KR20160024953A - 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 샘플링 장비의 정정 기능의 검증 방법에 관한 것으로, a) 펌프 어셈블리(1)를 제공하는 단계로, 펌프 어셈블리는, 주입구(2) 및 배출구(3), 주입구(2)와 배출구(3) 사이에서 연장하는 흐름 채널(4), 흐름 채널(4)을 통해 가스 흐름에 힘을 가하여 흐름 채널(4)을 따라 위치되는 펌프, 흐름 채널(4) 내측에 위치하는 제1질량 유량 센서(6), 흐름 채널(4) 내측의 제1압력을 측정하도록 구성된 제1질량 유량 센서(6) 근방에 위치하는 제1압력 센서(7), 및 흐름 채널(4)의 외측에 위치하는 제2압력 센서(8)를 포함하고, 상기 제2압력 센서(8)는 주위 대기압인 제2압력을 측정하도록 구성되는 것인, 단계, b) 제1압력 및 제2압력 사이의 압력차를 계산하는 단계, c) 압력차를 압력차의 함수로서 질량 유량 출력 신호값의 기-교정된 테이블의 값과 비교하여 질량 유량계로부터 출력 신호의 임의의 오류를 계산하는 단계, 및 d) 계산된 오류값이 기결정된 임계값을 넘으면 계산된 오류값을 포함하는 오류 신호를 제공하는 단계를 포함한다. 본 발명은 상기 방법의 대안예에 관한 것이기도 하다.

Description

샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법{METHOD FOR VERIFYING CORRECT FUCTION OF SAMPLING EQUIPMENT}
본 발명은 일반적으로 샘플링 장비의 정정 기능(correct function)을 검증하기 위한 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 특허청구범위 제1항, 제4항 및 제5항에 규정된 바와 같은 샘플링 장비의 정정 기능을 검증하기 위한 방법에 관한 것이다.
노출된 개인의 건강에 영향을 미치는 공기 중 화합물을 감시하는 것에 대한 명확한 수요가 존재한다. 이러한 화합물의 수준이 충분히 낮은지를 확실히 하기 위해, 정부 단체에 의해 설정된, 직업상 피폭 한계값을 갖는 화합물에 대한 큰 관심이 존재한다. 많은 경우, 어떠한 공기 오염물질이 존재하는지 알려져 있지 않고 이러한 이유로, 이러한 "알려지지 않은" 화합물의 성질에 대해 더욱 자세히 알고 싶어하고 가장 지배적인 화합물의 정체를 드러내는데 관심이 있다. 다른 관심 분야는 공기 중에서 이러한 수준을 감소시키기 위해 측정 효과를 연구 및 확인하는 것, 예를 들어 공기 수준을 제어하기 위해 "실제" 환기 효율이나 다른 측정치를 확인하는 것이다. 이러한 목적을 위한 장치는 압축된 공기 및 호흡 방호 장비의 공기 품질을 감시하는데도 사용될 수 있다. 이러한 장치를 위한 다른 분야의 응용은, 예를 들어 음식에 존재하는 상이한 휘발 성분들의 제어이다. 이러한 화합물들은 만족스러운 품질을 보장하기 위해 원재료를 감시하거나 특정 음식 성분의 악화에 대한 지표(marker)로 사용될 수 있다. 이러한 장치는 다른 화합물들이 음식에 오염되지 않았다는 것을 보장하는데 사용될 수도 있다. 병원에서, 이러한 장치는 예를 들어 마취 가스의 공기 수준을 확인하고 개개인, 환자 또는 다른 사람들이 독성 수준에 노출되지 않았다는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 화학 작용제는 그 존재를 드러내고 개인들에게 노출되지 않았다는 것을 보장하기 위해 확인될 필요가 있는 화합물이다.
환경 분석에서는, 도시, 공공 장소 및 자연에서 공기 품질을 감시할 필요가 있다. 하나의 목적은 통계 연구용 배경 데이터를 얻고 그 수준이 국가 및 국제 단체에서 설정된 수준 이하인지를 확인하는데 있다. 이는 산업 폐기물의 방출이 자연이나 인구밀집 지역에 노출되었는지를 확인하는데도 사용될 수 있다. 얻어진 데이터는 특정 상황을 이해하고 결정하는데 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 만족스러운 고품질 데이터가 요구된다.
기체 및 입자 상으로 발생하는 대기 오염물질의 많은 예들이 있다. 하부 호흡기에 도달할 수 있는 능력을 갖는 입도군(size fractions)에 특히 관심이 있다. 독성학은 이러한 화학 성질 뿐만 아니라 인간 신체의 상이한 표적 기관 상의 분포에 따라 달라진다고 믿기 때문이다. 공기 중에 존재하는 호흡가능한 입자의 노출에 대해 더 많이 알 필요가 있다.
공기 중 화합물을 감시하기 위한 수많은 장치가 존재하고 매우 다양한 기술이 사용된다. 대체적으로, 장치들은 선별 장치와 비-선별 장치로 그룹을 지을 수 있다. 비-선별 장치는 여러 화합물에 대한 반응을 주고 둘 이상의 화합물 사이를 구분짓지 않고 긍정 오류(false positive) 결과를 가져올 수도 있다. 이러한 장치가 저가이기 때문에 오늘날에도 여전히 사용된다. 많은 응용에서, 긍정 오류 결과는, 고가의 측정이 무효한 데이터로 수행되면, 사용자에게 고비용을 야기한다.
선별 장치는 선택된 화합물 또는 화합물 그룹에 대한 특정 반응을 준다. 다른 존재하는 화합물은 결과에 영향을 미치지 않는다. 긍정 오류 결과 빈도는 비-선별 장치 감시와 비교하여 훨씬 적을 것이다. 얻어지는 데이터 품질은 본질적이다. 데이터 품질을 설명하는 일반적 인자로는: 반복성, 재현성, 선형성(절편(intercept)과 배경에 특징이 있는 교정 그래프), 검출 한계 및 정량 한계가 있다. 또한, 다른 화합물의 간섭에 대한 지식도 필수적이다. 특정 화합물은 화합물 자체가 반응을 일으키지 않더라도 결과에 영향을 미칠 수 있다는 것을 언급할 필요가 있다.
현존하는 기구의 종류에는 여러 문제점이 있다. PID(Photo Ionization Detector) 및 FID(Flame Ionization Detector)의 경우, 개별 화합물의 식별이 불가능하다. PID 및 FID 검출기는 휘발성 유기 화합물(VOC)의 합을 측정한다. 적외선 검출기는 간섭 문제에 시달린다. IR 검출기는 다른 간섭 화합물들이 존재하는 경우 저농도에서 VOC를 감시할 때 사용할 수 없다.
GC-PID(예를 들어, Environment s.a.사(www.environnementsa.com)의 VOC71M) 및 GC-DMS 기구(예를 들어, Sionex사, 미국 메사추세츠 베드포드)를 사용하여 직접 감시하는 경우, 부정확한 분석의 정량화 및 식별을 가져온다는 한계가 있고, 교정(calibration) 전후 추가적인 보충이 이루어져야 한다. 존재하는 제품에 대해 분야에서 자동적으로 교정을 수행할 수 없다. 또한, 샘플링 시간과 결정된 농도 사이의 비선형적 관계가 발생한다는 문제점이 있어, 그 양이 교정 범위를 초과하면 장시간 샘플링할 수 없다. 더욱이, 체적이 수집되는 경우, 용적측정의 체적이 교정되고 가능한 주위 온도 및 대기압을 정정할 필요가 있다. 특정 샘플링 체적 컨테이너나 열탈착 방식에 따른 흡수제(흡수제의 경우)의 체적을 샘플링하고 그 후 GC 상에 수집된 화합물을 주입하는 경우, 크로마토그래피 피크는 크로마토그래피의 해상도가 영향을 받는 방식으로 넓어질 것이다.
대기 오염물질, 더욱 정확하게는 폴리우레탄 제품 분석을 위한 샘플링 장치가 국제공개공보 WO 00/75622호에 개시되어 있고, 그 개선형태가 국제공개공보 WO 2011/108981호 및 WO 2007/129965호에 개시되어 있다. 이 간행물에 개시된 샘플링 장치 또는 샘플러는 두 단계 프로세스로 탐색 화학물질을 수집한다. 화학물질의 양이 측정될 유체가 제어된 흐름을 사용하는 샘플링 장치를 통해 펌핑된다. 유체의 기체 상으로 존재하는 관심대상 화학 물질이 튜브 내측에 존재하는 표면에 코팅된 시약을 사용하는 흡수 튜브에 수집된다. 유체 흐름은 흡수 튜브에서 동일한 시약이 침투된 필터를 통해 더욱 펌핑된다. 유체에서 고체 형태 또는 입자에 부착된 화학물질이 필터에 수집된다.
이 영역에서 중요한 파라미터는 검출에 사용하기 위한 장치에서 검출할, 즉 분석할 화합물을 포함하는 기체 흐름이다. 대기 중 화합물을 샘플링하는 동안, 수집된 공기 체적과 샘플의 내용물 사이의 직접적인 상관관계로서, 샘플링 장치를 통해 얻어지는 공기의 양의 체적 및 흐름을 제어 및 로깅(log)할 수 있는 것이 중요하다. 여러 샘플을 동시에 채취하는 것은 3가이 이유, 더욱 구체적으로, 특정 샘플의 정확성을 증가시키고, 오류가 있는 샘플을 검출하고, 상이한 화합물들을 동시에 얻기 위해서도 중요하다. 샘플링 결과를 처리할 때, 샘플이 어떻게 수집되었는지, 시간, 흐름, 온도, 압력 및 습도를 추적할 수 있는 것도 중요하다.
샘플링하는 동안 안정적인 흐름을 유지하도록 존재하는 해결책이 오랜 시간 동안 안정적인 흐름을 유지하고 음장 교정(field calibration)이 필요하다는 것을 나타내지 않는다. 샘플링 속도가 정확하고 시간에 따라 변하지 않는다는 것을 보장하기 위해 샘플링 전후에 유량 속도를 교정할 필요가 있다. 로깅(logging) 기능도 종종 손실된다.
차등 압력 센서가 유량 시스템 배압의 변화가 발생했는지를 나타내는 일부 존재하는 해결책은 이를 보상하기 위해 펌프 제어 신호를 조정한다. 그러나, 이 해결책은 시간에 따라 편류 오류가 일어난다는 것이 증명되었고, 외부 유량계로 교정하는 것이 그 펌프의 특정 유량을 설정하기 위해 요구된다.
다른 존재하는 해결책은 로깅 기능, 로깅된 데이터를 PC로 전달하는 능력, 디스플레이 및 버튼을 통해 흐름을 제어하는 능력을 갖는다. 특정 배압을 유도하는 샘플러가 펌프에 부착된다는 사실 때문에 펌프가 안정적인 흐름을 유지하도록 관리되지 않음에 따라, 이러한 펌프 상의 테스트는 그 사용과 일치하지 않았다.
현존하는 펌프 시스템의 문제는 거기에 포함된 유량 센서들이 유량 센서 전자장비의 온도에 따라 변동을 거듭한다는 것이다. 기체 흐름의 실제 측정을 위해 상이한 기술을 사용하는, 대부분의 흐름 센서는 측정된 흐름에 상응하는 출력 전압 신호를 갖는다. 그러나 출력 신호는 유량 센서에서 전자 부품의 온도에 쉽게 영향을 받는다.
종래 기술의 샘플링을 위한 펌프의 다른 문제점은, 펌프 질량 유량 센서의 교정 및 그 측정 결과가 펌프 센서 및 펌프 엔진의 손상 및 마모로 인해 상대적으로 빠르게 악화된다는 점이다. 펌프는 종종 산업 작업 공간 및 옥외의 거친 환경에서 사용된다.
이러한 관점에서, 대기중 화합물의 상술한 검출을 위한 모니터링 장치용 개선된 펌프 어셈블리, 및 정확한 측정에 필요한 적절한 펌핑 성능을 전달하는 능력을 갖는 펌프에 대한 많은 요구가 있다.
이러한 상황에서, 샘플링 장비, 예를 들어 펌프 어셈블리 및 샘플링 장치, 또는 샘플링에 사용되는 다른 장치의 결함을 자동적으로 검출하는 것에 대한 추가적인 요구도 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위해 현재 상태를 개선하고, 샘플링 장비에서 결함 검출을 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다. 이러한 목적 및 다른 목적은 샘플링 장비의 정정 기능을 검증하는 방법에 의해 이루어지고, 상기 방법은:
a) 주입구와 배출구를 포함하는 펌프 어셈블리를 제공하는 단계로, 흐름 채널이 주입구와 배출구 사이에서 연장하고, 펌프는 흐름 채널을 통해 기체 흐름에 힘을 가하도록 구성된 흐름 채널을 따라 위치되고, 제1질량 유량 센서는 흐름 채널의 내측에 위치되고, 제1압력 센서는 흐름 채널 내측의 제1압력을 측정하도록 구성된 질량 유량 센서 근방에 위치되고, 제2압력 센서는 흐름 채널의 외측에 위치되고, 제2압력 센서는 주위 대기압인 제2압력을 측정하도록 구성된, 단계,
b) 제1압력과 제2압력 사이의 압력차를 계산하는 단계,
c) 압력차의 함수로서 질량 유량 출력 신호값의 기-교정된 테이블의 값과 압력차를 비교하여 질량 유량계의 출력 신호에서 임의의 오류를 계산하는 단계, 및
d) 계산된 오류값이 기결정된 임계값 이상이면 계산된 오류값을 포함하는 오류 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
흐름 채널의 압력과 주위 압력 사이의 차이를 측정하여, 질량 유량 측정에서 유도된 오류가 계산된다. 펌프 어셈블리에 부착된 장비가 없는 경우, 배압이 공지되어 있기 때문에, 제1질량 유량 센서(6)의 출력 신호는 계산된 오류가 기결정된 임계값 이하이면 조정될 수 있다. 결과적인 질량 유량 신호는 압력차의 함수로서, 예를 들어 가중 평균(weighted mean)으로 계산된 질량 유량과 제1질량 유량 센서의 질량 유량 신호의 조합일 것이다. 오류는 펌프 어셈블리의 질량 유량 센서가 특정 압력에서 교정되기 때문에 일어난다. 그러나, 펌프 어셈블리가 외부 장비와 사용될 경우, 접속된 장비로부터의 배압이 펌프 어셈블리의 흐름 채널 내측의 압력이 변하도록 한다. 본 발명의 방법을 사용하여, 이 오류가 측정될 수 있고 그 값이 오류 신호를 통해 제공된다. 오류값을 갖는 오류 신호가 계산된 오류를 보상하기 위해 질량 유량 센서의 출력 신호를 조정하도록 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 펌프 어셈블리는, 질량 유량계에 영향을 미치는 배압값에 관계없이, 정확한 질량 유량을 측정하고 접속되는 장비를 통해 정확한 체적 흐름을 펌핑할 수 있다. 정확한 흐름 측정은 특히 펌프 어셈블리가, 펌프 어셈블리의 사용에 의해 야기되는 기체 흐름을 통해, 샘플링 장치에 접속되는 경우 중요하다.
샘플링 장치는 기체 흐름에서 분석물 샘플링을 위해 사용된다. 예를 들어, 작업 공간이나 공공 장소에서 기체에 해로운 화합물의 농도를 제어하기 위해, 기체 흐름에서 기체 및 입자의 효율적이고 제어된 샘플링이 요구된다. 샘플링 장치는 기체 상에 존재하는 분석물 및/또는 기체 흐름의 입자 상에 존재하는 분석물 사이를 구분할 수 있는 능력을 갖는다. 이러한 구분 능력을 갖는 샘플링 장치는 국제공개공보 WO 00/75622호 및 미국공개특허공보 US2006-0239857호에 개시되어 있고, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
측정되고 펌프를 통해 힘을 받는 기체는, 예를 들어 호흡 공기, 변형된 호흡 공기, 헬륨, 수소, 질소, 산소, 아르곤 및 그 혼합물이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 샘플링 장비의 정정 기능을 검증하기 위한 방법이 제공되고, 그 방법은:
a) 주입구(2) 및 배출구(3), 주입구(2)와 배출구(3) 사이에서 연장하는 흐름 채널(4), 흐름 채널(4)을 통해 기체 흐름에 힘을 가하도록 흐름 채널(4)을 따라 위치하는 펌프, 펌프 동작 속도 센서(11), 흐름 채널(4) 내측에 위치하는 제1질량 유량 센서(6), 흐름 채널(4)의 내측의 제1압력을 측정하도록 구성된 제1질량 유량 센서(6) 근방에 위치하는 제1압력 센서(7), 및 흐름 채널(4)의 외측에 위치하는 제2압력 센서(8)를 포함하고, 제2압력 센서(8)는 주위 대기압인 제2압력을 측정하도록 구성되는, 펌프 어셈블리(1)를 제공하는 단계;
b) 제1질량 유량 센서(7)를 사용하는 질량 유량, 제1압력 센서와 제2압력 센서를 사용하는 차등 압력, 및 펌프 동작 속도 센서(11)를 사용하는 펌프 동작 속도의 3가지 특성 중 어느 하나인 제1특성을 측정하는 단계;
c) 상기 3가지 특성 중 제1특성과는 다른 제2특성을 측정하는 단계;
c) a) 및 b) 단계에서 측정된 특성으로부터 a) 및 b) 단계에서 측정되지 않은 제3특성의 근사값을 계산하는 단계;
d) a) 및 b) 단계에서 측정되지 않은 제3특성을 측정하는 단계;
e) 제3특성의 근사값과 제3특성의 측정값 사이의 차를 계산하는 단계;
f) 계산된 차가 기결정된 값을 초과하면 샘플링 장비가 정확하게 기능하지 않는다는 것을 나타내는 오류 신호를 제공하는 단계를 포함한다. 따라서 오류 신호는 질량 유량, 차등 압력 또는 펌프 동작 속도를 측정하는 센서들 중 적어도 하나가, 즉 유량, 차등 압력, 펌프 동작 속도 사이의 관계("FPS 관계"라고 함)가 고장났다는 것을 나타낸다. 측정 세션에서 이전에 측정된 값, 예를 들어 측정된 1초에서 10분 전까지에 약 5% 이상의 돌발 변이는 기능 불량을 나타낸다. 오류 신호가 공장 교정에서 설졍된 값에서 10% 이상 변이된 오류를 나타내나, 변이가 최근 측정값에서 5% 이하이면, 오류는 펌프 어셈블리의 마모나 손상에 기인할 가능성이 있다. 이러한 오류 종류들은 펌프 어셈블리의 오퍼레이터를 위해 디스플레이되는 것이 바람직하다. 펌프 동작 속도를 사용하는 흐름을 측정하기 위한 능력은 질량 유량 센서 측정 결과가 기대값에 가깝다는 것을 확인하는 기회를 생성한다. 이러한 확인은 바람직하게는 측정 전에 펌프를 시동할 때 이루어져, 측정이 수행되기 전에 기능불량 질량 유량 센서가 검출된다. 위에서 지적한 바와 같이, 예를 들어 기체 오염 측정용 샘플링 장치를 사용하는 측정은 기체에서 오염 농도를 계산할 수 있도록 샘플러를 통해 정확한 유량값이 필요하다. 따라서 기능불량 유량 센서를 갖는 펌프를 사용하여 이루어진 측정은 쓸모 없다. 따라서, 어느 정도의 시간을 소비하는 측정이 수행되기 전에 이러한 오류가 검출되는 것이 필수적이다.
펌프 동작 속도 센서를 통해 펌프 어셈블리가 질량 유량을 측정하는 능력을 가짐에 따라, 주위 압력에 비해 흐름 채널에서 측정된 압력 변이로 보상되면, 이상적인 경우 제1질량 유량 센서와 같이 동일한 값을 생성한다. 제1질량 유량 센서가 정확하지 않으면, 흐름 측정들 사이의 임의의 변이는 흐름 채널과 주위 대기 사이의 압력 차에 기인할 것이다. 따라서 압력차 값은 펌프 동작 속도 센서로 추정된 흐름과 제1질량 유량 센서로 측정된 흐름 사이의 차로 계산될 수 있다. 흐름 채널 내측의 제1압력 센서와 주위 압력 센서로 측정된 바와 같이, 측정된 압력이 계산된 압력차와 다를 경우, 압력 센서들 중 하나가 손상되었을 수 있다. 이어서 펌프 어셈블리의 오퍼레이터에게 경고가 제공될 수 있다. 동작 속도는 펌프 엔진의 회전 속도일 수 있다. 로타리 펌프의 경우, 회전 속도는 펌프 로터의 회전 속도일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 샘플링 장비의 정정 기능을 검증하기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법은:
a) 주입구(2) 및 배출구(3), 주입구(2)와 배출구(3) 사이에서 연장하는 흐름 채널(4), 흐름 채널(4)을 통해 기체 흐름에 힘을 가하도록 흐름 채널(4)을 따라 위치하는 펌프, 펌프 동작 속도 센서(11), 펌프의 파워 소비를 측정하는 펌프 전류 소비 센서(16), 흐름 채널(4)의 내측에 위치하는 제1질량 유량 센서(6), 흐름 채널(4) 내측의 제1압력을 측정하도록 구성되는 제1질량 유량 센서(6) 근방에 위치하는 제 1압력 센서(7), 및 흐름 채널(4)의 외측에 위치하는 제2압력 센서(8)를 포함하고, 제2압력 센서(8)는 주위 대기압인 제2압력을 측정하도록 구성된, 펌프 어셈블리(1)를 제공하는 단계;
b) 펌프 전류 소비 센서(16)를 사용하는 펌프 전류 소비, 제1압력 센서와 제2압력 센서를 사용하는 차등 압력, 및 펌프 동작 속도 센서(11)를 사용하는 펌프 동작 속도로 구성되는 3개의 특성 중 어느 하나인 제1특성을 측정하는 단계;
c) 3개의 특성 중 제1특성과 다른 제2특성을 측정하는 단계;
d) a) 및 b) 단계에서 측정된 특성으로부터 a) 및 b) 단계에서 측정되지 않은 제3특성의 근사값을 계산하는 단계;
e) a) 및 b) 단계에서 측정되지 않은 제3특성을 측정하는 단계;
f) 제3특성의 근사값과 제3특성의 측정값 사이의 차이를 계산하는 단계;
g) 계산된 차이가 기결정된 값을 초과하면 샘플링 장비가 정확하게 기능하지 않는다는 것을 나타내는 오류 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
따라서, 오류 신호는 차등 압력, 펌프 전류 소비 또는 펌프 동작 속도를 측정하는 센서들 중 적어도 하나가, 즉 펌프 전류 소비, 차등 압력, 펌프 동작 속도 사이의 관계("CPS 관계"라고 함)가 기능불량이라는 것을 나타낸다. 측정 세션에서 이전에 측정된 값, 예를 들어 측정된 1초에서 10분 전까지에 약 5% 이상의 돌발 변이는 기능 불량을 나타낸다. 오류 신호가 공장 교정에서 설졍된 값에서 10% 이상 변이된 오류를 나타내나, 변이가 최근 측정값에서 5% 이하이면, 오류는 펌프 어셈블리의 마모나 손상에 기인할 가능성이 있다. 이러한 오류 종류들은 펌프 어셈블리의 오퍼레이터를 위해 디스플레이되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상술한 방법(FPS 및 CPS 관계들과 관련된 방법)은:
a) FPS 관계와 관련된 방법이 오류 신호를 제공하고 CPS 관계와 관련된 방법도 오류 신호를 제공하면, 압력 센서 또는 펌프가 손상되었다는 것을 나타내는 제3오류 신호를 제공하는 단계;
b) FPS 관계와 관련된 방법이 오류 신호를 제공하나 CPS 관계와 관련된 방법은 오류 신호를 제공하지 않으면, 불확실한 유량 측정을 나타내는 제4오류 신호를 제공하는 단계; 및
c) FPS 관계와 관련된 방법이 오류 신호를 제공하지 않으나 CPS 관계와 관련된 방법이 오류 신호를 제공하면, 펌프에 오류를 나타내는 제5오류 신호를 제공하는 단계를 더 포함한다.
질량 유량 센서를 사용하는 질량 유량을 측정하고, 펌프 동작 속도로 유량을 추정하고, 차등 압력을 측정하고 펌프 전류 소비를 사용하여 차등 압력을 추정하여, 측정 오류를 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 센서가 기능불량인지를 결정할 수 있다. 즉, FPS 관계와 CPS 관계를 결합하여, 오류의 원인인 센서를 결정할 수 있고 사용자에게 나타내거나 추후 평가를 위해 로깅(log)할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 펌프 어셈블리는 주입구 필터 및 배출구 필터를 더 포함하고, 상기 방법은 계산된 압력차가 기결정된 값 이하이면 오류 신호를 제공하는 단계를 더 포함하여, 펌프 어셈블리의 주입구나 배출구 필터가 파손된 것을 나타낸다. 측정 세선에서 이전에 측정된 값에, 예를 들어 측정된 1초전에서 10분전까지, 약 5% 이상의 돌발 변이는 기능불량을 나타낸다. 오류 신호가 공정 교정에서 설정된 값에서 30% 이상의 변이의 오류를 나타내나, 최근 측정값에서 5% 이하의 변이이면, 오류는 아마 펌프 어셈블리의 손상 및 마모에 기인할 것이다. 이러한 오류 종류들은 펌프 어셈블리의 오퍼레이터를 위해 디스플레이되는 것이 바람직하다. 측정이 개시되기 전에 파손된 필터를 검출하여, 펌프 어셈블리가 손상 및 외부 서비스로부터 구해진다. 따라서, 비용이 절감될 수 있다.
샘플링 장치가 펌프 어셈블리에 접속되는 본 발명의 양태와 관련하여, 본 발명은 계산된 압력차가 기결정된 값을 초과하면 오류 신호를 제공하여 막히거나 차단된 샘플링 장치를 나타내는 단계, 및 계산된 압력차가 기결정된 값 이하이면 오류 신호를 제공하여 파손 및/또는 누설 샘플링 장치를 나타내는 단계를 더 포함한다. 압력차가 기대보다 10% 이상 낮으면, 샘플러가 누설되고 있다는 지표를 제공한다. 이러한 특징은 파손된 샘플링 장치를 검출할 수 있도록 만들고, 측정이 먼 거리, 예를 들어 실패한 측정을 되돌리거나 다시하는 것이 불가능하거나 비싼 거리에서 일어날 때 필수적인 특징이다. 계산된 압력차의 값은, 샘플링 장치의 상이한 종류들이 펌프 어셈블리에 차등 배압을 나타내기 때문에 접속된 샘플링 장치의 종류를 추정하는데 사용될 수 있다. 샘플링 장치 타입을 결정할 수 있으면, 펌프 어셈블리는 사용되는 샘플링 장치의 종류에 특정된 측정 시간 및 흐름의 기설정된 값을 사용할 수 있다.
샘플링 장치가 펌프 어셈블리에 접속되는 본 발명의 다른 양태와 관련하여, 방법은 샘플링 장치에 의해 야기된 배압을 측정하는 단계, 그 제한을 계산하고 샘플링 장치의 상태를 평가하는 단계, 및 제한 및 평가된 상태를 정보 및 진단 목적으로 메모리에 로깅(log)하는 단계를 더 포함할 수 있다. 로깅된 값은 샘플링 장치를 사용하여 만들어진 측정에 관한 추가 정보를 제공하기 위해 추후 스테이지에서 판독될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 펌프 어셈블리는 주위 온도 센서를 포함하고, 상기 방법은 주위 온도 센서로 주위 온도를 측정하는 단계, 질량 유량 센서에서 제공된 기준 온도 측정을 사용하는 흐름 채널에서 온도를 측정하는 단계, 흐름 채널에서 측정된 기준 온도와 측정된 주위 온도 사이의 온도차를 계산하는 단계, 및 계산된 온도차가 기결정된 임계값 이상이면 오류 신호를 제공하는 단계를 더 포함한다. 주위 온도 센서는, 예를 들어 질량 유량을 체적 유량으로 전환하는 경우, 흐름 측정값의 정정의 정확도를 증가시키는데 사용될 수 있다. 상기 방법은, 질량 유량계의 주위 온도 센서 또는 기준 온도 센서가 파손되었는지를 검출할 수 있도록 한다. 상기 방법은 특정값으로 주위 온도를 수동으로 설정하는 옵션을 제공하는 단계를 더 포함한다. 주위 온도 센서가 파손되었다고 나타나면, 계산에서 사용될 온도값이 펌프 어셈블리의 오퍼레이터에 의해, 예를 들어 인접한 통상의 온도계를 보거나 기상 예보를 확인하여, 수동으로 설정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 펌프 어셈블리는 주위 온도 센서를 더 포함하고, 상기 방법은 이상 기체 법칙을 사용하여 측정된 질량 유량 및 측정된 주위 온도로부터 체적 유량을 계산하는 단계를 더 포함한다. 이는, 측정된 체적(측정 시간의 체적 유량에 상응)의 값 없이 농도를 계산하는 것이 불가능함에 따라, 기체 오염 농도의 샘플링 과정에서 중요한 단계이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 제2질량 유량 센서가 배출구 또는 주입구에 탈착가능하게(detachably) 접속된다. 이는, 제1질량 유량 센서로 제1질량 유량을 측정하고 제2질량 유량 센서로 제2질량 유량을 측정하는 단계, 제1 및 제 2질량 유량의 값 사이의 차를 계산하는 단계, 및 계산된 차를 나타내는 출력 신호를 제공하는 단계에 뒤이은 것이다. 이러한 기준 측정이 오류 신호를 생산하면, 펌프 어셈블리의 제1질량 유량계는 재-교정되어야 한다. 그러나, 이는 계산된 차를 보상하기 위해 제1질량 유량계의 출력 신호를 조정하여 자동적으로 이룰 수 있다. 외부 질량 유량 센서는 펌프 어셈블리에서 USB 포트를 통해 접속될 수 있어, 펌프 어셈블리의 CPU에 의해 제어된다. 외부 질량 유량 센서는 선택적으로 펌프 어셈블리 내에 마련될 수도 있고, 제1질량 유량계의 교정을 때때로 확인하기 위해서만 사용될 수 있다.
상술한 방법의 또 다른 양태에 따르면, 주위 온도, 제1질량 유량, 제2질량 유량, 제1압력, 제2압력, 기준 온도 및 계산된 에러 중 적어도 하나가 펌프 어셈블리에 포함되는 메모리에 시간 및 값을 기록하여 로깅된다. 펌프 동작과 관련된 값의 로깅은, 예를 들어 대기 오염물의 샘플링이 비합리적인 결과를 생성한 경우, 되돌아볼 수 있도록 한다. 펌프 어셈블리의 로그 파일은 값의 변이를 확인할 수 있다. 이러한 변이값이 발견되면, 임의의 오류를 보상하고 다시 샘플링하지 않고 샘플링을 그대로 사용할 수 있도록 할 수 있다.
상술한 방법의 또 다른 양태에 따르면, 하나 이상의 펌프 어셈블리가 제어 장치에 통신가능하게 접속된다. 펌프 어셈블리들은 서로 대안적으로 통신가능하게 접속될 수 있다. 이어서 측정 결과들은 펌프 어셈블리 센서들이 정확히 기능하는지 여부를 검출하는 추가적인 가능성을 나타내는 상이한 펌프 어셈블리들 사이에서 비교될 수 있다. 통신가능한 접속은, 예를 들어 WLAN, 블루투스 또는 지그비와 같은 무선 또는 USB나 이더넷과 같은 유선으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 펌프 어셈블리는 CPU 및 메모리를 더 포함하고, 모든 방법 단계는 메모리에 저장된 컴퓨터 프로그램의 명령이고, 컴퓨터 프로그램은 CPU에 의해 실행되고, 모든 계산 단계는 CPU를 사용하여 수행된다.
일반적으로, 특허청구범위에 사용되는 모든 용어는, 여기에 특별히 다르게 규정하지 않는 한, 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 의미로 이해될 것이다. [구성요소, 장치, 요소, 수단, 단계 등]에서 "단수/복수(a/an/the)"는, 다른 언급이 없는 한, 상기 구성요소, 장치, 요소, 수단, 단계 등의 적어도 하나의 예를 나타내는 것으로 개방적으로 해석되어야 한다. 여기에 개시된 임의의 방법의 단계는, 다른 언급이 없는 한, 개시된 정확한 순서로 수행되지 않아도 된다.
여기에 사용된 바와 같이, 용어 "포함한다" 및 그 용어의 변형은 다른 첨가물, 구성요소, 정수 및 단계를 배제하는 것이 아니다.
본 발명의 상기 목적뿐만 아니라 추가적인 목적, 특징, 작용효과는, 첨부된 도면과 함께, 본 발명의 바람직한 실시형태들의 제한되지 않은 상세한 설명 및 이하의 도시를 참조하여 충분히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 펌프 어셈블리의 개략적인 도시이다.
도 2는 질량 유량 센서 측정이 흐름 채널과 주위 대기 사이의 압력차를 아는 것에 의해 어떻게 정정되는지를 나타내는 흐름도이다. 흐름도는, 방법이 펌프 어셈블리 상의 파손된 필터를 결정하기 위해, 펌프 어셈블리에 부착된 막히거나 파손된 샘플링 장치를 검출하기 위해, 샘플링 장치의 누수를 검출하기 위해 어떻게 사용되는지를 더욱 나타낸다.
도 3은 제1 및 제2압력 센서와 질량 유량 센서 사이의 압력차의 측정, 펌프의 동작 속도 센서 사이의 관계가 질량 유량 검출기에서 오류를 검출하기 위해 어떻게 사용될 수 있는지를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 제1 및 제2압력 센서와 동작 속도 센서 사이의 압력차의 측정, 펌프 전류 소비 사이의 관계가 상기 측정에서 오류를 검출하기 위해 어떻게 사용될 수 있는지를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 주위 온도 센서가 온도 측정에서 오류를 검출하기 위해 펌프 어셈블리의 질량 유량 센서에 의해 제공되는 흐름 채널에 위치하는 내부 온도 센서 및 압력 센서와 함께 어떻게 사용되는지를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 추가적인 외부 질량 유량 센서가 펌프 어셈블리에서 질량 유량 센서의 교정 오류를 검출하기 위해 어떻게 사용될 수 있는지, 필요한 경우 교정이 어떻게 정정될 수 있는지를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 펌프 어셈블리의 센서가 측정된 값에서 오류를 발견하는데 어떻게 사용될 수 있는지를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 도 3 및 도 4에 도시된 관계들 사이의 상관관계의 주요 스케치이다.
본 발명에 따른 펌프 어셈블리(1)는 펌프(5), 예를 들어 회전식 베인 펌프 또는 멤브레인 펌프로 규정되나, 임의의 적절한 펌프가 실현가능하고, 샘플링 측정에 필요한 바와 같이, 펌프가 정확하게 결정된 흐름을 생성하도록 만들기 위한 장비들(4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15)이 규정된다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 펌프 어셈블리를 개략적으로 도시한다. 펌프 어셈블리(1)는 주입구(2) 및 배출구(3)를 갖는 흐름 채널(4)을 갖는다. 가스, 예를 들어 호흡 공기 또는 변형된 호흡 공기의 형태의 가스가 펌프(5)에 의해 흐름 채널(4)을 통해 끌어당겨진다. 펌프는 접속된 장비의 배압을 견딜 수 있는 임의의 종류일 수 있으며, 예를 들어 로타리 베인 펌프 또는 멤브레인 펌프이다. 흐름 채널(4)을 통해 흐르는 가스의 질량 유량은 질량 유량 센서(6)로 측정된다. 질량 유량 센서(6)에 인접하여 흐름 채널(4)의 압력을 측정하는 제1압력 센서(7)가 있다. 제2압력 센서(8)는 펌프 어셈블리(1) 및 흐름 채널(4)의 외측 상에 위치된다. 따라서 제2압력 센서(8)는 주위 압력을 측정한다. 펌프 어셈블리는 CPU(9)로 제어되고, CPU(9)는 제어 알고리즘 및 데이터를 저장하기 위해 메모리(10)를 사용한다. 펌프(5)는 펌프의 모터 속도를 측정하는 동작 속도 센서(11)를 갖는다. 펌프 어셈블리(1)에는 주위 온도를 측정하는 주위 온도 센서(12)가 더 구비된다. 펌프 어셈블리는 펌프 어셈블리의 오퍼레이터에게 정보 및 선택사항을 나타내기 위한 디스플레이(13)를 더 포함한다. 디스플레이는 펌프 어셈블리와 상호작용을 제공하도록 터치 디스플레이가 바람직하다. 비-터치식 디스플레이의 경우, 버튼(미도시)이 디스플레이 근방에 존재한다. 펌프 어셈블리(1)의 흐름 채널(4)은 주입구(14) 및 배출구(15)를 더 포함한다.
도 1의 펌프 어셈블리는 다른 유닛들, 예를 들어 다른 펌프 어셈블리, 컴퓨터 또는 펌프 어셈블리에 접속되는데 유용한 임의의 다른 장비와 통신하기 위한 수단을 제공하는 통신 유닛(16)을 더 포함한다. 통신은 USB, 유선 네트워크 또는 블루투스나 WLAN과 같은 무선 네트워크일 수 있다.
도 2는 질량 유량 센서(6) 측정이, 측정할 때 예를 들어 공기를 샘플링하는 동안, 정확도를 증가시키도록, 흐름 채널(4)과 주위 공기 사이의 압력차를 아는 것에 의해 어떻게 정정될 수 있는지를 나타내느 흐름도이다. 흐름도는 방법이 펌프 어셈블리 상의 파손된 필터(14, 15)를 결정하는데 어떻게 사용될 수 있는지를 더욱 나타낸다. 펌프 어셈블리(1)가 시작하고 샘플링 장치(미도시)와 같은 임의의 장비가 펌프 어셈블리(1)에 부착되기 전의 경우, 오퍼레이터에게 주입구 필터(14) 또는 배출구 필터(15)가 OK 상태인지를 확인하는 선택이 제시된다. 이는, 예를 들어, 펌프 어셈 블리(1)의 스타트업시 사용자에게 제시될 수 있다. CPU(9)는 펌프를 시작하고 2개의 압력 센서들 사이의 압력차를 계산할 것이다. 압력차가 기대값보다 작으면, 즉 기결정된 임계값 이하이면, 디스플레이는 필터 손상이 발생했을 가능성을 펌프 어셈블리(1)의 오퍼레이터에게 알린다.
동일한 원칙이 샘플링 장치에서 누출을 검출하는데 사용될 수 있다. 샘플링 장치를 펌프 어셈블리에 부착한 후, 오퍼레이터에게, 디스플레이(13)를 통해, 사용되는 샘플러의 종류가 펌프 어셈블리에 공지되어 제공된, 샘플링 장치의 누출을 테스트하기 위한 선택이 제공된다. 압력차가 측정되고 기대한 바보다 낮을 경우, 즉 기결정된 임계값보다 낮을 경우, 오퍼레이터는 샘플링 장치에 누설 또는 펌프 어셈블리(1)에 결합된 부분에 누설이 존재한다는 주의를 받는다. 동일한 방식으로, 샘플링 동안 배압에 급강하가 발생하면, 펌프 어셈블리는 누설이 발생했다는 것을 오퍼레이터에게 알린다.
동일한 원식이 이러한 장치를 펌프 어셈블리(1)에 부착한 후 막히거나 파손된 샘플링 장치를 검출하는데 유사한 방식으로 사용될 수 있다. 샘플러의 부착 후, 펌프 어셈블리(1)의 CPU(9)는 압력차가 너무 높은지 여부를 지속적으로 찾는다. 기대하지 않은 고전압차 또는 배압이 검출되면, 오퍼레이터는 디스플레이(13)를 통해 필터에 있음직한 막힘이나 다른 손상이 발생했다는 것을 알게된다.
샘플러에 의해 유도된 측정된 배압도 샘플링 장치의 상태를 평가하고 제한을 계산하는데 사용될 수 있다. 샘플링 장치의 제한 및 추정된 상태는 샘플링 정보 및 진단의 일부로서 메모리에 로깅된다.
도 3은 펌프(5)의 동작 속도 센서(11)가 펌프 어셈블리(1)의 질량 유량 센서 및 압력 센서와 함께 이들 센서 중 어느 하나의 오류를 검출하는데 어떻게 사용될 수 있는지를 나타내는 흐름도이다. 이는 3가지 방식으로 수행될 수 있다.
CPU(9)는 유량을 계산하기 위해 동작 속도를 사용하고 2개의 압력 센서(7, 8) 사이의 측정된 온도차를 확인한다. 이어서 CPU(9)는 질량 유량 센서(6)로부터 예상된 값을 확인한다(예상된 값은 압력차를 위해 정정되지 않는다). 질량 유량 센서(6)에서 측정된 예상된 질량 유량이 특정 임계값 이상으로 예상과 다를 경우, 오퍼레이터는 적어도 하나의 센서가 손상되거나 재교정이 필요하다는 주의를 받고, 오류 메시지는 검출된 오류의 진폭에 따른다.
CPU(9)는 유량을 계산하기 위해 펌프 동작 속도를 사용한다. 압력차를 위해 정정될 때, 유량은 질량 유량 센서(6)로 측정된 바와 같이 측정된 질량 유량과 동일해야 한다. 따라서, 동작 속도 센서(11)로부터 얻은 계산된 유량과 질량 유량 센서(6)로 측정된 질량 유량 사이의 차는 압력 측정의 차가 적정한지를 확인하는데 사용될 수 있다. 압력차가 예상보다 변이된 경우, 즉 기결정된 임계값 이상으로 변이된 경우, 오퍼레이터에게 적어도 하나의 손상된 센서를 나타내는 오류 메시지가 제공된다.
CPU(9)는 압력차의 측정 및 질량 유량 센서(6)의 신호로부터 정정된 질량 유량을 계산할 수 있다. 그 값은 동작 속도 센서(11)를 사용하여 계산된 계산 유량과 동일해야 한다. 후자가 정정된 질량 유량 센서 판독보다 기결정된 양 이상으로 다른 경우, 적어도 하나의 센서가 손상되었다는 오류 메시지가 오퍼레이터에게 제시된다.
도 4는 펌프 전류 소비, 제1 및 제2압력 센서 사이의 압력 차의 측정 및 동작 속도 센서 사이의 관계가 상기 측정에서 오류를 검출하는데 어떻게 사용될 수 있는지를 나타내는 흐름도이다. 도 3의 상술한 방법으로 유추하면, 기능불량 센서가 다른 2개의 측정값으로부터 제3특성을 계산하고 그 특성을 위해 센서를 사용하는 측정과 계산된 특성을 비교하여 검출될 수 있다. 제3특성의 계산된 값이 제3특성을 위해 측정된 값으로부터 기결정된 값 이상으로 다른 경우, 3개의 특성을 위한 센서들 중 적어도 하나가 기능불량이고 유지 또는 보수가 필요하다고 표시된다.
도 5는 주위 온도 센서(12)가 온도 측정 동안 오류를 검출하기 위해 펌프 어셈블리(1)의 질량 유량 센서(6)로 마련된 흐름 채널에 위치된 내부 온도 센서와 압력 센서들(7, 8)과 함께 어떻게 사용되는지를 나타내는 흐름도이다. 오류가 검출되면 펌프 어셈블리(1)의 오퍼레이터에게 디스플레이된다.
도 6은 추가적인 외부 질량 유량 센서(미도시)가 펌프 어셈블리(1)의 질량 유량 센서(6)의 교정 오류를 검출하는데 어떻게 사용되는지, 필요한 경우 교정이 어떻게 정정될 수 있는지를 나타내는 흐름도이다. 외부 질량 유량 센서는 제1질량 유량 센서(6)와 동일한 유량을 측정할 수 있도록 펌프 어셈블리(1)의 주입구(2) 또는 배출구(3)에 부착된다. 외부 질량 유량 센서(미도시)는 바람직하게는 펌프 어셈블리(1)에서 USB 포트(17)를 통해 접속되고 CPU(9)로 제어된다.
도 7은 도 3 및 도 4에서 설명된 방법들의 관계가 측정 오류를 발견하기 위해 어떻게 조합되어 사용될 수 있고 어떤 센서가 오류를 야기하는지를 추정하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 3가지 특성들, 즉 펌프 전류 소비, 제1 및 제2압력 센서로 측정된 압력 차이, 및 펌프 동작 속도 사이의 관계(CPS 관계)를 이용하는 방법은, 3가지 특성, 즉 질량 유량, 제1 및 제2압력 센서로 측정된 압력 차이 및 펌프 동작 속도 사이의 관계(FPS 관계)를 이용하는 방법과 함께 사용된다. CPS 및 FPS 관계를 사용하는 방법 중 어느 것도 센서 오류를 나타내지 않으면, 시스템은 좋은 상태에 있는 것으로 여겨진다. CPS 관계를 사용하는 방법만 오류를 나타내면, 오류는 펌프에 있기 쉽다. FPS 관계를 사용하는 방법만 오류를 나타내면, 오류는 질량 유량 센서에 있기 쉽다. CPS 및 FPS 관계를 사용하는 방법 모두 오류를 나타내면, 압력 센서나 펌프 센서가 기능불량이기 쉽다. 그러나, 질량 유량 센서의 오류는 배제할 수 없다. 모든 측정된 특성이 다른 센서를 사용하는 계산된 값으로부터 얼마나 변이되고 그 값이 어느 방향으로 변이되는지를 비교하여, 대부분의 경우 오류 상태의 원인이 식별될 것이다.
도 8은 FPS 및 CPS가 서로 어떻게 연관되어 있는지를 나타내는 주요 스케치이다. 오류가 FPS 삼각형 센서에서 검출되면, CPS 삼각형은 오류를 갖는 센서들 중 하나를 발견하는데 사용될 수 있다. 비슷하게, 오류가 CPS 삼각형 센서 중 하나에서 검출되면, CPS 삼각형은 도 7에서 설명한 방법에 따라 오류를 갖는 센서들 중 하나를 발견하는데 사용될 수 있다.
본 발명에서 다양한 변이가 고려되고, 일부 예에서, 본 발명의 일부 특징은 다른 특징의 상응하는 사용 없이 채용될 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 범위 내에서 넓게 구성되는 것이 적절하다.

Claims (18)

  1. 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법으로,
    a) 펌프 어셈블리(1)를 제공하는 단계로, 펌프 어셈블리는,
    - 주입구(2) 및 배출구(3),
    - 주입구(2)와 배출구(3) 사이에서 연장하는 흐름 채널(4),
    - 흐름 채널(4)을 통해 가스 흐름에 힘을 가하여 흐름 채널(4)을 따라 위치되는 펌프,
    - 흐름 채널(4) 내측에 위치하는 제1질량 유량 센서(6),
    - 흐름 채널(4) 내측의 제1압력을 측정하도록 구성된 제1질량 유량 센서(6) 근방에 위치하는 제1압력 센서(7), 및
    - 흐름 채널(4)의 외측에 위치하는 제2압력 센서(8)를 포함하고,
    상기 제2압력 센서(8)는 주위 대기압인 제2압력을 측정하도록 구성되는 것인, 단계,
    b) 제1압력 및 제2압력 사이의 압력차를 계산하는 단계,
    c) 압력차를 압력차의 함수로서 질량 유량 출력 신호값의 기-교정된 테이블의 값과 비교하여 제1질량 유량계(6)로부터 출력 신호의 임의의 오류를 계산하는 단계, 및
    d) 계산된 오류값이 기결정된 임계값을 넘으면 계산된 오류값을 포함하는 오류 신호를 제공하는 단계를 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    계산된 오류값이 기결정된 임계값 이하이면 제1질량 유량 센서(6)로부터의 출력 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    펌프 어셈블리(1)는, 펌프 어셈블리(1)의 사용으로 유도된 기체 흐름을 통해, 샘플링 장치에 접속되는 것인, 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  4. 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법으로,
    a) 펌프 어셈블리(1)를 제공하는 단계로, 펌프 어셈블리는,
    - 주입구(2) 및 배출구(3),
    - 주입구(2)와 배출구(3) 사이에서 연장하는 흐름 채널(4),
    - 흐름 채널(4)을 통해 가스 흐름에 힘을 가하여 흐름 채널(4)을 따라 위치되는 펌프,
    - 펌프 동작 속도 센서(11),
    - 흐름 채널(4) 내측에 위치하는 제1질량 유량 센서(6),
    - 흐름 채널(4) 내측의 제1압력을 측정하도록 구성된 제1질량 유량 센서(6) 근방에 위치하는 제1압력 센서(7), 및
    - 흐름 채널(4)의 외측에 위치하는 제2압력 센서(8)를 포함하고,
    상기 제2압력 센서(8)는 주위 대기압인 제2압력을 측정하도록 구성되는 것인, 단계;
    b) 3가지 특성 중 어느 하나인 제1특성을 측정하는 단계로, 3가지 특성은,
    - 제1질량 유량 센서(7)를 사용하는 질량 유량,
    - 제1압력 센서와 제2압력 센서를 사용하는 압력차, 및
    - 펌프 동작 속도 센서(11)를 사용하는 펌프 동작 속도인 것인, 단계;
    c) 3가지 특성 중 제1특성과 상이한 제2특성을 측정하는 단계;
    d) b) 및 c) 단계에서 측정된 특성으로부터 b) 및 c) 단계에서 측정되지 않은 제3특성의 근사값을 계산하는 단계;
    e) b) 및 c) 단계에서 측정되지 않은 제3특성을 측정하는 단계;
    f) 제3특성의 근사값과 제3특성의 측정값 사이의 차를 계산하는 단계; 및
    g) 계산된 차가 기결정된 값을 초과하면 샘플링 장비가 정확하게 기능하지 않는다는 것을 나타내는 오류 신호를 제공하는 단계를 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  5. 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법으로,
    a) 펌프 어셈블리(1)를 제공하는 단계로, 펌프 어셈블리는,
    - 주입구(2) 및 배출구(3),
    - 주입구(2)와 배출구(3) 사이에서 연장하는 흐름 채널(4),
    - 흐름 채널(4)을 통해 가스 흐름에 힘을 가하여 흐름 채널(4)을 따라 위치되는 펌프,
    - 펌프 동작 속도 센서(11),
    - 펌프의 전류 소비를 측정하는 펌프 전류 소비 센서(16),
    - 흐름 채널(4) 내측에 위치하는 제1질량 유량 센서(6),
    - 흐름 채널(4) 내측의 제1압력을 측정하도록 구성된 제1질량 유량 센서(6) 근방에 위치하는 제1압력 센서(7), 및
    - 흐름 채널(4)의 외측에 위치하는 제2압력 센서(8)를 포함하고,
    상기 제2압력 센서(8)는 주위 대기압인 제2압력을 측정하도록 구성되는 것인, 단계;
    b) 3가지 특성 중 어느 하나인 제1특성을 측정하는 단계로, 3가지 특성은,
    - 펌프 전류 소비 센서(16)를 사용하는 펌프 전류 소비,
    - 제1압력 센서와 제2압력 센서를 사용하는 압력차, 및
    - 펌프 동작 속도 센서(11)를 사용하는 펌프 동작 속도인 것인, 단계;
    c) 3가지 특성 중 제1특성과 상이한 제2특성을 측정하는 단계;
    d) b) 및 c) 단계에서 측정된 특성으로부터 b) 및 c) 단계에서 측정되지 않은 제3특성의 근사값을 계산하는 단계;
    e) b) 및 c) 단계에서 측정되지 않은 제3특성을 측정하는 단계;
    f) 제3특성의 근사값과 제3특성의 측정값 사이의 차를 계산하는 단계; 및
    g) 계산된 차가 기결정된 값을 초과하면 샘플링 장비가 정확하게 기능하지 않는다는 것을 나타내는 오류 신호를 제공하는 단계를 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    a) 제4항에 따른 방법(FPS 관계)이 오류 신호를 제공하고 제5항에 따른 방법(CPS 관계)도 오류 신호를 제공하면, 압력 센서(7) 또는 펌프(4)가 손상되었다는 것을 나타내는 제3오류 신호를 제공하는 단계;
    b) 제4항에 따른 방법(FPS 관계)이 오류 신호를 제공하나 제5항에 따른 방법(CPS 관계)이 오류 신호를 제공하지 않으면, 불확실한 유량 측정을 나타내는 제4오류 신호를 제공하는 단계; 및
    c) 제4항에 따른 방법(FPS 관계)이 오류 신호를 제공하지 않고 제5항에 따른 방법(CPS 관계)이 오류 신호를 제공하면, 펌프(4)에 오류를 나타내는 제5오류 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    펌프 어셈블리(1)는 주입구 필터(14) 및 배출구 필터(15)를 더 포함하고,
    상기 방법은,
    계산된 압력차가 기결정된 값 이하이면, 펌프 어셈블리(1)의 주입구 필터(14) 또는 배출구 필터(15)가 파손된 것을 나타내도록, 오류 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    계산된 압력차가 기결정된 값을 초과하면, 샘플링 장치가 막히거나 차단된 것을 나타내도록, 오류 신호를 제공하는 단계, 및 계산된 압력차가 기결정된 값 이하이면, 샘플링 장치의 파손 및/또는 누출을 나타내도록, 오류 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  9. 제3항에 있어서,
    샘플링 장치에 의해 유도된 배압을 측정하는 단계;
    그 제한을 계산하고 샘플링 장치의 상태를 평가하는 단계; 및
    상기 제한 및 평가된 상태를 메모리에 로깅하는 단계를 더 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    펌프 어셈블리(1)는 주위 온도 센서(12)를 더 포함하고,
    상기 방법은:
    주위 온도 센서(12)로 주위 온도를 측정하는 단계;
    질량 유량 센서에서 제공된 기준 온도 측정을 사용하여 흐름 채널(4)에서 온도를 측정하는 단계;
    CPU(9)의 사용으로 흐름 채널(4)에서 측정된 주위 온도와 측정된 기준 온도 사이의 온도차를 계산하는 단계; 및
    계산된 온도차가 기결정된 임계값을 넘으면 오류 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    계산에 사용될 특정값으로 주위 온도값을 수동으로 설정하는 선택사항을 제공하는 단계를 더 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    펌프 어셈블리(1)는 주위 온도 센서(12)를 더 포함하고,
    상기 방법은, 이상 기체 법칙을 사용하여 측정된 질량 유량과 측정된 주위 온도로부터 체적 유량을 계산하는 단계를 더 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2질량 유량 센서를 배출구(3)나 주입구(2)에 탈착가능하게 접속하는 단계;
    제1질량 유량을 제1질량 유량 센서(6)로 측정하고 제2질량 유량을 제2질량 유량 센서로 측정하는 단계;
    제1 및 제2질량 유량의 값들 사이의 차를 계산하는 단계; 및
    계산된 차를 나타내는 출력 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    계산된 차를 보상하기 위해 제1질량 유량계의 출력 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    펌프 어셈블리는 메모리(10)를 더 포함하고, 주위 온도, 제1질량 유량, 제2질량 유량, 제1압력, 제2압력, 기준 온도 및 임의의 계산된 오류 중 적어도 하나가 메모리(10)에 시간 및 값을 기록하여 로깅되는 것인 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 펌프 어셈블리(1)는 제어 장치에 통신가능하게 접속되는 것인 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 펌프 어셈블리(1)는 서로 통신가능하게 접속되는 것인 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    펌프 어셈블리는:
    - CPU(central processing unit)(9); 및
    - 메모리를 더 포함하고,
    모든 방법 단계는 메모리(10)에 저장된 컴퓨터 프로그램의 명령이고, 컴퓨터 프로그램은 CPU(9)에 의해 실행되고,
    모든 계산 단계는 CPU(9)를 사용하여 수행되는 것인 샘플링 장비의 정정 기능 검증 방법.
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