识别和/或评估测量信号的干扰的方法技术

本发明专利技术涉及一种识别和/或评估测量信号的与设备和/或过程相关的干扰的方法，该测量信号尤其是液态或气态介质中的浊度测量的测量信号该方法具有以下步骤：利用至少一个发射器生成发送信号，其中取决于测量变量，通过与介质的相互作用转换发送信号；利用至少一个分配给发射器的收集器，从经转换的发送信号中收集测量信号。其特征在于，通过以下步骤进一步处理测量信号：通过用干扰项处理测量信号而生成测量信号的干扰分量，干扰项由降维技术，尤其是主成分分析法(PCA)得到，其中干扰项包括对总方差贡献最大的主成分；评估干扰分量的时间分布。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种识别和/或评估测量信号的与设备和/或过程相关的干扰的方法，该测量信号尤其是在液态或气态介质中的浊度测量的测量信号。
技术介绍
浊度测量从本专利技术的意义而言，是用浊度传感器，特别是在新鲜水和用于一般用途的水以及气态中进行的。而且，本专利技术与过程变量的测量相关，例如，固体含量或污泥浓度。适于确定各自过程变量的测量设备由Endress+Hauser集团公司的多种产品提供，例如名为 “Turbimax CUS51D” 的产品。通常地，传感器布置在传感器主体中并且用光学方法进行过程变量确定。以此方式，由至少一个发射器发射至少一个波长的电磁波穿过传感器主体中的至少一个光学窗，由测量介质散射并且由收集器通过另一个光学窗临时收集。光学部件的电磁波波长通常是在近红外的范围内，例如880nm。通过在水或气态介质中，尤其是还在废水中运行，污垢、污染物、聚积物和堆积物都堆积在光学窗上，由此测量结果失真。经常地，在窗上形成一层使得几乎看不见的、肮脏的薄膜。光学窗可被研磨介质损坏。有短期的污染物，其一段时间后从光学窗上自行脱离，也有长期的污染物，其不会独立地从光学窗上自行脱离而是永久地粘附到光学窗上。由此在测量信号中随之发生微小的误差。窄带发射体，例如发光二极管(LED)，通常作为发射器使用。由此，LED用于产生适当波长范围的光。相应地，光电二极管可作为收集器使用，其从收集到的光产生收集器信号，例如光电流或光电压。发光二极管和光电二极管在它们的发射和收集性能方面容易发生老化导致的变异。由于这点，(发射)性能会劣化或者光电流比设备开始使用时较小。假设不再能保证准确的测量，这对于过程变量的确定是成问题的。因此，必须监视和评估测量的运行状态。运行状态的评估本质上与可用性、安全性和质量有关，由此可以推断出关于测量值的合理性和可靠性的断言。在预测未来状态中，感兴趣的是需要维护措施(校准，清洁，操作部件的更换，例如LED，更新消耗品，更换系统部件或整个系统)的时间点。
技术实现思路
本专利技术的目的是识别和评估测量信号中的干扰，以便持久保证准确的测量。该目的通过具有以下步骤的方法实现-利用至少一个发射器生成发送信号，其中取决于测量变量，通过与介质的相互作用转换发送信号，-利用至少一个分配给发射器的收集器，从经转换的发送信号中收集测量信号，其特征在于，通过以下步骤进一步处理测量信号-通过用干扰项处理测量信号而生成测量信号的干扰分量，干扰项由降维技术，尤其是主成分分析法(PCA)得到，其中干扰项包括对总方差贡献最大的主成分；-评估干扰分量的时间分布。通过使用降维技术，尤其是主成分分析法(PCA)，生成测量信号的干扰分量是可能的。用干扰分量可作出关于测量质量的断言。如果发射器和/或收集器的性能改变，或如果存在传感器的污染，则这可在干扰分量的时间分布中被检测出来。DE 196 81 530 B4公开了一种用于控制单元的方法，其将测量信号与从主成分分析法(PCA)的所有主成分推导出的估计信号之间的残差作为测量信号的质量的量度，其中残差是在多个计算步骤中确定的并且相应地要大规模地计算。在一个优选实施例中，使用η个对总方差贡献最大的主成分，其中η为发射器的数量。η个(贡献)最大主成分占据了总方差的大约95%。在一个优选实·施例中，方法还包括，如果在一个预设的时间范围内超过干扰分量的阈值则输出报警信息。因此，如果测量的质量不再是所期望的水准，则可以及时地响应。优选地，干扰分量U!过下列等式计算X=SX·其中，S为干扰项，并且X为测量信号。有利地，干扰项S通过下列等式计算S = (1-PPt)其中，I为单位矩阵，并且P为由对总方差贡献最大的主成分组成的矩阵。在一个优选实施例中，用在标准条件下确定的测量信号提前执行主成分分析法(PCA)。在一个优选实施例中，以下介质的至少一种的测量信号用于主成分分析法福尔马肼、活性污泥、消化污泥、初沉污泥、返回活性污泥、高岭土或二氧化钛(TiO2)。因为主成分分析法(PCA)在标准条件下采用多种介质预先进行，即在对测量介质实际测量之前进行，所以从主成分分析法(PCA)得到的干扰项可反应这些不同介质。使用干扰项处理被测介质的测量信号以及干扰分量的生成是基于包括大多数可能的浊度值的坚实基础。干扰分量是用于测量的质量的可靠的标准量度。如果超过干扰分量的预定阈值，则输出前面提到的报警或错误消息。该阈值指示不再仅有最大主成分对总方差有重大贡献，而是，其他主成分也会对总方差有重大贡献。这种情况的结果是测量不再具有所期望的质量，例如由于收集器老化或存在污染。在一个优选实施例中，在进行主成分分析法(PCA)之前标准化测量信号，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种识别和/或评估测量信号的与设备和/或过程相关的干扰的方法，该测量信号尤其是在液态或气态介质中的浊度测量的测量信号，所述方法包括步骤：?利用至少一个发射器生成发送信号，其中取决于测量变量，通过与介质的相互作用转换发送信号，?利用至少一个分配给所述发射器的收集器，从经转换的发送信号中收集测量信号，其特征在于，通过以下步骤进一步处理所述测量信号：?通过用于扰项处理所述测量信号而生成所述测量信号的干扰分量，所述干扰项由降维技术，尤其是主成分分析法得到，其中所述干扰项包括对总方差贡献最大的主成分，?评估所述干扰分量的时间分布。

【技术特征摘要】
2011.10.17 DE 102011084636.01.一种识别和/或评估测量信号的与设备和/或过程相关的干扰的方法，该测量信号尤其是在液态或气态介质中的浊度测量的测量信号，所述方法包括步骤 -利用至少一个发射器生成发送信号，其中取决于测量变量，通过与介质的相互作用转换发送信号， -利用至少一个分配给所述发射器的收集器，从经转换的发送信号中收集测量信号， 其特征在于， 通过以下步骤进一步处理所述测量信号 -通过用于扰项处理所述测量信号而生成所述测量信号的干扰分量，所述干扰项由降维技术，尤其是主成分分析法得到，其中所述干扰项包括对总方差贡献最大的主成分， -评估所述干扰分量的时间分布。2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用η个对所述总方差贡献最大的主成分，其中η为发射器的数量。3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括如果在预...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃丹·安杰利奇，马蒂亚斯·格罗斯曼，卡尔斯滕·戈茨，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司，
类型：发明
国别省市：