用于测量残留油的装置的制造方法
【专利说明】用于测量残留油的装置
[0001]本发明涉及用于检测气体中的烃含量的测量装置和方法。
[0002]此类测量装置已知具有各种传感技术，并且用于检测例如空气或压缩空气中的油、烃类和可氧化气体的含量。
[0003]例如，通常使用具有半导体氧化物材料的可电加热的金属氧化物半导体气体传感器，其在加热的状态下，取决于空气中所含的烃量改变其电阻。金属氧化物半导体气体传感器的最重要的优势包括:非常高的灵敏度，因而具有能够测量甚至低至PPt范围的最微小的烃含量的可能性。它们具有非常长的操作寿命，非常好的长期稳定性，并且购置成本相当低。
[0004]但是，金属氧化物半导体气体传感器的缺点在于，它们具有指数特性曲线，这是它们的偏移点难以确定的原因。测量结果较难重现，传感器对于水蒸气和无机气体具有高的横向灵敏度。最终值的响应时间高，并且在零空气校准直至到达零线的情况下，恢复时间较长。
[0005]另一种方法是通过光致电离的方式检测烃浓度。在该过程中，用紫外光辐射烃类。在此情况下，光能量必须足够高，以迫使电子离开烃分子。可以电子方式测量它们的数量。光致电离传感器具有良好的长期稳定性、对于水蒸气和无机气体具有较低的横向灵敏度。最终值的响应时间短，并且在零空气校准直至到达零线的情况下，恢复时间也短。特性曲线是线性的，从而提供了高水平的可重现性。
[0006]但是，这种传感器的缺点在于，它们具有低水平的灵敏度，特别是在低浓度范围的情况下。此外，无法在没有测试气体的情况下可靠地确定老化状态；然而，约为I年的使用寿命无论如何也是相当短的。由于磨损导致测量精确性下降，这是维护成本高的原因。此外，光致电离传感器的购置成本较高。
[0007]通过光致电离传感器的方式产生的测量值仅允许对测量物质的量进行间接总结，因为测量值还取决于化合物的分子构造并且变化程度相当大，甚至是在同一分子式的情况下也是如此。但是，如果在待测量的化合物是恒定、已知、如果可能的话均匀的情况下，可以较为可靠地测量烃含量的浓度。但是，随着烃类浓度下降，测量精确度下降。具体来说，在过程中，空气的水分含量的影响增加。随着烃含量下降，空气湿度的影响逐渐变大；无法足够精确地进行较低的mg/m3范围(特别是yg/m3范围)内的径含量的测量。
[0008]不同压缩气体的应用对于油含量要求不同阈值。油含量由滴状油气溶胶构成以及由油蒸汽构成。可以通过各种方式从压缩空气流部分或大量地消除油气溶胶和油蒸发。
[0009]本发明的目的是提供一种用于检测气体中的油、烃类和可氧化气体的含量的测量装置，其甚至可靠地测量最低永久浓度。设想能够容易地确定和纠正可能的测量误差。本发明的另一个目的是提供相对于现有技术的改进地检测气体中的油、烃类和可氧化气体的含量的方法。
[0010]所述方法通过用于检测气体中的烃类含量的测量装置得以实现，其包括:
[0011]-第一传感器，其用于确定测量气流中的烃含量，并用于产生相应的第一测量结果，
[0012]-第二传感器，其用于确定测量气流中的烃含量，并用于产生相应的第二测量结果，
[0013]-评价单元，其用于对两个传感器的测量结果进行评价，
[0014]-催化剂单元(34)，其用于产生催化剂气流(36)，
[0015]其中
[0016]-所述第一传感器配置成金属氧化物半导体气体传感器并连续地进行测量，
[0017]-所述第二传感器配置成光致电离传感器，并不连续地进行测量，
[0018]-可以将所述催化剂气流(36)进料到所述第二传感器(22)。
[0019]此外，通过检测气流中的烃含量的方法实现所述目标，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
[0020]-将测量气流连续地进料到第一传感器，所述第一传感器配置成金属氧化物半导体气体传感器，
[0021]-确定所述测量气流中的烃含量并通过第一传感器的方式产生第一测量结果，
[0022]-将测量气流不连续地进料到第二传感器(24)，所述第二传感器(24)配置成光致电离传感器，
[0023]-确定所述测量气流中的烃含量并通过第二传感器的方式产生第二测量结果，
[0024]-对两个传感器的测量结果进行评价，
[0025]-产生催化剂气流(36)，其中，当所述第二传感器(24)关闭或未使用时，将催化剂气流(36)进料到第二传感器(24)。
[0026]本发明这是第一次在测量装置中结合两种不同的传感器，它们通常被人为地排除在一个测量装置中。迄今为止，认为在单个测量装置中同时使用两个传感器是多余的。
[0027]相对于光致电离传感器(简写为PID传感器)，金属氧化物半导体气体传感器(简写为MOX传感器)的优势在于，在无需任何维护的情况下提供长寿命预期以及低的购置成本。理论上来说，对于油蒸汽测量装置，可以实现数年使用而无需任何维护和重新校准。
[0028]对于横向灵敏度、可重现性和长期稳定性，PID传感器是更为精确的传感器，其实现更为精确的测量并具有较低的横向灵敏度。
[0029]本发明的一个本质方面在于，对两个传感器进行不同的使用。MOX传感器永久运行，并进行连续测量。相反地，PID传感器仅以循环间隔进行测量，例如每天一次，作为MOX传感器的补充和并行。PID传感器确定的测量值起了例如纠正MOX传感器的斜率或偏移的作用。在此情况下，在之前进行的零空气校准(优选自动进行)之后，直接进行PID传感器测量。
[0030]通过PID传感器的不连续、额外激活，实现了相当长的使用寿命，否则的话这是相当短寿命的传感器。
[0031]两种传感器对于水都具有较高的横向灵敏度。在MOX传感器的情况下，该横向灵敏度导致对其指数特性曲线的操作点的移动，从而导致偏移和/或增益误差。
[0032]相反地，PID传感器的情况下已知两种效应，一种是所谓的水淬灭效应，这导致斜率误差。此外，由于电极堆叠件上的沉积或污染可能发生漏电流，这导致水分依赖性偏移误差。因此，根据本发明，可以在测量装置的气体进口上提供干燥元件(例如，膜)，其显著降低了水含量。已知的膜干燥器可用于该目的，其对空气自身进行干燥并使用膨胀吹洗空气用于干燥过程。也可以使用吸附干燥剂。
[0033]在初始气流(测量气流)中使用干燥元件(例如，膜干燥器)对于PID传感器的使用以及MOX传感器的使用都具有优势，其对于通常不使用这两种传感器类型的组合的现有技术更具有优势。
[0034]原理上来说，使用吸附干燥剂也是可以的。必要的是，干燥元件具有高的干燥能力，这通常对于吸附干燥剂是不足以实现的。
[0035]此外，根据本发明提供了催化剂单元，其实现了 PID传感器的零空气的偏移稳定化。根据本发明，当不使用和关闭的时候，用催化剂气流(催化的测量气体)对PID传感器进行冲洗。因此，PID传感器总是保持干净，增加了稳定性和使用寿命。仅在紧接与MOX传感器平行的PID传感器操作之前，向PID传感器施加电压，其灯打开。在充分的稳定化时间之后，进行自动调零。在该调节之后，将初始气流分成第一和第二测量气流，将第二测量气流进料到PID传感器。然后以与MOX传感器平行的方式，PID传感器对该第二测量气流进行测量，所述MOX传感器对第一测量气流进行测量。
[0036]采用该PID传感器的测量结果，可以对MOX传感器的偏移进行补偿或者对MOX传感器的增益误差进行补偿，或者对MOX传感器进行校准。
[0037]催化剂单元的使用不仅实现了 PID传感器的单纯偏移稳定化，根据本发明，还实现了 MOX传感器的横向灵敏度补偿以及MOX传感器对于其特性曲线的偏移点的确定。
[0038]通过PID传感器的方式对MOX传感器的横向灵敏度的补偿是基于传感器操作的不同方式。MOX传感器具有指数特性曲线，其在传感器的制造过程中进行校准并储存在装置中。相反地，PID几乎以线性操作，并用零空气校准。因此，PID传感器能够在约为I级(ISO8573:低于0.01mg/m3气体的油蒸汽含量)的测量过程中，非常精确地测量零值。
[0039]如果测量值劣于I级的话，通过PID传感器的测量值的校准点(也是之前测量的点)，对MOX的横向灵敏度进行补偿，所述校准点绘制在MOX传感器的指数曲线上。将现有测量值(current measured value)用于过程中作为所有先前确定的校准点的统计概率计算的参照量；从测量点的集合去除不可能的点。对于所有其他(即，可能的点、校准点)的平均值，确定新的斜率，通过筛选(fil