用于校准分析测量设备的方法以及测量点

技术领域

本发明涉及用于校准分析测量设备的各种方法，并且涉及用于分析过程介质和用于校准分析测量设备的测量点。

背景技术

在分析测量技术中，尤其是在水管理和环境分析领域，以及在例如食品技术、生物技术和制药的工业中，以及对于各种实验室应用，诸如气体或液体测量介质中诸如离子或溶解气体等分析物的pH值、电导率或浓度的被测变量是至关重要的。这些被测变量可以例如借助于分析测量设备，尤其是电化学传感器，诸如电位、安培、伏安或库仑传感器或者电导率传感器，来进行检测和/或监测。

在水管理领域中，尤其是在饮用水、船上的压载水、游泳池中的监测中，使用了所谓的消毒传感器，该消毒传感器适合于测量不同的参数，例如氯、二氧化氯、溴、过氧化氢等。当必须监测相应种类的含量以便确保过程系统的抗菌状态时，使用此类传感器。

消毒传感器还显示出测量值对传感器膜的流入的依赖性。为了可靠的测量结果，因此重要的是要知道流入并能够对其进行精确设置。消毒传感器通常是测量点甚至控制环路的一部分。测量点可以被设计为例如流量配件或旋入式喷嘴。流量配件比旋入式喷嘴更可取，因为可以用流量配件设置传感器膜片上的流量。

消毒传感器通常根据电化学测量原理操作。通过电化学反应、温度的影响或通过化学过程条件本身，传感器经历测量信号的移位，这可以反映在变化的传感器特性中。

为了确保足够的测量精度，有必要校准传感器并调整零点和/或斜率。

从配件上移除常见的消毒传感器以进行校准，并且在单独的器皿中应用用于零点和/或斜率确定的参考材料。校准的另一可能包括在配件处采样并经由参考测量方法测量该样本；在氯的情况下，使用所谓的比色DPD测试。结果，消毒传感器的偏移或斜率校正仅通过相当大的努力才可能。

然而，DPD测试方法具有无法忽略不计的测量误差，该测量误差可能在消毒传感器的调整期间被传输给所述消毒传感器。

因此，需要多个有时复杂的工作步骤来校准消毒传感器。这些工作步骤存在错误地调整消毒传感器的误差风险，这可能无法被用户在消毒传感器的操作期间检测。

此外，先前已知的校准方法的缺点在于，在校准期间，与过程流量配件相比，消毒传感器通常暴露于水基质相对于参考溶液的其他流量条件、其他温度、其他成分，作为其结果可能生成测量误差。

从配件上移除消毒传感器对测量点的操作者代表了额外的努力。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种避免前面提及的缺点的校准方法。

该目标通过根据权利要求1所述的用于在测量点中校准分析测量设备的方法来实现。

根据本发明的方法包括至少以下步骤：

-提供过程介质流经的测量点和分析测量设备，其中所述测量点具有入口阀、出口阀、分析容器、计量容器和泵，

其中，入口阀被连接到用于馈送入过程介质的第一入口、用于馈送入校准介质的第二入口、分析容器和计量容器，

其中，出口阀被连接到出口、分析容器和计量容器，

其中，入口阀、分析容器、计量容器和出口阀被彼此连接，以使得可以在测量点中实现流动回路，

其中，泵被布置，以使得其适合于生成流动回路，

其中，分析测量设备被布置在分析容器中并且与过程介质接触，

-关闭入口阀10，以使得没有过程介质被从第一入口3馈送入测量点1，

-通过出口阀清空过程介质的测量点，

-关闭出口阀，

-从第二入口通过入口阀将预确定体积的校准介质馈送入测量点，

-通过泵使校准介质循环，以使得生成流动回路，并且校准介质流动冲击分析测量设备，其中通过泵调整校准介质的预确定流速，

-校准分析测量设备。

本发明的用于校准分析测量设备的方法使得能够在过程安装状态下特别精确地校准分析测量设备。

根据本发明的一个实施例，在关闭入口阀的步骤之前，执行了通过分析测量设备测量过程介质的步骤和通过流量计测量过程介质的流速的步骤，其中在通过泵使校准介质循环的步骤期间，设置校准介质的预确定流速，以使得校准介质的流速对应于过程介质的测量的流速。

本发明的用于校准分析测量设备的方法使得能够在过程安装状态下特别精确地校准分析测量设备。因为在分析测量设备的校准期间选择了与测量操作中相同的过程介质的流速，所以非常精确的校准是可能的。

上面提及的目标通过根据权利要求3所述的用于在测量点中校准分析测量设备的方法来实现。

根据本发明的方法包括至少以下步骤：

-提供过程介质流经的测量点和分析测量设备，其中所述测量点具有入口阀、分析容器、计量容器和泵，

其中，所述入口阀被连接到用于馈送入过程介质的第一入口、用于馈送入校准介质的第二入口和分析容器，

其中，泵被布置，以使得其适合于生成通过测量点的预确定流量，

其中，分析测量设备被布置在分析容器中并且与过程介质接触，

-关闭入口阀10，以使得没有过程介质被从第一入口3馈送入测量点1，

-清空过程介质的测量点，

-从第二入口到出口通过入口阀将校准介质馈送入测量点，以使得生成流量并且校准介质流动冲击分析测量设备，

其中，通过泵设置校准介质的预确定流速，

-校准分析测量设备。

本发明的用于校准分析测量设备的方法使得能够在过程安装状态下特别精确地校准分析测量设备。因为用于分析测量设备的校准的校准介质直接流到出口，所以实现所述方法仅需几个部件。

在本发明的一个实施例中，分析测量设备具有对校准介质的交叉敏感性，并且其中校准分析测量设备的步骤是基于对校准介质的交叉敏感性的校准。因此，可能借助于校准介质同时校准不同的传感器。

在本发明的一个实施例中，校准介质包含次氯酸。因此，校准特别简单。

在本发明的一个实施例中，校准介质包括用于校准pH传感器的pH缓冲剂。因此，校准特别简单。

在本发明的一个实施例中，校准介质包括pH缓冲剂和次氯酸盐，其中将预确定体积的校准介质馈送到测量点的步骤包括分开馈送pH缓冲剂和次氯酸盐。结果，仅在原位并且在需要的时间点生成校准介质，由此增加了校准方法的自主持续时间。pH缓冲剂以及次氯酸盐分别比当与校准介质混合时更耐用。

在本发明的一个实施例中，校准介质包括软化水和具有已知浓度的分析物的储备溶液。结果，仅在原位并且在需要的时间点生成校准介质，由此增加了校准方法的自主持续时间。

前面提及的目标还通过根据权利要求9所述的用于分析过程介质和用于校准分析测量设备的测量点来实现。

根据本发明的测量点包括：

入口阀、出口阀、分析容器、计量容器和具有可调节的递送速率的泵，

其中，使所述入口阀连接到用于馈送入过程介质的第一入口、用于馈送入校准介质的第二入口、分析容器和计量容器，

其中，使出口阀连接到出口、分析容器和计量容器，

其中，使入口阀、分析容器、计量容器和出口阀彼此连接，以使得可以在测量点中实现流动回路，

其中，泵被布置，以使得其适合于生成流动回路，

其中，分析测量设备被布置在分析容器中，以使得流动回路可以流入分析测量设备。

根据本发明的一个实施例，测量点进一步包括旁路通道，所述旁路通道连接第一入口和出口以便将过程介质的一部分从第一入口经过分析容器和计量容器引导到出口，其中泵的第一驱动装置被布置在旁路通道中，并且泵的第二驱动装置被布置在流动回路中，其中第一驱动装置适合于驱动第二驱动装置。因此，测量点适合于经由第二驱动装置无电流地驱动第一驱动装置。因此，测量点还适合于借助于第一驱动装置和第二驱动装置来表示在测量点中的流动回路上的旁路通道中占主导地位的流速。

上面提及的目标还通过根据权利要求11所述的用于校准分析测量设备的测量点来实现。

根据本发明的测量点包括：

入口阀、分析容器和具有可调整递送速率的泵，

其中，使所述入口阀连接到用于馈送入过程介质的第一入口、用于馈送入校准介质的第二入口、分析容器和计量容器，

其中，使入口阀和分析容器彼此连接，以使得可以在测量点中实现流动回路，

其中，泵被布置，以使得其适合于生成流动回路，

其中，分析测量设备被布置在分析容器中，以使得流量可以流动冲击分析测量设备。

这种测量点具有最少数量的部件。

根据本发明的一个实施例，入口阀被构造为多路阀。

根据本发明的一个实施例，分析测量设备是氯传感器和/或二氧化氯传感器和/或溴传感器和/或pH传感器和/或电导率传感器和/或溶解氧传感器。

附图说明

依据附图的以下描述，将更详细地解释本发明。附图示出：

图1是根据本发明的测量点的示意图，

图2是来自图1的测量点的具有旁路通道的实施例的示意图，

图3是来自图1的测量点的具有开放出口的实施例的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的测量点1的示意图。根据一个实施例，测量点1是流通测量点。测量点1包括入口阀10、出口阀11、分析容器12、计量容器13和泵14。分析测量设备2被布置在分析容器12中。

入口阀10被连接到用于馈送入过程介质的第一入口3、用于馈送入校准介质的第二入口5、分析容器12和计量容器13。

出口阀11被连接到出口4、分析容器12和计量容器13。入口阀10被优选地构造为多路阀，例如构造为四通阀。在一个实施例中，可以设计入口阀10，以使得入口阀10的四个路径以空间上分开的方式布置。

入口阀10、分析容器12、计量容器13和出口阀11彼此连接，以使得可以在测量点1中实现流动回路S。对泵14进行布置，以使得其适合于生成流动回路S。在图1中，泵14被布置在入口阀10与计量容器13之间。然而，泵14也可以被布置在流动回路S内的其他点处。泵14具有可调节的递送速率。分析测量设备2被布置在分析容器12中，以使得流动回路S可以流入分析测量设备2。

分析测量设备2是例如氯传感器和/或二氧化氯传感器和/或溴传感器和/或pH传感器和/或电导率传感器和/或溶解氧传感器。

图2示出了具有所谓的旁路通道6的测量点1的第二实施例。旁路通道6连接第一入口3和出口4，以便将过程介质从第一入口3引导到出口4。旁路通道6使得能够将一部分过程介质被引导从第一入口3经过分析容器12和计量容器13直接到出口4。泵14的第一驱动装置15被布置在旁路通道6中，且泵的第二驱动装置16被布置在流动回路S中。第一驱动装置15和第二驱动装置16是例如桨轮或涡轮型。第一驱动装置15适合于驱动第二驱动装置16。第一驱动装置15例如经由驱动轴连接到第二驱动装置16。传送装置，例如传送器也可以被布置在第一驱动装置15与第二驱动装置16之间，以便实现两个驱动装置15、16的不同旋转速度。

图2还示出了被布置在入口阀10与分析容器12之间的流量计7。当然，流量计7可以被布置在流动回路S中的其他位置。流量计7使得能够对流速进行测量。当然，流量计7也可以在图1或图3中描绘的测量点1中使用(此处未示出)。替代地或另外，泵14可以用于测量流速。

图3示出了具有所谓的开放出口4的测量点1的替代的第三实施例。该实施例与先前详细描述的实施例的不同之处在于不存在计量容器13。因此，该实施例不适合于在测量点1中设计流动回路S。然而，泵14适合于在测量点1中形成流量D。将分析测量设备2布置在分析容器12中，以使得流量D可以流动冲击分析测量设备2。

与图2中示出的第二实施例类似，图3中示出的第三实施例适于设置有旁路通道以驱动泵14(未示出)。

在下文中，将描述用于校准分析测量设备2的方法。

在第一步骤中，提供以上参考图1描述的测量点1。

提供测量点1，以使得过程介质流动通过测量点1。换句话说，测量点1正在操作。因此，过程介质从第一入口3通过测量点1流动到出口4。

将过程介质从第一入口3通过分析容器12引导到出口4。在这种情况下，入口阀10被切换，以使得入口阀10与第一入口3和分析容器12连通，并且出口阀11被切换，以使得出口阀11仅与分析容器12和出口4连通。

在下一步骤中，关闭入口阀10，以使得没有额外的过程介质被从第一入口3馈送入测量点1。出口阀11保持打开。出口阀11保持打开，直到测量点1中的过程介质被清空为止。然后，关闭出口阀11。

可选地，在关闭入口阀10的步骤之前，可以执行使用分析测量设备2测量过程介质的步骤以及使用流量计7测量过程介质的流速的步骤。

在下一步骤中，将预确定体积的校准介质通过入口阀10的第二入口5馈送入测量点1。

可选地，可以在馈送入校准介质的步骤之前进行冲洗测量点1的步骤。在冲洗期间，例如，将水或另一冲洗剂从入口阀10的第二入口5传导通过分析容器12，可选地通过计量容器13、泵14和出口阀11到达出口4。所述冲洗为后续校准准备测量点1，其有助于准确校准。替代地，当使用不含分析物的水时，冲洗步骤可用于确定分析测量设备2的零点。

次氯酸被用作例如消毒传感器的校准介质。替代地，校准介质包括软化水和具有已知浓度的分析物的储备溶液。替代地，校准介质包括用于校准作为分析测量设备2的pH传感器的pH缓冲剂。

替代地，校准介质包括pH缓冲剂和次氯酸盐。在该替代方案中，馈送步骤包括与馈送次氯酸盐分开馈送pH缓冲剂。在此处，分开是指在时间上组合或分开地将pH缓冲剂和次氯酸盐馈送到测量点1中[h1]。替代地，也可以在将pH缓冲剂和次氯酸盐从本地分开的容器馈送入测量点1之前不久进行组合，并且因此同时馈送入测量点1。在时间上分开的馈送或局部分开并且在馈送到测量点1之前不久进行组合的优点在于，以这种方式提供的校准装置比组合的校准装置或诸如次氯酸的已知的校准装置具有明显更长的耐久性。

然后，通过泵14使校准介质和过程介质在测量点1中循环，以使得生成流动回路S，并且校准介质流动冲击分析测量设备2。

泵14控制流动回路S，以使得达到校准介质/过程介质混合物的预确定流速。

优选地设置校准介质/过程介质混合物的预确定流速，以使得校准介质/过程介质混合物的流速对应于在测量模式下由流量计测量的过程介质的流速。因此精确的校准使可能的，因为在校准操作期间还考虑了分析传感器2在测量模式下的操作状态，即确切流速。

如图1中的箭头所示，在测量模式下由泵14产生的流动回路S在与过程介质的流动方向相同的方向上延伸。流动回路S从入口阀10经由分析容器12、经由出口阀11、经由计量罐13、经由泵14延伸到分析容器12。入口阀10和出口阀11打开，以使得分析容器12和计量容器13以流体连通的方式彼此连通。

在另一步骤中，对分析测量设备2进行校准。当校准分析测量设备时，例如对分析测量设备2的斜率或零点进行调整。

在次氯酸作为校准介质的情况下，在校准步骤期间调整分析测量设备2的斜率。

在pH缓冲剂作为校准介质的情况下，在校准步骤期间与校准分析测量设备2一样校准pH传感器的零点或斜率。

在pH缓冲剂和次氯酸盐作为校准介质的情况下，在校准步骤期间调整分析测量设备2的斜率。

在软化水和具有已知浓度的分析物的储备溶液作为校准介质的情况下，在校准步骤期间调整分析测量设备2的斜率。

在校准步骤的一个实施例中，该校准基于分析测量设备2对校准介质的交叉敏感性。当然，也校准了对校准介质具有该交叉敏感性的分析测量设备2。

图2示出了参考图1描述的校准方法的变型。在这种情况下，在使校准介质循环的步骤期间，泵14的第一驱动装置15由泵14的第二驱动装置16驱动。在此，通过设置彼此机械连接的第一驱动装置15和第二驱动装置16的传送比来设置流动回路S中校准介质的流速。在该变型中，流量计7用于检查流动回路S中的流速。

图3示出了分析测量设备2的替代的第二校准方法。该第二校准方法与先前提及的校准方法的不同之处在于，校准介质未在回路中泵送，而是经由泵14、分析容器12从第二入口5流到出口4以便形成流量D。

当然，该替代的第二校准方法也与参考图2描述的借助于旁路通道的泵14的驱动类型兼容。

所描述的校准方法的其他优点在于，在爆破消毒的情况下，可能进行更快且更准确的测量。

所述校准方法还使得可能借助于所谓的比色杯测试或比色DPD测试通过与限定pH和限定量的次氯酸盐混合而免除对分析测量设备2的常规校准。