气敏传感器的功能性测试制造技术

本发明专利技术涉及一种用于按照热传导原理工作的气敏传感器的功能性检测的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于按照热传导原理工作的气敏传感器的功能性检测的方法。【专利说明】气敏传感器的功能性测试
本专利技术涉及一种按照热传导原理工作的气敏传感器的功能测试。
技术介绍
按照热传导原理工作的气敏传感器可以用来确定流体介质中的气体或者气体组分。“流体介质”在这里被理解成是指液体和气体介质两者。待检测的气体或者待检测的气体组分(在下文中也被称为“目标气体”)可以气体方式或溶解形式存在于介质中，其中除了目标气体之外，流体介质可能还包括例如固体、气体或液体的组分或者溶解物质。首先确定目标气体的比热导率参数，可以由所述参数推导出例如目标气体在流体介质中的浓度、压力或者分压力的进一步参数。 从EP O 501 089 AUEP O 429 397 AUEP O 433 741 或者 DE 4 439715 Al 之中已知了按照热传导原理工作的气敏传感器。 测量原理是以目标气体通过膜的扩散与随后借助于热导率测量的目标气体的检测的组合为基础的。所应用的气敏传感器包括与供测量的流体介质接触的膜。该膜将流体介质与气敏传感器中的测量室分开，该测量室中设置热传导传感器。膜例如包括聚合物层或者聚合物膜，所述聚合物层或者聚合物膜可透过目标气体但是不可透过液体，以致仅目标气体可以通过膜进入到测量室中。所应用的聚合物具有与目标气体匹配的透过性。 在每个测量过程之前利用净化气体来净化测量室以便从测量室中除去来自目标气体的先前样品的残余。净化气体应当具有不同于目标气体的热导率并且另外相对于目标气体和/或传感器的材料在化学性质上是惰性的，也就是，不应与这些物质反应。 紧跟着该净化过程，目标气体可以再次透过膜进入测量室中。利用热传导传感器测得至少一个与时间相关的热导率参数，其与测量室中的目标气体的浓度有关并从而与流体介质中的目标气体的浓度有关。通过考虑到膜对于目标气体的透过性，则可以由该参数来确定目标气体的分压力，并且可以由此确定其在流体介质中的浓度。 另外，例如，可以如EP 0348243A1中所公开地来校准气敏传感器。 按照热传导原理工作的气敏传感器被用于各种工业生产过程和制炼厂以及实验室中。可能使用的范围涉及从饮料产品中CO2的确定到生物进程和生物反应器中N2、H2或CO2的确定。可以利用所述气敏传感器来确定的进一步的目标气体例如为二氧化硫(SO2)或者硫化氢(H2S)。 特别是对于在工厂中的运用，重要的是，气敏传感器提供了可靠且可重复的恒定质量的结果。 如已经显示的，气敏传感器的功能性能力且因此可靠性受例如净化气体供应中的故障和/或潮气渗入传感器内部的各种功能故障状态的影响。 功能故障状态导致了错误的测量并且甚至可以导致气敏传感器的故障。
技术实现思路
该问题从而产生了提供一种用于按照热传导原理工作的气敏传感器的功能测试的方法，以便在运行期间检测且特别是在线检测气敏传感器的功能故障状态。 该问题通过一种用于按照热传导原理工作的气敏传感器的在线功能测试的方法来解决。气敏传感器包括具有净化气体连接部的测量室、设置在测量室中用于确定一个或多个测定值的热传导传感器、温度传感器和膜，该膜在运行期间将测量室与流体介质分开并且对于目标气体是可透过的。用于气敏传感器的功能测试的方法包括多个步骤。 首先在校准介质中执行校准周期，并且确定出校准基准。校准介质是一种具有已知浓度的目标气体的流体介质。校准周期包括至少净化过程和测量过程。在测量过程和/或净化过程期间，可以利用热传导传感器检测出至少一个测定值，并且可以由此确定出相应的校准基准。 然后，在测量介质中执行测量周期，并且由所获得的测定值来确定出相应的测量基准。测量介质是一种具有未知浓度的目标气体的流体介质。测量周期至少包括在彼此之后被执行的净化过程和测量过程。在测量过程之前或者紧跟测量过程执行净化过程以记录测定值或者一系列测定值，以便在测量过程开始时测量室基本上没有残余物。 在净化过程中利用净化气体净化测量室并且因而从测量室中除去了可能的残余物。然后可以执行其中使气敏传感器的膜接触流体介质的测量过程，以便容纳于流体介质中的目标气体可通过膜扩散到测量室中。存在于测量室中的净化气体与目标气体混合或者被目标气体置换。可以利用设置在测量室中的热传导传感器来确定一个或多个测定值。可以在预选的时间点、以预选的时间间隔或者连续地检测所述测定值。 可以由在校准或者测量周期期间作为时间函数确定出的多个测定值来确定校准或者测量基准。通过考虑所述校准基准和测量基准，可以确定出基准比较值，然后将该基准比较值与预选的基准阈值相比较。如果基准比较值的数值大于基准阈值，则生成第一出错信息。第一出错信息指示出净化气体供应中的功能故障。 令人惊讶地，已经显示出，已经可以借助于校准周期与测量周期之间的基准比较来获得净化气体供应的功能故障的指示，以便可以手动地或者自动地检查净化气体供应。在净化过程期间所确定的作为电压值函数的测量电压在此与基准有关。对于校准基准，使用由校准过程期间所确定的基准值，所述基准值为在校准过程内的净化过程期间所确定的电压值的函数。对于测量基准，使用由测量过程期间所确定的基准值，所述基准值为在测量过程内的净化过程期间所确定的电压值的函数。功能故障还可以例如作为电、声和/或光信号被显示给使用者。可以按该方式生成具有高度重现性和高质量的测定值。 该方法还可以包括可利用其来检验潮气是否已经渗入测量室中的步骤，其导致产生一个或多个进一步的出错信号。测定值可能被潮气渗入测量室所歪曲。 为了该目的，在测量介质中执行测量周期，所述周期包括净化过程和测量过程。在测量过程期间，利用气敏传感器的电子测量电路来检测测量电压，其表示待测量的热导率的量度。将该测量电压与预选的电压范围比较。如果测量电压位于预选的电压范围外，则产生进一步的出错信息。如果测量电压位于预选的电压范围内，则还可以由横跨测量电阻或横跨测量电路的相应旁路电阻的电压降来确定测量电流值。通过比较测量电流值与预选的测量电流值来确定第一控制值。还经由控制电路来确定控制电流值。测量电路包括控制电路。由横跨控制电路的相应旁路电阻的电压降来确定控制电流值。可以通过比较测量电流值与控制电流值来确定第二控制值。 然后，可以比较第一和/或第二控制值与第一控制阈值。如果第一和/或第二控制值大于控制阈值，则产生第二出错信息，该第二出错信息指示由于潮气已经渗入测量室中气敏传感器的功能故障。 如果第二控制值大于第一控制阈值，则该方法还可能包括第二控制值与第二控制阈值的比较。如果第二控制值大于第一控制阈值并且大于第二控制阈值，则可能产生第三出错信息，该第三出错信息表示由于潮气已经渗入测量室中气敏传感器的故障。 已经渗入测量室中的潮气可以替代地或者另外通过以下方法步骤来确定并且可以被显示给使用者。为了该目的，在测量介质中执行测量周期，并且在测量过程期间利用气敏传感器的电子测量电路来确定测量电压。然后由横跨测量电阻或者横跨测量电路的旁路电阻的电压降来确定测量电流值。通过重新调整可调电阻或者电子测量电路的供电电压，可以使测量电流值与预选的测量电流值匹配。为此所需的可调电阻或者供电电压方面的变化被确定成操纵变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于按照热传导原理工作的气敏传感器的功能性测试的方法，其中所述气敏传感器包括具有净化气体连接部(2)的测量室(6)、设置在所述测量室(6)中用于确定一个或多个测量值的热传导传感器(7)、温度传感器(14)和膜(8)，所述膜在工作期间将所述测量室(6)与流体介质(13)分开并且对于目标气体是可透过的；并且其中所述方法包括以下步骤：a.在校准介质中执行校准周期，该校准介质是具有已知目标气体浓度的流体介质，其中所述校准周期包括净化过程和随后的测量过程，并且确定校准基准；b.在测量介质中执行测量周期，该测量介质是具有未知目标气体浓度的流体介质，其中所述测量周期包括至少净化过程和随后的测量过程，并且确定测量基准；c.将所述校准基准和测量基准考虑在内来计算基准比较值；d.比较所述基准比较值与预选的基准阈值，并且如果所述基准比较值的数值大于所述基准阈值，则产生表示所述净化气体供应中的功能故障的第一出错信息，其中净化过程包括，利用净化气体来净化所述测量室(6)；其中测量过程包括，使所述气敏传感器的膜(8)与所述流体介质接触，容纳于所述流体介质中的目标气体通过所述膜(8)扩散到所述测量室(6)内，并且利用设置在所述测量室(6)中的热传导传感器(7)来确定出一个或多个测定值；并且其中在校准周期或者测量周期期间由作为时间函数而确定出的多个测定值来确定所述校准基准或者测量基准。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·奥伯林，A·莫比乌斯，
申请(专利权)人：梅特勒托利多公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH