专利名称：实验参考方法中的标定的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于以实验参考方法标定测量仪表的方法以及实 施该方法的装置。
背景技术：
测量仪表，特别是分析仪表(诸如用于检查水性介质或其他样本 的混浊度传感器)通常包括至少一个用于测量变量的第一传感器，其 信号被根据映射规范映射到输出的测量值。这个映射规范可以例如包 含恒定因子、线性等式、多项式或任何其他表达式。除了依赖第一传 感器的信号之外，映射规范还可以依赖于至少一个第二传感器的信号， 以例如能够补偿第一传感器对于第二传感器的测量变量(例如温度) 的交叉敏感。映射规范例如可以以特征曲线的形式表示。映射规范的 参数(例如，系数和零点偏移)通常存储在测量仪表的数据存储器中。
通常，测量仪表在投入使用时得到标定，从而保存的映射规范的 参数与需要的参数一致，使得在期望的测量精度之内，输出的测量值 与测量变量的实际值相同。
然而，测量仪表会发生漂移，即，由于磨损、老化、污垢或其他 原因，输出的测量值与测量变量的实际值不同。在这种情况中，保存 的映射规范参数不再是最新的，必须被重标定。
对于pH测量仪表，这例如是通过在至少两个不同的pH值利用两 种标准液体执行测量并且通过基于输出的测量值调节测量仪表的零点 和斜率而完成的，从而测量仪表输出对于参考液体的正确测量值。
这种处理方式不能用于例如用于监控饮用水的固定安装的混浊度 测量仪表，因为它们不能被从饮用水中取出并投入到具有一定混浊度 的标准样本。
作为替代，这些混浊度测量仪表以所谓的实验参考方法标定。为 此，在标定测量时刻的当前测量值被保存作为标定测量值。同时，采 取介质样本并且在实验室中对采取的样本执行实验参考测量。实验参 考测量的结果被用作用于标定测量仪表的实验参考测量值。
从标定测量值和实验参考测量值之间的差，获得测量仪表在实验 参考测量值的当前偏差。如果没有进一步的信息，这个偏差通常与零 点漂移相关，并且测量仪表的映射规范的相应参数被更新。这种处理 方式是有问题的，因为测量仪表的性能也能够改变，使得它将需要校 正映射规范的其他参数，例如在线性映射规范中这是斜率。
发明内容
于是，本发明的目的是提供一种用于测量仪表的标定方法，以克 服上述缺点。
根据本发明，该目的通过独立权利要求1限定的方法以及独立权 利要求6限定的测量仪表实现。
在本发明用于标定测量仪表的方法中，该测量仪表利用至少一个 第一传感器监控测量介质的测量变量，其中第一传感器的信号被根据 映射规范映射为测量值，该方法包括以下步骤-
将测量仪表的当前测量值标记为当前标定测量值；
将测量介质的实验参考样本提供给实验参考测量仪表，该实验参
考样本具有标定测量值在标记时刻的特性；
基于实验参考样本而利用实验参考测量仪表确定测量变量的实际
值，并且提供及标记该实际值作为当前实验参考测量值；
基于当前标定测量值以及当前实验参考测量值，更新映射规范； 其中，进一步
在更新映射规范时，考虑至少一对较早的值，即，在之前的标定 中确定的标定测量值和相关的实验参考测量值。
优选地，在更新映射规范时考虑多对较早的值。
在本发明的进一步发展中，对于值对还标记其测量时刻。这使得 在更新映射规范时能够考虑值对的"年龄"。例如，年龄可以作为加 权因子输入，较老的值对比较年轻的值对的权重低。值对的相对权重 可以例如使用年龄的衰减指数函数描述。
另外，较早值对的权重可以更快速地降低，使得较早实验参考测 量值附近丧失当前实验参考测量值。
一方面，标定可以以可预定的时间间隔周期性执行；另一方面， 标定可以是事件控制的。为此，测量仪表可以具有例如剂量仪功能， 其检测测量仪表的负载等效量并集合例如极端温度等。在消耗了可预 定的负载容许量之后，可以需要标定。这个功能对应于加权了负载的 时标。在负载较少的情况中，仪表在下一次标定前可以比负载较高的 情况更长时间地操作。
最后，当测量仪表输出不常见的测量值时，可以需要标定。例如 当在相关测量位置长时间没有测量值出现在当前测量值周围的可预定 值域时以及/或者当长时间没有在可预定的值域中进行标定时，测量值 是不常见的。
本发明的测量仪表包括至少一个第一传感器用于检测测量介质的 测量变量，其中第一传感器输出依赖于测量变量的信号；和 具有微计算机的电子电路，其中
第一传感器的信号被电子电路根据映射规范映射到测量值；以及 其中电子电路包括数据存储器，其中能够保存标定测量值与相关 的实验参考测量值的值对，以基于值对更新映射规范。
测量仪表可以例如是用于分析水介质的测量仪表，特别是用于监 控饮用水的混浊度测量仪表。
现在根据附图中的实施例解释本发明，附图中 图l是根据现有技术，利用实验参考的标定的方法的图表；和 图2是用于利用实验参考进行标定的本发明的方法的图表。
具体实施例方式
图1示意性显示了通过使用偏移校正的标定获得的特征曲线，正 如现有技术中已知的。
传感器信号被绘在水平轴上，而纵轴显示传感器的测量变量的测 量值，其依赖于传感器信号。图1中的实线对应于测量仪表在启动时 刻的特征曲线。假设在使用测量仪表时周期性执行标定，例如每月一 次，那么在标定时刻，利用当前特征曲线标记标定测量值，同时采用 测量介质的实验参考样本。基于实验参考样本，在实验室中确定实验 参考测量值作为测量仪表的期望值。作为结果，特征曲线的零点或偏 移移动实验参考测量值与标定测量值之间的差，从而在当前标定的条 件下要输出的测量值对应于标定的期望值。为了指示这一点，图1中 对于不同标定给出了交叉标记，特征曲线移动至交叉标记，作为标定 的结果。
正如可以直接看到的，根据所用的各条特征曲线的输出的值之间 具有较大偏差；并且当除零点移动之外的其他因素导致测量仪表漂移 时，根据现有技术的处理方式导致测量误差。
图2显示了根据本发明的实验参考方法的特征曲线，其中为了校
正特征曲线，不仅应用当前标定数据，而且应用较早的标定数据。图2
中的原始数据与图1的原始数据相同，即，实线又一次作为启动时刻 的特征曲线。
交叉标记显示了在三个不同时刻的标定数据的实验参考测量值， 其中标定时刻从左到右增加。然而，这并不是必须的，因为图表中的 实验参考测量值的位置并不依赖于时刻，而是仅仅依赖于标定测量值 或者标定测量值的传感器信号以及相关的实验参考测量值。
在一个实施例中，在第一标定的情况中，确定的实验参考值与在
原始特征曲线的情况中一样被加权。s卩，利用100个原始特征曲线支
持点以及具有100倍加权的第一标定值对执行二阶多项式拟合，以确 定更新的特征曲线。结果以点划线表示。
为了确定根据第二标定的特征曲线，在拟合二阶多项式的情况中， 考虑100倍加权的第二标定值对、50倍加权的第一标定值对、以及具 有100个支持点的原始特征曲线，以确定新更新的特征曲线。结果以 点线表示。
为了确定根据第三标定的特征曲线，在拟合用于第三次更新特征 曲线的二阶多项式的情况中，考虑IOO倍加权的第三标定值对、50倍 加权的第二标定值对、25倍加权的第一标定值对、以及具有100个支 持点的原始特征曲线。结果以虚线表示。
可以容易地看到，特别是在较早的标定点的情况中，各个特征曲 线之间的相对偏差显著减小。于是，本发明的方法导致特征曲线更为 鲁棒的更新。同样，原始的工厂方面的标定随着后续标定数目增加而 相对丧失其重要性，但没有完全消失。这种处理方式被证明是正确的，
仪表的某些基本特征即使在测量值漂移的情况也得到保留。
代替所述用于更新特征曲线的处理方式，例如具有一定数目支持 点的最新特征曲线可以被利用当前标定数据的相应加权而拟合。以这 种方式，原始的特征曲线迅速失去重要性。
同样，在拟合之后确定的新的特征曲线与标定的实验参考值之间 的残差能够由特征曲线的附加偏移而补偿。
从这里给出的思想出发，本领域技术人员可以根据具体测量仪表 的老化特性以及相关测量点得出其他统计方法以及分析策略。
权利要求
1.用于标定测量仪表的方法，该测量仪表利用至少一个第一传感器监控测量介质的测量变量，其中第一传感器的信号被根据映射规范映射为测量值，该方法包括以下步骤将测量仪表的当前测量值标记为当前标定测量值；将测量介质的实验参考样本提供给实验参考测量仪表，该实验参考样本具有标定测量值在标记的时刻的特性；基于实验参考样本，利用实验参考测量仪表确定测量变量的实际值，并且提供及标记该实际值作为当前实验参考测量值；基于当前标定测量值以及当前实验参考测量值，更新映射规范；其特征在于，为了更新所述映射规范，考虑至少一个较早的值对，即，在之前的标定中确定的标定测量值和相关的实验参考测量值。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中为了更新映射规范，考虑标 定测量值和实验参考测量值的多个较早值对。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中对于值对，在更新映射 规范时考虑值对的寿命作为加权因子，并且较老的值对比较年轻的值 对的权重低。
4. 根据权利要求1 3之一所述的方法，其中周期性执行标定。
5. 根据权利要求1 3之一所述的方法，其中以事件控制的方式 执行标定。
6. 测量仪表，包括至少一个第一传感器，用于检测测量介质的测量变量，其中第一 传感器输出依赖于测量变量的信号；和具有微计算机的电子电路，其具有数据存储器和程序存储器，其 中第一传感器的信号被电子电路根据映射规范映射到测量值，其中映 射规范特别是能够根据前述权利要求之一所述的方法得到更新；以及数据存储器中能够保存标定测量值与相关的实验参考测量值的值 对，以及程序存储器中保存程序，以基于值对更新映射规范。
7.根据权利要求6所述的测量仪表，其中测量仪表是用于监控饮 用水的混浊度测量仪表。
全文摘要
一种用于标定测量仪表的方法，该测量仪表利用至少一个第一传感器监控测量介质的测量变量，其中第一传感器的信号被基于映射规范映射为测量值，其中该方法包括以下步骤将测量仪表的当前测量值标记为当前标定测量值；将测量介质的实验参考样本提供给实验参考测量仪表，该实验参考样本具有标定测量值在标记时刻的特性；基于实验参考样本而利用实验参考测量仪表确定测量变量的实际值，并且将该实际值提供及标记作为当前实验参考测量值；以及基于当前标定测量值以及当前实验参考测量值，更新映射规范。本发明的特征在于，在更新映射规范时，考虑至少一对较早的值，即，在前一次标定中确定的标定测量值和相关的实验参考测量值。
文档编号G01D18/00GK101346618SQ200680048903
公开日2009年1月14日 申请日期2006年12月13日 优先权日2005年12月23日
发明者拉尔夫·于斯格斯, 菲利普·罗特, 马尔科·布特曼 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司