具有内部寿命测试的电化学检测系统技术方案

一种检测系统(10)包括电化学传感器(30)。测量电路(28)耦合到所述电化学传感器(30)并被配置为测量所述电化学传感器(30)的电特性。控制器(20)耦合到所述测量电路(28)并被配置为基于所测量的电特性来提供指示。所述控制器(22)还被配置为对所述电化学传感器(30)生成电干扰并获得传感器恢复简档，以提供与所述电化学传感器(30)有关的诊断指示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有内部寿命测试的电化学检测系统
技术介绍
很多工业过程天然地具有危害。该些过程通常在高温和高压环境下使用有毒、可 燃或者活性材料。在该些过程的设备故障或人为失误事件中，可能发生灾难性事件。安全 仪表系统（SI巧是设计用于防止该些事件的自动化系统。由于国际标准，对该些安全系统 的兴趣（尤其在化工、石油化工及提炼工业）中的兴趣已经增长。在该些安全仪表系统中， 能够诊断出系统中设备的故障具有重要意义。 在使用有毒气体的工业过程中，该些气体的检测器能够持续稳定地检测出该些气 体是重要的。即使正常操作环境中事实上不存在该些有毒气体时也是如此。此外，该些传 感器和检测系统可能部署在该些有害工业过程中或周边很多年。当有毒气体排放发生时， 传感器有效地工作W检测有毒气体使得可W采取修复措施是重要的。 电化学传感器有时用在有毒气体检测器中作为传感单元。利用该些传感器，感兴 趣的气体的存在造成将在传感器中引起可由合适的传感电路检测的电变化。电特性的示例 包括电压、电阻、电抗、电容或任何其他合适的电参数。
技术实现思路
一种检测系统，包括电化学传感器。测量电路禪合到所述电化学传感器并被配置 为测量所述电化学传感器的电特性。控制器禪合到所述测量电路并被配置为基于所测量的 电特性来提供指示。所述控制控制器还被配置为对所述电化学传感器生成电干扰并获得传 感器恢复简档，W提供与所述电化学传感器相关的诊断指示。【附图说明】 图1是根据本专利技术实施例的使用电化学气体检测单元的气体检测系统的示意图。 图2是根据本专利技术实施例的气体检测器的框图。 图3A是属性-功能传感器的气体传感器响应相对于时间的示意图。[000引图3B是针对退化或者有一定量磨损的传感器的传感器恢复简档的示意图。 图4是根据本专利技术实施例的操作电化学传感器的方法的流程图。【具体实施方式】 图1是根据本专利技术实施例的使用电化学检测单元的电化学检测系统的示意图。在 一个具体实施例中，电化学检测系统是气体检测系统。然而，本专利技术实施例可适用于测试和 电化学传感器。 系统10包括与传感器本体14禪合的电子器件外壳12。传感器本体14可包括与 感兴趣气体反应生成可检测电响应的任何合适的电化学传感器。该些传感器的示例包括有 毒气体传感器。传感器本体14的下部16被配置为暴露在环境空气中W检测感兴趣气体， 并潜在地确定和提供与感兴趣气体有关的浓度指示。 传感器可检测的有毒气体可包括硫化氨、二氧化硫、一氧化碳、氯气、氨气等。传感 器本体14内的传感器经由导管18与外壳12内的合适电子器件（如图2中所示）禪合。外壳 12内的电子器件可W对传感器响应进行放大、线性化并W其他方式进行特性化W提供气体 浓度的指示。可经由穿过导管20的过程连线，在过程通信环路或部分上提供该指示；经由 报警或显示器在本地提供该指示；和/或经由合适的无线过程通信协议（例如IEC62591中 指定的无线过程通信协议）无线地提供该指示。当提供气体检测的本地指示时，该指示可 W是本地操作员界面的形式，本地操作员界面指示气体存在和/或浓度的显示、可听见或 可看见的报警或其任意组合。 图2是根据本专利技术实施例的气体检测系统的框图。系统10包括电子器件外壳12， 电子器件外壳12与传感器本体14禪合。在电子器件外壳12内布置有控制器22、通信模 块24、电源模块26W及测量电路28。气体传感器30布置在传感器本体14内并与测量电 路28禪合。 控制器22可W是能够与测量电路28交互W获得与传感器30有关的测量并基于 测量提供气体存在和/或浓度的指示的任何合适的处理电路。在一个实施例中，控制器22 能够执行一系列指令W编程地确定气体存在/浓度。在一个实施例中，控制器22是微处理 器。控制器22与通信电路24禪合，W允许控制器22与过程控制和监控系统中的其他设 备进行通信。通信电路24可包括允许控制器22根据过程工业标准通信协议（例如，高速 可寻址远程换能器（UART⑥）协议、FOUNDATION?现场总线协议等）进行通信的电路。在 一些实施例中，除了使用有线过程通信之外或不使用有线过程通信，系统10可W无线地进 行通信。例如，在一个实施例中，通信电路24可提供无线过程通信，例如上文列出的根据 IEC62591的协议。最后，通信电路24可提供本地输出（例如本地显示或报警）的通信。 电源模块26与外壳12内的所有组件禪合，如标有"到所有"的箭头所示。电源模 块26被配置为从合适的源接收电能，并为外壳12内的电路提供电压调整或其他合适的供 电调节。在一些实施例中，电源模块26可与有线过程通信环路禪合，使得系统10可从有线 过程通信环路接收其全部的操作电能。在其他实施例中，电源模块26可与合适的AC或DC 电源禪合。 测量电路28与控制器22禪合，并能够从传感器30获得测量并向控制器22提供 其数字指示。测量电路28可包括模数转换器，合适的复用器或开关电路，W及放大和/或 线性化电路。 根据本专利技术实施例，控制器22被配置为使测量电路28或其他合适电路短暂对气 体传感器30生成电干扰，并随后监视传感器30的恢复简档。在一个实施例中，通过将传感 器30的一个导体进行接地来生成干扰。当释放该短路时，因为传感器信号从接地状态转变 为当前周边环境中的气体指示，测量电路28将获得来自传感器30的多个测量。包括恢复 简档的多个测量基于测量电路28和恢复的持续时间。例如，如果测量电路28包括能够在 一秒钟产生50次测量的模数转换器，则两秒时间顺序地获得并存储单独测量将生成100个 采样。尽管恢复时段可W是固定时段，其还可W基于实现其预干扰值的稳态或者某固定百 分比的传感器信号。由于测量本质上W基于测量电路20的固定频率上获得，控制器22存 储多个测量值创建传感器30的恢复简档。恢复简档在两个重要方面上有用。首先，传感器 恢复所需的总持续时间可指示传感器的正常工作。第二，取决于恢复持续时间的传感器信 号幅度还可W对确定传感器是否正常工作是有用的。在一个实施例中，将恢复简档与传感 器首次被任用时由传感器生成的或者设备制造商在制造期间存储在控制器22中的参考恢 复简档进行比较。再者，只要技术人员或操作人指示传感器正在已知良好条件下操作，就可 W在系统10被任用后生成参考恢复简档。 图3A是正常工当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测系统，包括：电化学传感器；测量电路，所述测量电路与所述电化学传感器耦合并被配置为测量所述电化学传感器的电特性；控制器，所述控制器与所述测量电路耦合，所述控制器被配置为基于所测量的电特性来提供指示；以及其中所述控制器还被配置为对所述电化学传感器生成电干扰，获得传感器恢复简档，并提供与所述电化学传感器有关的诊断指示。

【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：佐尔坦·I·莫纳，卡迈恩·帕奇菲科，
申请(专利权)人：罗斯蒙特分析公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA