[發明專利]用于確定電化學傳感器的失效率的方法

有效

• 申請號: 201010579355.2
• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號: CN102135517A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 彼得·比歇勒;蒂洛·特拉普;馬丁·弗羅伊登貝格;約爾格-馬丁·米勒
• 申請（專利權）人: 恩德萊斯和豪瑟爾測量及調節技術分析儀表兩合公司;因塔利斯有限公司
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 車文;樊衛民

技術領域

本發明涉及一種用于確定電化學傳感器類型失效率的方法，電化學傳感器類型用在用于測量過程介質的過程變量的預先規定的過程中。

背景技術

在例如具有過程測量技術傳感器的測量系統的許多應用中，特別是為確定過程介質的測量值，需要的是：知曉測量系統的失效率，并且在安全技術的方面加以顧及。國際標準IEC?61508規定了如下的方法，按照該方法，借助測量系統的各個子部件的失效率，可以測定整個測量系統的失效率。按照該標準，此外由所測定的失效率獲得了測量系統依照安全要求級別(英語專業術語：safety?integrity?level(安全完整性等級)，縮寫：SIL)的分類。

特別是廢水技術領域、飲用水技術領域、制藥技術領域、化工技術領域和食品技術領域中過程測量技術中的測量系統除了電子部件和機械部件外，還包括通常按照電位量度或電流量度的測量原理工作的電化學傳感器元件。電位量度傳感器類型的示例是離子選擇性電極，其中，最為人所知的代表是用于pH值測量的玻璃電極。這種傳感器類型具有測量半電池和基準半電池。測量半電池包括離子選擇性膜片，在pH玻璃電極的情況下包括的是玻璃膜片，該玻璃膜片與過程介質相接觸，并且在其上面構成電化學電位。膜片上的電化學電位與所要檢測的離子相關聯，例如在pH玻璃電極情況下與H₃O⁺離子的濃度相關聯。構成于膜片上的電位相比于提供穩定基準電位的基準電極，例如Ag/AgCl電極進行測量，該電極通過隔膜(Diaphragma)與過程介質保持接觸。

電流量度傳感器類型的示例是按照克拉克(Clark)電極原理的溶解氧傳感器。這種傳感器類型包括加注電解質的測量室，該測量室包含工作電極和至少一個對電極，并且該測量室借助對于分析物，例如對于溶于介質內的氧可透過的膜片與過程介質分離。根據工作電極是作為陽極還是陰極接入，通過膜片擴散的分析物在工作電極上被氧化或者被還原。分析物在工作電極上的化學轉化產生電流，該電流與過程介質內的分析物濃度相關聯。

失效率(英語專業術語：probability?of?failure?per?hour(每小時失效概率)，縮寫：PFH)被定義為與確定的時間間隔相關的失效概率。電子元件的失效率利用已知的表格對于測量系統的絕大多數構件是可計算的或者至少是可估算的。對機械部件同樣存在對于這樣的失效率行得通的方法和處理方式。在電子部件和機械部件方面，大多公知的是：在變化的環境條件下，失效率如何發生變化。例如這種部件的失效率隨著溫度改變的變化可以借助阿倫尼烏斯(Arrhenius)公式來表達。因為電子部件和機械部件大多也不與介質直接進行接觸，所以一般情況下僅通過溫度、壓力、濕度來表達的環境條件和電磁干擾以及振蕩/振動被視為失效率的影響值。

但是，在電化學傳感器類型的鑒定方面，特別是在電流量度或者電位量度傳感器類型方面卻非常復雜。使用這些傳感器類型的傳感器元件過程的過程參數，對傳感器元件的使用壽命有很強的影響，并且進而也對相應傳感器類型的失效概率或失效率有很強的影響。

因為過程的過程參數明顯影響確定的電化學傳感器類型傳感器元件的失效概率，所以通用的、也就是對于所有可能的過程統一的失效率，就像在電子或者機械部件方面規定的那樣，對于預先規定的傳感器類型的電化學傳感器元件的說服力不大。但由于其中可以使用一種且同一種傳感器類型的傳感器元件的可以設想的過程數量很大，同樣不實際的是，借助實驗為每個這種過程來確定自身的失效率。

發明內容

因此，本發明基于如下任務，即，說明一種用于確定電化學傳感器類型的關于預先規定的過程的失效率的方法。特別是該方法不僅可以確定關于唯一的或者多個類似的過程的失效率，而且也可以為任意過程確定失效率，所述任意過程具有極其不同的過程參數并且相應地以明顯不同的量來對傳感器類型的傳感器元件施加負荷。

該任務通過用于確定電化學傳感器類型的關于過程的失效率的方法得以解決，其中，過程通過確定的、特別是大量預先規定的過程參數的預先規定的數值或者數值范圍來定義，并且其中，為傳感器類型預先規定大量的缺陷種類，包括以下步驟：

-將缺陷率借助專業人士知識分配給由預先規定的過程參數的數值之一或者數值范圍與預先規定的缺陷種類之一組成的每種組合；

-在使用分配給由過程參數的數值之一或者數值范圍與缺陷種類之一組成的組合的缺陷率的情況下，按照計算規則來計算傳感器類型的失效率。