여 이산화황은 측정 가스의 제 2 유동(39)으로부터 제거되는,
    가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치(20).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    측정 가스의 유동(38,39)에 더하여, 센서 엘리먼트(22)에 교정 가스가 공급되는,
    가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치(20).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 엘리먼트(22)는 추가의 상이한 가스들에 대한 함유량을 판정하기 위한 추가 센서를 포함하는,
    가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치(20).
  8. 제 7 항에 있어서,
    센서 엘리먼트(22)는 일산화탄소, 일산화질소,이산화질소, 이산화황, 이산화 탄소 및 산소 함유량을 판정하기 위한 센서를 포함하는,
    가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치(20).
  9. 제 8 항에 있어서,
    이산화항 함유량을 판정하는 센서는 측정 가스의 제 1 유동(38)을 배타적으로 취급하고, 일산화 탄소 및 산소 함유량을 판정하는 센서는 측정 가스의 제 2 유동(39)을 배타적으로 취급하는,
    가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치(20).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항에 있어서,
    측정 가스의 제 2 유동(39)에서 측정 가스 함유량을 가변하는 디바이스는 물이 채워진 중공 멤브레인 섬유의 번들에 의해 형성되는,
    가스 유동에서 측정값을 판정하기 위한 측정 장치(20).
  11. 측정 가스의 측정값과 간섭하는 가스 유동에서의 적어도 하나의 추가 구성물로 인해 발생하는, 측정 시스템에서의 교차 민감도를 고려하여, 가스 유동에서 측정 가스 함유량을 판정하기 위한 방법으로서,
    측정 가스의 원 유동(26)을 적어도 측정 가스의 제 1 유동(38) 및 측정 가스의 제 2 유동(39)으로 분할하는 단계;
    측정 가스의 양에 영향을 미치는 유력 변수를 가변하여, 측정 가스의 제 2 유동(39)에서 측정 가스 함유량을 가변하는 단계;
    교번적으로 센서(22)에 측정 가스의 제 1 유동(38) 및 측정 가스의 제 2 유동(39)을 공급하는 단계;
    측정 가스 함유량과 간섭하는 추가 구성물의 함유량의 합을 나타내는 측정 가스의 제 1 유동(38)에서 제 1 중간 측정값을 판정하는 단계;
    측정 가스의 함유량과 간섭하는 추가 구성물의 함유량의 합을 나타내는 측정 가스의 제 2 유동(39)에서 제 2 중간 측정값을 판정하는 단계;
    2개의 중간 측정 결과에 기초하여 최종 측정값을 계산하는 단계를 포함하는,
    가스 유동에서 측정 가스 함유량을 판정하기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    유력 변수는, 습도, 온도, 전계 및 자계 그룹으로부터 변수인,
    가스 유동에서 측정 가스 함유량을 판정하기 위한 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    측정될 측정값은 이산화황 함유량이고, 간섭 구성물은 이산화질소인,
    가스 유동에서 측정 가스 함유량을 판정하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    간섭하는 유력 변수에서 가변은 측정 가스의 제 2 유동(39)의 습도에서 상승을 일으켜 이산화황은 측정 가스의 제 2 유동(39)으로부터 제거되는,
    가스 유동에서 측정 가스 함유량을 판정하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    최종 이산화황 측정 결과의 계산은 제 1 측정결과로부터 제 2 측정 결과를 감하여 획득되고, 두 개의 측정 결과는 이산화황 및 이산화질소 함유량의 합에 의해 각각 형성되는,
    가스 유동에서 측정 가스 함유량을 판정하기 위한 방법.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 항에 있어서,
    가스 유동은 의학 장치로부터 호흡 가스 유동인,
    가스 유동에서 측정 가스 함유량을 판정하기 위한 방법.
  17. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    측정 가스의 유동(38,39)을 대신하여, 교정 가스가 균일하게 공급되는,
    가스 유동에서 측정 가스 함유량을 판정하기 위한 방법.
  18. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    일산화탄소, 일산화질소, 이산화탄소 및 산소 함유량은 판정되고, 이산화황 함유량은 측정 가스의 제 1 유동(38)에서 배타적으로 판정되고, 일산화탄소 및 산소 함유량은 측정 가스의 제 2 유동(39)에서 배타적으로 판정되는,
    가스 유동에서 측정 가스 함유량을 판정하기 위한 방법.







KR20147036787A 2012-05-30 2013-05-29 교차 민감도를 고려하여 가스에서 탄화수소 프랙션을 탐지하기 위한 측정 장치 및 방법 KR20150022929A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012010613 2012-05-30
DE102012010613.0 2012-05-30
PCT/EP2013/061130 WO2013178714A1 (de) 2012-05-30 2013-05-29 Messgerät und verfahren zum erfassen des kohlenwasserstoffanteils in gasen unter berücksichtigung von querempfindlichkeiten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150022929A true KR20150022929A (ko) 2015-03-04

Family

ID=48628622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20147036787A KR20150022929A (ko) 2012-05-30 2013-05-29 교차 민감도를 고려하여 가스에서 탄화수소 프랙션을 탐지하기 위한 측정 장치 및 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20150136616A1 (ko)
EP (1) EP2856146A1 (ko)
JP (1) JP2015518155A (ko)
KR (1) KR20150022929A (ko)
CN (1) CN104350382A (ko)
BR (1) BR112014029268A2 (ko)
IN (1) IN2014MN02226A (ko)
WO (1) WO2013178714A1 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10234417B2 (en) * 2016-02-02 2019-03-19 Msa Technology, Llc Sensor interrogation with fast recovery
CN106770523A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 聚光科技(杭州)股份有限公司 空气中多组分气体浓度检测装置及方法
US11300552B2 (en) 2017-03-01 2022-04-12 Caire Diagnostics Inc. Nitric oxide detection device with reducing gas
US20180271406A1 (en) * 2017-03-27 2018-09-27 Spirosure, Inc. Combined Sensor Apparatus for Breath Gas Analysis
DE102019120446A1 (de) * 2019-07-29 2021-02-04 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Verfahren zur Korrektur von zwei Messwerten von jeweils verschiedener Analysenmessgeräte sowie Messstelle zum Ausführen des Verfahrens
US11828210B2 (en) 2020-08-20 2023-11-28 Denso International America, Inc. Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction
US11881093B2 (en) 2020-08-20 2024-01-23 Denso International America, Inc. Systems and methods for identifying smoking in vehicles
US11636870B2 (en) 2020-08-20 2023-04-25 Denso International America, Inc. Smoking cessation systems and methods
US11760170B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Olfaction sensor preservation systems and methods
US11813926B2 (en) 2020-08-20 2023-11-14 Denso International America, Inc. Binding agent and olfaction sensor
US11932080B2 (en) 2020-08-20 2024-03-19 Denso International America, Inc. Diagnostic and recirculation control systems and methods
US11760169B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Particulate control systems and methods for olfaction sensors

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3558283A (en) * 1967-06-09 1971-01-26 Mine Safety Appliances Co Determination of reactive hydrocarbons in air
US3622488A (en) * 1968-09-09 1971-11-23 Dynasciences Corp Apparatus for measuring sulfur dioxide concentrations
US4265714A (en) * 1980-03-24 1981-05-05 General Electric Company Gas sensing and measuring device and process using catalytic graphite sensing electrode
JPS6336265Y2 (ko) * 1980-12-26 1988-09-27
US4388411A (en) * 1981-04-29 1983-06-14 Hewlett-Packard Company Apparatus and method for detecting fluid
JPH02212766A (ja) * 1989-02-13 1990-08-23 Shimadzu Corp O↓2換算排ガス演算装置
DE4005761A1 (de) * 1990-02-23 1991-08-29 Draegerwerk Ag Messgeraet zum nachweis von gasen mit einem elektrochemischen sensor und variabler diffusionssperre
JP2541419B2 (ja) * 1992-03-30 1996-10-09 株式会社島津製作所 燃焼排ガス測定装置
DE19612706A1 (de) * 1996-03-29 1997-10-02 Sick Ag Meßvorrichtung sowie Verfahren für deren Betrieb
DE19636415B4 (de) * 1996-09-07 2007-12-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktionsweise eines Kohlenwasserstoffsensors für eine Brennkraftmaschine
DE19732546C1 (de) * 1997-07-29 1998-12-17 Draegerwerk Ag Gasdetektionssystem mit austauschbaren Gassensoren
JP4153658B2 (ja) * 2000-11-28 2008-09-24 三菱重工業株式会社 NOx及びNH3同時分析装置及び方法
JP2004085581A (ja) * 2003-10-24 2004-03-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 煙道排ガス中のNOx分析装置
US20070240987A1 (en) * 2006-04-14 2007-10-18 Nair Balakrishnan G Apparatus and Method for Measuring Nitric Oxide in Exhaled Breath
DE102006035173A1 (de) * 2006-07-06 2008-01-17 Woelke Industrieelektronik Gmbh Verfahren zur Korrektur von mittels eines Gasmessgerätes gewonnenen Konzentrations-Messwerten
DE102009004278A1 (de) * 2009-01-05 2010-07-15 Synthesechemie Dr. Penth Gmbh Messgerät für geringe Kohlenwasserstoffkonzentrationen
US9128061B2 (en) * 2009-02-18 2015-09-08 Beko Technologies Gmbh Measuring device and method for detecting the hydrocarbon content in gases
DE102011055001A1 (de) * 2011-11-02 2013-05-02 Hygrosens Instruments GmbH Messgerät und Verfahren zum Erfassen des Kohlenwasserstoffanteils in Gasen

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015518155A (ja) 2015-06-25
CN104350382A (zh) 2015-02-11
IN2014MN02226A (ko) 2015-07-17
WO2013178714A1 (de) 2013-12-05
EP2856146A1 (de) 2015-04-08
US20150136616A1 (en) 2015-05-21
BR112014029268A2 (pt) 2017-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150022929A (ko) 교차 민감도를 고려하여 가스에서 탄화수소 프랙션을 탐지하기 위한 측정 장치 및 방법
US10213629B2 (en) End of service life indicator for a respirator
KR20110117137A (ko) 공기 또는 압축 공기 내의 오일, 탄화수소, 및 산화 가능한 가스의 함량을 측정하기 위한 측정 장치 및 측정 방법
CN104956221A (zh) 用于测量残留油的装置
Ingimundarson et al. Model-based detection of hydrogen leaks in a fuel cell stack
US9128045B2 (en) Electrochemical sensor with zero calibration feature and method of calibrating
RU2413935C1 (ru) Гигрометр
JP2022506938A (ja) 燃料電池の排気ガス成分の質量流量の算出
US20220136994A1 (en) Apparatus, method and sensor for measuring gas concentration
CN111896590A (zh) 一种传感器装置及其自校准方法和系统
CN102928485A (zh) 自标定电化学气体传感器
JP5734109B2 (ja) 測定装置および測定方法
CN102636614A (zh) 固体和便携式气体检测仪零点漂移修正方法
CN102778445A (zh) 一种标态干基智能分析仪和检测方法
CN111896591A (zh) 一种自校准气敏传感器装置及其校准方法和系统
US6635160B1 (en) Gas sensor
JP6773555B2 (ja) 燃料電池の計測管理に関する方法
JP2019144062A (ja) 判定装置
KR102194876B1 (ko) 축산 유래 기체물질 측정장치 및 데이터 처리 방법
CN202794032U (zh) 一种标态干基智能分析仪
Moore et al. Hydrogen sulfide measurement and detection
KR102448945B1 (ko) Eis 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법, 수명 진단 방법, 및 양불 진단 방법
CN111263884A (zh) 用于探测在流体系统中的泄漏的方法和系统
JP7361607B2 (ja) 気体中に存在する酸素の量を測定するためのデバイス、およびそのような測定デバイスを備える空気分離モジュール
JP5822566B2 (ja) 電気化学式センサの使用方法及び電気化学式センサを用いた警報装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application