專利名稱：用于確定自動蠕動取樣器的配量或計量體積的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于確定自動蠕動取樣器的配量或計量體積的方法，在該情況下借助校準映射圖校正自動蠕動采樣器的測量的配量或計量體積。
背景技術：
根據(jù)DE202009006821U1，已知一種用于水或其它液體的采樣裝置，其中采樣裝置具有樣品接收容器，用于容納特定量的、作為要分配的樣品的樣品液體，其中要分配的樣品由用于經(jīng)由吸入線路抽取樣品液體的泵從供應量吸取。為了引導樣品液體進入樣品接收容器，泵經(jīng)由線路與樣品接收容器連接。這樣，控制系統(tǒng)確定要吸入的樣品的量。泵以恒定RPM從供應量吸入樣品液體，從而要分配的樣品液體量僅由泵的運行時間確定。在通入泵的吸取線路中，布置測量路徑來確定每單位時間或泵每轉(zhuǎn)所傳輸?shù)臉悠芬后w量。由控制系統(tǒng) 確定每單位時間傳輸?shù)牧?。由于在每次采樣之前具體確定傳輸時間的事實，因此必須單獨確定每個樣品以及使用的每個軟管的精確的配量或計量體積。但沒有基于粘度、臟污程度以及樣品液體的吸取高度來校準配量或計量體積。根據(jù)US6，081，065A,已知一種泵系統(tǒng)，其使用蠕動泵，借助該蠕動泵配量或計量通過軟管進入接收容器的預定量的液體。在這種情況下，通過確定軟管形變的變化來記錄液體在軟管中的位置。在這種情況下，液體以影響形變并且與在泵的控制下的液體流量有關的方式通過軟管而被泵送。使用記錄的形變來檢測液體泵送到達特定點。在這種情況下，通過在液體移動通過管線時發(fā)生的脈沖的改變數(shù)量來記錄形變，其中脈沖幅度的上升表示液體接近泵。這種自動蠕動采樣器引起樣品液體的體積流率，該體積流率對諸如例如,溫度、蠕動軟管使用時間、蠕動軟管公差以及蠕動軟管幾何形狀的各種參數(shù)具有強相關性。在具有相連接的吸取軟管(其長度通常達到幾米)的自動蠕動采樣器的情況下，在蠕動采樣器的吸取區(qū)域處的負壓由得到的吸取高度、吸取軟管的幾何參數(shù)以及流動的介質(zhì)的密度來確定。這種蠕動采樣器必須使得能夠在一次性校準后在蠕動采樣器的整個壽命中以高精度配量或計量，蠕動采樣器的性能也必須在改變吸取高度、吸取軟管幾何形狀、以及傳輸介質(zhì)的情況下來提供?；谝阎脑趩为毼「叨认碌男?，僅可以補償當前在這一個操作點使用的蠕動軟管的公差。然而，在這些條件下，例如由于水位波動、吸取軟管變形以及介質(zhì)密度的波動引起的變化的吸取高度導致配量或計量體積的配量或計量精度的顯著降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種用于確定自動蠕動采樣器的配量或計量體積的方法，其在一次性校準之后，在自動蠕動采樣器的整個壽命中保證在特定配量或計量體積情況下的高配量或計量精度。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過如下特征來實現(xiàn)，這些特征包括在校準階段期間，借助校準曲線來調(diào)整校準映射圖，該校準曲線依賴于在蠕動采樣器的吸取區(qū)域中產(chǎn)生的負壓。這具有在確定配量或計體積時考慮吸取軟管的材料性質(zhì)的優(yōu)點，該材料性質(zhì)明顯影響蠕動采樣器的負壓。特別地基于與制造相關的軟管彈性分散的單個軟管的公差根據(jù)所供應的負壓在介質(zhì)傳輸情況下強烈地影響橫截面變化。在配量過程期間，給定負壓主要根據(jù)伯努利能量方程由吸取高度和介質(zhì)密度，以及由以根據(jù)達西-韋斯巴赫(Darcy-Weisbach)方程的壓頭損失形式的、由吸取軟管中摩擦力導致的壓力損失支配。因此，可以在配量或計量體積的校準中以高精度考慮不可預知的軟管公差?？紤]材料性能使得能夠經(jīng)由一次性校準而對所有可能的壓力條件校正配量或計量體積。有利地，根據(jù)在不同負壓下測量的至少兩個校準值來確定該校正曲線。經(jīng)由使用兩個校準值，可以保證在確定校正曲線時結(jié)合各種產(chǎn)生的負壓。在這種情況下，根據(jù)在吸取軟管中產(chǎn)生的負壓的大量的校準值提高了校正曲線的精度。
在一個實施例中，通過改變對于單個采樣的吸取高度而在不同負壓情況下產(chǎn)生配量或計量體積。因此，校準僅在不同的吸取高度下發(fā)生。在校準中利用壓力傳感器測量負壓。在一個變形中，表征該校準值與該負壓的相關性的校正曲線延伸為直線。在借助線調(diào)整的情況下，校準映射圖以與負壓相關的方式在垂直方向上線性偏移。替代地，表征該校準值與該負壓的相關性的校正曲線并非線性地延伸。因為該非線性校正曲線允許校準映射圖的全面的變形，因此它提高了校準映射圖的校正精度。在進一步的改進中，經(jīng)由根據(jù)在多個吸取高度確定的校準值的非線性加權回歸，基于模型參數(shù)估算來確定校正曲線。由于該非線性加權回歸方法，確定了在校準值之間的校正曲線，其不需要插入單個校準值。在一個變形中，在于負壓下確定每個校準值時，確定每個測量的配量或計量體積與期望量之間的差。有利地，校準映射圖依賴于吸取軟管的幾何形狀和/或軟管使用時間和/或由蠕動采樣器傳輸?shù)慕橘|(zhì)。因此，除了負壓，在生成校準映射圖時能夠考慮與所需一樣多的參數(shù)?？紤]到的參數(shù)越多，校準映射圖越精確，并且有助于更精確地校正自動蠕動采樣器的配量或計量體積。在實施例的附加形式中，未校正校準映射圖代表在不同負壓下多個蠕動采樣器的配量或計量體積與蠕動軟管使用時間的關系。在這種情況下，該未校正校準映射圖存儲在操作該蠕動采樣器的控制裝置中。它根據(jù)蠕動采樣器的大量樣品獲得，其中這些結(jié)果僅被確認一次，并且然后存儲在最大變化的蠕動采樣器的控制裝置中。


本發(fā)明適用于多種形式的實施例?，F(xiàn)在將基于附圖更詳細地解釋這些實施例中的一個，其附圖如下所示圖I借助蠕動采樣器采樣的設備的示意圖；圖2根據(jù)現(xiàn)有技術在兩個不同負壓情況下的第一蠕動軟管的特性；圖3根據(jù)現(xiàn)有技術在不同負壓情況下的第二蠕動軟管的特性；圖4第一校正曲線；圖5基于一次性校準，利用第一校正曲線校正的第二蠕動軟管的校準映射圖；以及圖6第二校正曲線。
具體實施例方式相同的特征由相同的附圖標記表示。圖I示出自動螺動采樣器I的示意圖，自動螺動采樣器I包括泵2,泵2特別地實施為蠕動泵，其中在泵2內(nèi)或在泵2處布置控制單元3。泵2與吸取線路4連接，吸取線路4為了采樣延伸進入液體儲藏器5。吸取線路4可以達到30米長并且 由具有獨立軟管性能的纖維膠材料構(gòu)成。此外，泵2與傳輸線路6連接，傳輸線路6鄰接樣品儲存器7，來自液體儲藏器5的樣品填充該樣品儲存器7。壓力傳感器8測量在吸取線路4中的負壓P。蠕動采樣器的工作原理是基于在一個或多個位置壓縮或擠壓彈性管的彈性吸取軟管2并且沿著液體期望的傳輸方向移動壓縮位置。壓縮位置的運動在泵轉(zhuǎn)子(未進一步圖示)的幫助下實現(xiàn)，輥型轉(zhuǎn)子輥位于該泵轉(zhuǎn)子邊緣。校準映射圖K存儲在控制單元3中，其對應于多個自動蠕動采樣器I的平均軟管特性。為了確定在每個蠕動采樣器I中的軟管平均特性，在其它條件近似相同的情況下，確定在蠕動軟管的整個使用時間期間、在不同負壓下歸一化的配量或計量體積。利用該校準映射圖K用于蠕動采樣器I壽命的所有配量或計量體積的測量。這里，“歸一化的配量或計量體積”意味著，參考利用以恒定RPM移動樣品的泵獲得的體積V = IOOml0該IOOml樣品在圖2和圖3中示出為100%。在圖2和圖3中的校準映射圖K中所示的負壓在配量過程期間由根據(jù)伯努利能量方程由吸取高度和介質(zhì)密度、以及由以根據(jù)達西-韋斯巴赫方程的壓頭損失形式的、由吸取軟管中摩擦力導致的壓力損失表示。圖2示出第一吸取軟管、蠕動軟管A根據(jù)不同負壓的特性，并且圖3是第二蠕動軟管B在同樣的不同負壓下的特性。如從圖2顯然地，蠕動軟管A的特性與校準映射圖K偏離并且是負的，并且稍微依賴于負壓。與此相反，如從圖3顯然地，第二蠕動軟管B在不同負壓下的特性具有與校準映射圖K的平均軟管特性的顯著更大的偏離。與平均軟管特性的這種偏離在較小的負壓下比在較大的負壓下顯著更大。如能夠因此從圖2和圖3認識到的，在改變負壓的情況下，受單個軟管性能影響的特性顯著地偏離校準映射圖K所示的平均軟管特征。除了其他，這是基于與制造相關的軟管彈性分散，其在傳輸介質(zhì)的情況下根據(jù)所供應的負壓而顯著影響橫截面變化。為了考慮這種對于負壓的相關性，以及由此對吸取軟管B的材料特性的相關性，提出了補償配量或計量體積對主要由吸取高度、軟管幾何形狀和介質(zhì)密度造成的給定負壓的強相關性。因此，確定了校正曲線，其根據(jù)在不同吸取高度的單個校準測量來確認。在該一次性校準期間，首先，在蠕動采樣器I啟動時，檢測實際容積^^^^，并且與預定的期望體積V期望,kal —起存儲在控制單元3中。在這種情況下，確定體積Vwa,kal和V^pijkal之間的差AV A V = V 望,kal_V 實際,kal⑴已經(jīng)根據(jù)該本身已知的方法而補償?shù)捏w積V = V 實際,kal+ Δ V(2)其現(xiàn)在進一步被校正為如下體積Ncm
權利要求
1.一種用于確定自動蠕動采樣器的配量或計量體積的方法，在該情況下借助校準映射圖(K)來校正蠕動采樣器(I)的測量的配量或計量體積， 其特征在于， 在校準階段期間，借助校正曲線來調(diào)整所述校準映射圖(K)，所述校正曲線依賴于在所述蠕動采樣器(I)的吸取區(qū)域中產(chǎn)生的負壓(P)。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法， 其特征在于 根據(jù)在不同負壓(P)下測量的至少兩個校準值確定所述校正曲線?！?br> 3.根據(jù)權利要求I或2所述的方法， 其特征在于 通過改變對于單個采樣的吸取高度而在不同負壓下產(chǎn)生配量或計量體積。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的方法， 其特征在于 表征所述校準值與所述負壓(P)的相關性的所述校正曲線延伸為直線。
5.根據(jù)權利要求1，2或3所述的方法， 其特征在于 表征所述校準值與所述負壓(P)的相關性的所述校正曲線非線性地延伸。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法， 其特征在于 經(jīng)由根據(jù)在多個吸取高度確定的校準值的非線性加權回歸，基于模型參數(shù)估算來確定所述校正曲線。
7.根據(jù)前述權利要求中的至少一個所述的方法， 其特征在于 所述校準映射圖(K)依賴于吸取軟管的幾何形狀和/或軟管使用時間和/或由所述蠕動米樣器傳輸?shù)慕橘|(zhì)。
8.根據(jù)前述權利要求中的至少一個所述的方法， 其特征在于 未校正的校準映射圖代表在不同負壓下多個蠕動采樣器(I)的配量或計量體積與蠕動軟管使用時間的關系。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定自動蠕動采樣器配量或計量體積的方法，在該情況下借助校準映射圖(K)來校正蠕動采樣器(1)的測量的配量或計量體積。為了提高確定配量或計量體積時的精度，在校準階段期間，借助校正曲線來校正校準映射圖(K)，校正曲線依賴于在蠕動采樣器(1)的吸取區(qū)域中產(chǎn)生的負壓(p)。
文檔編號G01F25/00GK102901548SQ20121031947
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權日2011年7月27日
發(fā)明者約亨·萊特, 馬蒂亞斯·科諾普, 費邊·邁因策爾, 弗洛里安·費茨 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾測量及調(diào)節(jié)技術分析儀表兩合公司