DE10260046B4

DE10260046B4 - Verfahren zur Überprüfung der Reagierfähigkeit eines elektronischen Sensors sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10260046B4
Application number: DE2002160046
Authority: DE
Inventors: Gerald Scharrer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: DE10260046A1; AU2003296525A1; WO2004057323A1

Abstract

Verfahren zur Überprüfung der Reagierfähigkeit eines elektronischen Sensors für gasförmige und/oder flüssige Medien, insbesondere einer Meßelektrode zur Ermittlung chemischer oder physikalischer Größen, nach einer Versottung oder Belegung der Sensoroberfläche durch das Umgebungsmedium oder darin enthaltene Bestandteile, wodurch das Ansprechverhalten des Sensors bezüglich des zu messenden Mediums beeinträchtigt wird, wobei der Sensor bei der Überprüfung im Rahmen einer Testroutine mit einem Vergleichsmedium beaufschlagt und ein Vergleichs-Sensorwert erfaßt wird, wobei der Sensor in einem Meßmodus betrieben und aus dem Meßmodus in die Testroutine umgeschaltet wird und, dabei das Vergleichsmedium zum Sensor zugeführt wird, gekennzeichnet durch
– Erfassung und Abspeicherung von Sensorwertereihen bezogen auf das Vergleichsmedium und
– Vergleich dieser mit zeitlichem Abstand nacheinander erfaßten und abgespeicherten Sensorwertereihen bezogen auf das Vergleichsmedium und Ableitung einer Aussage über den Zustand des Sensors aus der Veränderung und zeitlichen Entwicklung von zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgezeichneten Sensorwertereihen bezogen auf das Vergleichsmedium untereinander.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Reagierfähigkeit eines elektronischen Sensors für gasförmige und/oder flüssige Medien. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Sensoren für gasförmige und/oder flüssige Medien werden insbesondere in Form von Meßelektroden zu der Ermittlung chemischer oder physikalischer Größen in sehr vielen Einsatzbereichen eingesetzt. Nennenswert im Rahmen der Erfindung sind insbesondere die Abwasserbehandlung, Neutralisation von Medien, Entgiftung (Galvanik), Medienaufbereitung und Medienüberwachung. Es sind unterschiedliche Meßelektroden bekannt, die unterschiedliche Werte von Medien erfassen können, insbesondere ist im Rahmen der Erfindung beispielsweise an Meßelektroden gedacht, wie sie z. B. zur Erfassung eines pH-Wertes einer Flüssigkeit herangezogen werden können. Derartige Meßelektroden sind zwar geeignet, hochgenaue Meßwerte zu liefern, sofern sie mit einer entsprechenden Analysemeßeinheit beschaltet werden, haben aber grundsätzlich den Nachteil, daß sie mit dem zu messenden Medium Wechselwirkungen eingehen, d. h. von dem Medium oder darin befindlichen Bestandteilen versottet oder belegt werden, so daß sie nicht mehr oder nicht mehr ausreichend präzise oder schnell reagieren können.
Um dieser grundsätzlich bestehenden Unsicherheit von Sensoren, die sich längerfristig in Medien, insbesondere aggressiven Medien, befinden, entgegenzuwirken, ist es bereits bekanntgeworden, im Rahmen von Testroutinen die Sensoren mit einem Vergleichsmedium zu beaufschlagen und einen Vergleichssensorwert zu ermitteln, der eine Aussage über den Zustand des Sensors zuläßt. Dabei wird in der Regel so vorgegangen, daß ein diskreter Wert ermittelt wird und nachfolgend überprüft wird, ob dieser Wert in einem zulässigen Toleranzbereich liegt oder nicht. Ist dies der Fall, wird über eine Steuerungseinheit die gesamte Vorrichtung wieder in den Meßmodus zurückgeschaltet, eine Überprüfung im Rahmen einer Testroutine erfolgt nach einem vorgebbaren Zeitraum erneut.
Ein entsprechendes Verfahren ist aus der technischen Information TI 194 C/07/DE zu dem Gerät „Liquisys MCPM 223/253" der Firma Endres und Hauser herleitbar.
Aus DE 102 09 466 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen und Regeln von Prozeßlösungen bekannt, wobei auf der Grundlage einer Oberflächenspannungsmessung nach der Blasen-Druck-Methode Einrichtungen zur Erfassung der Oberflächenspannung und der Konzentration von Prozeßzusatz in Prozeßlösungen zur Verarbeitung und Steuerung für einen vorgehbaren internen Programmablauf der Vorrichtung und für eine in der Regel fortlaufende Überwachung der Qualität von Prozeßlösungen und eine Ansteuerung einer Einrichtung zur Prozeßbeeinflussung durch ein intelligentes Rechensystem koordiniert, welches selbständig Prozeßdaten gewinnt, verarbeitet und mit einem Prozeßleitsystem austauscht und/oder Prozeßbeeinflussung vornimmt.
Aus DE 44 17 929 A1 ist eine Meßeinrichtung zur Analyse von Meßgaskomponenten oder Meßgasaerosolen mit einer Detektoreinrichtung, mindestens einem Ventil, einer Pumpe und einer Prüfgasaufbereitung zur Kalibrierung sowie mit gasführenden Leitungen, über welche je nach Stellung des oder der Ventile das Meßgas oder das Prüfgas dem oder den Detektoren zuleitbar ist, bekannt. Um die Lebensdauer der Sensorelemente weitgehend ausnutzen zu können und beim Austausch eines Sensorelementes oder während eines Kalibriermodus der Analysebetrieb der Meßeinrichtung nicht unterbrochen wird, ist zusätzlich vorgesehen, daß die Detektoreinrichtung mindestens zwei Sensoren enthält, welche gasstrommäßig parallel geschaltet sind und daß die Sensoren gemeinsam an einer Prüfgasaufbereitung an einer Meßgaszuführung und an einer Pumpe angeschlossen sind.
Aus DE 43 18 891 A1 ist ein Gasspurenmeßsystem bekannt, das aus einem elektrochemischen Sensor mit mindestens einer Arbeitselektrode einer Gegenelektrode und gegebenenfalls einer Referenzelektrode besteht. Das vom Sensor erzeugte, mit einer Gaskonzentration korrelierte Meßsignal wird mit Hilfe einer analogen Auswerteelektronik verstärkt und angezeigt. Die Auswerteelektronik ist mit einer Diagnoseschaltung verbunden, die während eines Testzyklus bei einem Zweielektrodensensor das zwischen Arbeitselektrode und Gegenelektrode und bei einem Dreielektrodensensor das zwischen Arbeitselektrode und Referenzelektrode eingestellte Potential nach einer vorgegebenen Zeitfunktion vorübergehend verändert, was eine Änderung des Stromsignals an einer Arbeitselektrode hervorruft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 zu verbessern und insbesondere so auszubilden, daß detailliertere Aussagen über den Sensorzustand und insbesondere Vorhersagen über eine mögliche zukünftige Benutzungsdauer, -genauigkeit oder Qualität des Sensors ermöglicht werden. Gegebenenfalls soll es auch möglich sein, automatisch Maßnahmen zur Rekonditionierung des Sensors einzuleiten und/oder dem Betreuer der mit dem Sensor versehenen Anlage anzuzeigen, daß ein Austausch des Sensors kurzfristig erfolgen muß.
Diese Aufgabe wird nach der Lehre des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß Sensorwertereihen bezogen auf das Vergleichsmedium erfaßt und abgespeichert werden und ein Vergleich dieser mit zeitlichem Abstand nacheinander erfaßten und abgespeicherten Sensorwertereihen bezogen auf das Vergleichsmedium durchgeführt wird und eine Aussage über den Zustand des Sensors aus der Veränderung und zeitlichen Entwicklung von zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgezeichneten Sensorwertereihen bezogen auf das Vergleichsmedium untereinander durchgeführt wird.
Insbesondere wird die Testroutine zunächst mit gleichen zeitlichen Abständen durchgeführt, beispielsweise täglich, dabei werden z. B. 50 oder 100 Meßwerte erfaßt, die dann eine Tages-Sensorwertereihe ergeben. Die Tages-Sensorwertereihen beispielsweise aufeinanderfolgender Tage werden sodann miteinander verglichen und aus der Abweichung der Tages-Wertereihen eine Aussage abgeleitet, in welchem Zustand sich der Sensor befindet. All dies erfolgt nicht bezogen auf das Meßmedium, sondern auf das Vergleichsmedium. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß ein Sensor, der mit Rückständen des Meßmediums bereits relativ stark versottet oder belegt ist und deswegen auf das Meßmedium nicht oder nur sehr schlecht reagieren kann, auf ein Vergleichsmedium noch gut reagiert und bezogen auf das Vergleichsmedium noch relativ deutliche Abweichungen hinsichtlich irgendwelcher Veränderungen der Sensoroberfläche zeigt. Diese Erkenntnis wird ausgenutzt, innerhalb der Testroutine wird der Sensor im Vergleichsmedium gefahren und die dabei aufgezeichneten Meßreihen miteinander verglichen, um einen Trend herauszufinden, ob und gegebenenfalls wie lange der Sensor noch brauchbar ist, um den geforderten Qualitäts- und Genauigkeitsansprüchen zu genügen. Dazu werden vorabgespeicherte „Erfahrungswerte" hinsichtlich des Sensorverhaltens und der entsprechend erfaßten Sensorwertereihen ausgenutzt. In positiver Weise ergibt dieses Testverfahren eine Bewertung der Meßelektroden, fällt die Bewertung positiv aus, kann die Meßelektrode weiter verwendet werden, teure Pufferlösungen, die in einem Analyse-Kalibrierverfahren verwendet werden müssen, sind für das Verfahren nicht notwendig bzw. können sparsam eingesetzt werden. Nur dann, wenn das Analyse-Vergleichsverfahren oder Testverfahren ergibt, daß die Sonde nicht mehr die richtigen Werte anzeigt, muß das aufwendigere Analyse-Vergleichsverfahren in die Wege geleitet werden und die teueren Pufferlösungen eingesetzt werden, mit denen die Sonde beaufschlagt wird und ein übliches Kalibrierverfahren durchgeführt wird. Tests in Feldversuchen haben gezeigt, daß z. B. bei einem Medium, dessen pH-Wert in engen Toleranzen produktionsbedingt bei pH 10,3 gehalten werden soll, den Wert 10,3 pH relativ genau wieder anfährt, obwohl die Sonde bereits durch das Meßmedium verfälscht ist, den Wert eines Vergleichsmediums von beispielsweise 8 pH in zeitlichen Abständen aber zunehmend verläßt. Es ist also möglich, durch Vergleich von zu unterschiedlichen Zeiten aufgezeichneten Sensorwertereihen in einem Testverfahren mit einem Vergleichsmedium ermittelte Werte Rückschlüsse auf Elektrodenverschmutzung, Reaktion und dergleichen zu treffen. Insbesondere können hinsichtlich der Elektroden folgende Aussagen getroffen werden:

1. über das zeitliche Elektrodenansprechverhalten,
2. die absolute Genauigkeit hinsichtlich des zu ermittelnden pH-Wertes,
3. hinsichtlich einer Reaktionszeit zum erneuten Erreichen des tatsächlichen Meßwertes bezogen auf das Meßmedium nach Abschluß einer Vergleichsmessung,
4. hinsichtlich des Reaktionsverhaltens bei Verwendung eines eventuellen Spülmediums,
5. hinsichtlich des Verschmutzungsgrades der Elektroden,
6. hinsichtlich einer zukünftigen Elektrodenalterung,
7. vorausschauende Bestimmung des Zeitpunktes eines automatischen Elektrodenwechsels.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, Aussagen über den Zustand des Sensors aus dem zeitlichen Verlauf einzelner Sensorwertereihen bezogen auf das Vergleichsmedium zu treffen. Wenn in diesem Zusammenhang von dem zeitlichen Verlauf einzelner Sensorwertereihen gesprochen wird, so betrifft dies jeweils einzelne Sensorwertereihen, die beispielsweise an einem Tag innerhalb weniger Minuten aufgezeichnet werden.
Es kann vorteilhaft sein, vor Zuführung des Vergleichsmediums ein Spülmedium zuzuführen, um den Sensor von Restbeständen des Meßmediums freizuspülen. Es ist aber auch möglich, als Vergleichsmedium beispielsweise Wasser heranzuziehen, das auch gleichzeitig Spülmedium sein kann.
Erweisen sich die Veränderungen von zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgezeichneten Sensorwertereihen als gravierend, mit anderen Worten, lassen sich diese auf eine sich abzeichnende oder bereits vorhandene Belegung der Sensoroberfläche interpretieren, dann können in Weiterbildung der Erfindung automatisch zusätzliche Spülmittelzyklen initiiert werden. Ebenso ist es möglich, abhängig vom Grad der Veränderung auch die Spülzeit zu verlängern oder zu verkürzen, falls dies aus der Stärke der Veränderungen herleitbar ist.
Läßt der Grad der Veränderungen von zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgezeichneten Sensorwertereihen den Schluß zu, dass der Sensor dekalibriert ist, dann wird automatisch im Rahmen der Erfindung eine Kalibrierung des Sensors eingeleitet, wozu dem Sensor Pufferlösungen zugeführt werden und anhand des Sensorwertes bezogen auf die Pufferlösungen) eine Nachkalibrierung erfolgt.
Anschließend wird der Sensor wieder mit dem Vergleichsmedium beaufschlagt und dabei überprüft, ob der Sensorwert im Bereich einer zulässigen Hysterese liegt.
Die Sensorwerte werden im Rahmen des Verfahrens laufend, d. h. in zyklischen Abständen mit vorab gespeicherten Sensorwertereihen in einer Steuereinheit verglichen und bewertet, dadurch wird durchgängig sichergestellt, daß der Sensor ausreichend präzise arbeitet und eine Fehlfunktion der mit dem Sensor ausgestatteten Anlage ausgeschlossen ist. Durch Verwendung von „Fuzzy-Logic"-Verfahren kann das Verfahren selbstlernend ausgebildet werden, d. h. z. B. Zykluszeiten angepaßt, verkürzt oder eine Verlängerung des Testroutinezeitintervalls automatisch eingeleitet werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist es ferner möglich, auch aus dem Vergleich von zu unterschiedlichen Zeitpunkten nacheinander aufgezeichneten Sensorwertereihen das zeitliche Sensoransprechverhalten zu bewerten, d. h. Aussagen darüber zu treffen, wie flink der Sensor auf gewisse Veränderungen reagiert. Darüber hinaus kann der Verschmutzungsgrad des Sensors bestimmt werden und Aussagen über alterungsbedingte Abweichungen der Sensorwerte gemacht werden.
Das Resultat der Wertereihen untereinander läßt auch eine Entscheidung zu, daß ein Elektrodenwechsel erforderlich ist, dieser Elektrodenwechsel kann automatisch angezeigt oder durchgeführt werden. Ebenso ist es möglich, automatisch eine erforderliche Neukalibrierung des Sensors anzuzeigen, die dann sofort oder zu einem späteren Zeitpunkt durch den Benutzer der Anlage in die Wege geleitet werden kann. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, eine Verkürzung der zeitlichen Intervalle zwischen den Vergleichsmessungen automatisch vorzunehmen oder anzuzeigen. Gleiches gilt für eine Erhöhung der Spülzyklen oder Sensorreinigungszyklen. Letztendlich ist es auch möglich, anzuzeigen, ob der Sensor insgesamt noch kalibrierfähig ist oder nicht. Die Entscheidung, daß der Sensor nicht mehr kalibrierfähig ist, wird dann logischerweise zu einer Anzeige führen, daß der Sensor auszutauschen ist.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:
1 ein Vergleichsdiagramm betreffend pH-Werte unterschiedlicher Flüssigkeiten, wobei die unterschiedlichen Wertereihen an unterschiedlichen aufeinander abfolgenden Tagen aufgezeichnet sind,
2 ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens,
3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Zunächst wird auf Zeichnungsfigur 1 Bezug genommen. Der sich über 8 Tage erstreckende Vergleichsdiagramm-Testlauf wurde an zwei unterschiedlichen Flüssigkeiten durchgeführt, nämlich einer ersten Flüssigkeit, deren pH-Wert 9,25 beträgt und einer zweiten Flüssigkeit, deren pH-Wert bei 7 liegt. Die ersten 30 Meßwerte (aufgetragen auf der x-Achse des Diagramms) beziehen sich auf das Meßmedium, d. h. die Meßelektrode wird durch eine Flüssigkeit mit pH 9,25 beaufschlagt. Ab Meßwert 30 wird auf ein Vergleichsmedium umgeschaltet, bei Meßwert 115 wird wieder auf das Meßmedium zurückgeschaltet. Dies bedeutet, daß sich die Meßwerte 31–114 auf eine Testroutine beziehen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Testroutine länger zu gestalten oder zu verkürzen oder eine andere Anzahl von Meßwerten im Routineintervall zu wählen.
Im Rahmen der Erfindung werden nun zeitlich beabstandete Meßwertereihen aufgenommen, die sich als Kurven in dem Vergleichsdiagramm darstellen. Die Kurven sind mit a–h gekennzeichnet. Zunächst ist signifikant, daß im Meßwertebereich bezogen auf das zu vermessende Medium aufgrund einer bereits fortgeschrittenen Belegung der Sensoroberflächen keine signifikanten Unterschiede zwischen den Meßreihen festgestellt werden können. Die Unterschiede liegen teilweise sogar im Rauschen der Meßelektronik.
Hinsichtlich des Bereiches, der sich auf die Testroutine bezieht, sind die Änderungen zwischen den an nacheinander abfolgenden Tagen aufgezeichneten Meßwertereihen aber signifikant. Die Meßwertereihe a ist die niedrigste, gefolgt von den Meßwertereihen b–g. Die Änderung um einen Wert von etwa +0,5 pH zeigt die zunehmende Belegung und damit auch eine zunehmende Ungenauigkeit der Sonde an, wobei das Vergleichsmedium so gewählt ist, daß es zu keiner Belegung der Sonde führt. Die Unterschiede zwischen den Wertereihen, die im Werteintervall der Testroutine festgestellt werden, beziehen sich demnach auf eine Belegung der Sensoroberflächen durch das eigentlich zu messende Medium. Es ist ein signifikanter Anstieg der Werte betreffend die Wertereihen a–g festzustellen, aus den Veränderungen kann der Verschmutzungsgrad der Sonde abgeleitet werden. Vor Vornahme der Testroutine am 18.11.2002, die die Wertereihe h ergeben hat, wurde der Sensor einem Spülmodus unterzogen, was zu einer Absenkung der Werte um etwa pH 0,2–pH 0,3 führt, was als Beweisanzeichen dafür gewertet wird, daß die Sensoroberflächen durch Spülung noch regenerierbar sind. Würde – wie nicht – eine Absenkung der Wertereihen im Bereich der Testroutine durch einen zusätzlichen Spülmodus nicht mehr möglich sein, dann wird der Schluß daraus gezogen, daß die Sensoroberflächen nicht mehr durch Beaufschlagung mit Spül- oder Reinigungsflüssigkeit regenerierbar sind, ein Austausch des Sensors ist dann die Folge.
Weitere Schlüsse können anhand von Erfahrungswerten aus dem zeitlichen Verlauf einzelner Wertereihen gezogen werden, nämlich ob die Wertereihe vom Beginn der Testroutine bis zum Schluß der Testroutine sehr schnell auf den zu erreichenden Endwert abfällt oder ob dies langsamer, d. h. träger geschieht. Schließlich können auch die Übergangsbereiche Testroutine/Meßmodus aussagekräftig sein über den Zustand des Sensors, d. h. seine Reagierfähigkeit.
In Zeichnungsfigur 2 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, das im Wesentlichen für sich selbst spricht. Im Wesentlichen wird eine pH-Wert-Meßeinrichtung von einem Meßmodus in eine Testroutine umgeschaltet, im Rahmen der Testroutine wird zunächst eine Spülung der Sensoroberflächen vorgenommen, dann wird ein Vergleichsmedium dem Sensor zugeführt und der pH-Wert im Rahmen der Testroutine gemessen. Die aufgezeichneten Meßwertereihen, die zu den Wertereihen a–h führen, können untereinander verglichen werden oder auch mit vorab gespeicherten weiteren Werten verglichen werden, durch den Vergleich wird entschieden, ob der Testroutinen-pH-Endwert im Bereich einer Hysterese liegt oder nicht. Ist dies der Fall, wird die Einrichtung wieder in den Meßmodus zurückgefahren, wobei noch ein Spülvorgang dazwischengeschaltet werden kann. Ist dies nicht der Fall, können unterschiedliche Entscheidungen für das Verfahren getroffen werden, nämlich einerseits eine Verlängerung der Spülzeit initiiert werden oder eine automatische Kalibrierung, auch eine automatische Reinigung mit einer Reinigungsflüssigkeit ist möglich oder ein Elektrodenwechsel, der dann angezeigt wird.
Die in 3 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im Wesentlichen aus einem ersten Behälter 1, in dem sich das zu vermessende Medium befindet, einem zweiten Behälter 2 zur Aufnahme eines Spülmediums, einem dritten Behälter 3 zur Aufnahme eines Vergleichsmediums, einem Abflußbehälter 4 und einem Reinigungskonzentratbehälter 5. Eine erste Leitung 6 ist an einen Abfluß 8 des ersten Behälters 1 angeschlossen, Leitungen 7a und 7b münden in einen Zufluß 9 des ersten Behälters 1. Über eine dritte Leitung 10 und dazwischengeschaltete Ventile 11–13 sind die Behälter 5, 2 und 3 an die Leitungen 6 und 7 anschließbar.
Der Sensor 14 befindet sich in einer Durchlaufarmatur 15, deren Eingang an die Leitung 10 angeschlossen ist, wobei durch ein Ventil 16, das als Umschaltventil ausgebildet ist, der Durchlaufarmatur 15 entweder Flüssigkeit aus dem ersten Behälter zugeführt werden kann, wozu eine Pumpe 17 vorgesehen ist oder Flüssigkeiten aus den Behältern 2, 3 oder 5. Wird die Anlage im Meßmodus gefahren, wird über die Pumpe 17, die Leitung 6 und das Umschaltventil 16 zu vermessende Flüssigkeit über die Leitung 18 der Durchlaufarmatur 15 zugeführt. Mit Einleitung der Testroutine wird das Ventil 16 geschlossen, das Ventil 12 geöffnet, so daß zunächst Spülmedium über die Leitung 10 zum Sensor 14 gelangt. Dabei ist ein Ventil 19 so geschaltet, daß die Flüssigkeiten der Testroutine in den Abflußbehälter 4 gelangen. Nach dem Spülzyklus wird das Ventil 12 geschlossen und das Ventil 13 geöffnet, so daß der Sensor 14 mit Vergleichsmedium aus dem Behälter 3 beaufschlagt wird. Dann werden durch die Steuerungseinheit 20 die Sensorwerte aufgezeichnet. Nach Abschluß der Testroutine wird das Ventil 13 wieder geschlossen und das Ventil 12 kurzzeitig zur Zwischenspülung geöffnet und dann nach Abschluß dieses Zwischenspülvorganges das Ventil 16 wieder in die gezeigte Stellung gebracht, in der zu vermessendes Medium über die Leitung 18 über den Sensor geführt wird. Das Ventil 19 befindet sich dann wieder in einer Schaltstellung, so daß über die Leitung 7b zu vermessende Flüssigkeit vom Sensor in den Behälter 1 zurückgepumpt wird.
Die Steuerungseinheit 20 umfaßt eine Timer-Vorrichtung, um die jeweiligen Spülzyklen, Meßzyklen, Vergleichszyklen oder Reinigungszyklen der Länge nach zu definieren und entsprechend zu initiieren. Außerdem ist eine Speichereinheit und eine Vergleichereinheit vorgesehen, beides kann durch einen üblichen Prozessor geleistet werden. Ein Mehrfach-Display 21 ist entsprechend umschaltbar, um den Benutzer interessierende Werte in einem Meßmodus oder in einem Testroutine-Modus anzuzeigen.

1: erster Behälter
2: zweiter Behälter
3: dritter Behälter
4: Abflußbehälter
5: Reinigungskonzentratbehälter
6: erste Leitung
7: Leitung
8: Abfluß v. 1
9: Zufluß v. 1
10: dritte Leitung
11: Ventil
12: Ventil
13: Ventil
14: Sensor
15: Durchlaufarmatur
16: Ventil
17: Pumpe
18: Leitung
19: Ventil
20: Steuerungseinheit
21: Mehrfach-Display

Claims

Verfahren zur Überprüfung der Reagierfähigkeit eines elektronischen Sensors für gasförmige und/oder flüssige Medien, insbesondere einer Meßelektrode zur Ermittlung chemischer oder physikalischer Größen, nach einer Versottung oder Belegung der Sensoroberfläche durch das Umgebungsmedium oder darin enthaltene Bestandteile, wodurch das Ansprechverhalten des Sensors bezüglich des zu messenden Mediums beeinträchtigt wird, wobei der Sensor bei der Überprüfung im Rahmen einer Testroutine mit einem Vergleichsmedium beaufschlagt und ein Vergleichs-Sensorwert erfaßt wird, wobei der Sensor in einem Meßmodus betrieben und aus dem Meßmodus in die Testroutine umgeschaltet wird und, dabei das Vergleichsmedium zum Sensor zugeführt wird, gekennzeichnet durch – Erfassung und Abspeicherung von Sensorwertereihen bezogen auf das Vergleichsmedium und – Vergleich dieser mit zeitlichem Abstand nacheinander erfaßten und abgespeicherten Sensorwertereihen bezogen auf das Vergleichsmedium und Ableitung einer Aussage über den Zustand des Sensors aus der Veränderung und zeitlichen Entwicklung von zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgezeichneten Sensorwertereihen bezogen auf das Vergleichsmedium untereinander.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zuführung eines Spülmediums zum Sensor vor Zuführung des Vergleichsmediums.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig vom Grad der Veränderung von zu unterschiedlichen Zeitpunkten nacheinander aufgezeichneten Sensorwertereihen automatisch zusätzliche Spülmittelzyklen initiiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig vom Grad der Veränderung von zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgezeichneten Sensorwertereihen eine automatische Verlängerung oder Verkürzung der Spülzeit initiiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig vom Grad der Veränderung von zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgezeichneten Sensorwertereihen eine automatische Kalibrierung des Sensors eingeleitet wird, wozu dem Sensor eine Pufferlösung zugeführt wird und anhand des bekannten Sensorwertes bezogen auf die Pufferlösung eine Nachkalibrierung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch anschließende Beaufschlagung des Sensors mit dem Vergleichsmedium und Überprüfung, ob der Sensorwert im Bereich einer zulässigen Hysterese liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorwerte von zu unterschiedlichen Zeitpunkten nacheinander aufgezeichneten Sensorwertereihen laufend mit vorab gespeicherten Sensorwertereihen in einer Steuereinheit verglichen und bewertet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein notwendiger Sensorwechsel angezeigt und/oder automatisch durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß automatisch eine erforderliche Neukalibrierung des Sensors angezeigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verkürzung der zeitlichen Intervalle zwischen Vergleichsmessungen bezogen auf das Vergleichsmedium automatisch vorgenommen und/oder angezeigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß automatisch unter Einschaltung eines Fuzzy-Logic-Verfahrens eine erforderliche Erhöhung der Spülzyklen und/oder Sensorreinigungszyklen eingeleitet und/oder angezeigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß automatisch angezeigt wird, daß die Sensorwerte eine unzulässig hohe Schwankungsbreite aufweisen.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Überprüfung der Reagierfähigkeit eines elektronischen Sensors für gasförmige und/oder flüssige Medien, nach einem der Ansprüche 1–12 mit – einem ersten Behälter (1) zur Aufnahme des durch den Sensor (14) zu überprüfenden Mediums, einem zweiten Behälter (2) zur Aufnahme eines Spülmediums, einem dritten Behälter (3) zur Aufnahme eines Vergleichsmediums, einem Abflußbehälter (4) sowie – einer ersten Leitung (6), die an einem Abfluß (8) des ersten Behälters (1) angeschlossen ist, einer zweiten Leitung (7), die an einem Zufluß (9) des Behälters (1) angeschlossen ist, – einer Mehrzahl von Ventilen (11, 12, 13, 16, 19), sowie – einer Durchlaufarmatur (15), in der der Sensor (14) angeordnet ist und die einen Zulauf aufweist, an den über das Ventil (16) entweder der Ausgang des ersten Behälters (1) anschließbar ist, um das zu überprüfende Medium mit dem Sensor (14) in Kontakt zu bringen oder über die weiteren Ventile (11–13) den Sensor (14) mit Spülmedium oder Vergleichsmedium zu beaufschlagen, wobei ein Ausgang der Durchlaufarmatur (15) über ein Ventil (19) mit dem Eingang des ersten Behälters (1) verbindbar ist sowie – einer Analysemeß- und Steuerungseinheit (20) mit einer ersten Gruppe von Ausgängen zur Ansteuerung der Ventile (11–13, 16, 19), einer Gruppe von Eingängen zum Anschluß der Sensorausgänge, einer Speichereinrichtung zum Abspeichern von Sensorwertereihen, einer Timer-Einrichtung zur automatischen Wiederholung der Erfassung von Sensorwertereihen, wobei über die erste Ausgangsgruppe das den zweiten Behälter (2) mit dem Spülmedium verbindende Ventil (12) in Öffnungsstellung beaufschlagbar ist, um Spülmedium zum Sensor (14) zu fördern sowie – einem elektronischen Vergleicher, dem vorabgespeicherte Sensorwertereihen und aktuelle ermittelte Sensorwertereihen bezogen auf das Vergleichsmedium zuführbar sind sowie einer Auswerteeinheit, die abhängig vom Vergleichsergebnis automatisch eine Zuführung von Spülmedium oder Vergleichsmedium zum Sensor (14) unter automatischer Öffnung und Schließung der zugehörigen Ventile (11-13, 16, 19) besorgt.