識(shí)別和/或評(píng)估測(cè)量信號(hào)的干擾的方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種識(shí)別和/或評(píng)估測(cè)量信號(hào)的與設(shè)備和/或過(guò)程相關(guān)的干擾的方法，該測(cè)量信號(hào)尤其是液態(tài)或氣態(tài)介質(zhì)中的濁度測(cè)量的測(cè)量信號(hào)該方法具有以下步驟：利用至少一個(gè)發(fā)射器生成發(fā)送信號(hào)，其中取決于測(cè)量變量，通過(guò)與介質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換發(fā)送信號(hào)；利用至少一個(gè)分配給發(fā)射器的收集器，從經(jīng)轉(zhuǎn)換的發(fā)送信號(hào)中收集測(cè)量信號(hào)。其特征在于，通過(guò)以下步驟進(jìn)一步處理測(cè)量信號(hào)：通過(guò)用干擾項(xiàng)處理測(cè)量信號(hào)而生成測(cè)量信號(hào)的干擾分量，干擾項(xiàng)由降維技術(shù)，尤其是主成分分析法(PCA)得到，其中干擾項(xiàng)包括對(duì)總方差貢獻(xiàn)最大的主成分；評(píng)估干擾分量的時(shí)間分布。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種識(shí)別和/或評(píng)估測(cè)量信號(hào)的與設(shè)備和/或過(guò)程相關(guān)的干擾的方法，該測(cè)量信號(hào)尤其是在液態(tài)或氣態(tài)介質(zhì)中的濁度測(cè)量的測(cè)量信號(hào)。
技術(shù)介紹
濁度測(cè)量從本專(zhuān)利技術(shù)的意義而言，是用濁度傳感器，特別是在新鮮水和用于一般用途的水以及氣態(tài)中進(jìn)行的。而且，本專(zhuān)利技術(shù)與過(guò)程變量的測(cè)量相關(guān)，例如，固體含量或污泥濃度。適于確定各自過(guò)程變量的測(cè)量設(shè)備由Endress+Hauser集團(tuán)公司的多種產(chǎn)品提供，例如名為 “Turbimax CUS51D” 的產(chǎn)品。通常地，傳感器布置在傳感器主體中并且用光學(xué)方法進(jìn)行過(guò)程變量確定。以此方式，由至少一個(gè)發(fā)射器發(fā)射至少一個(gè)波長(zhǎng)的電磁波穿過(guò)傳感器主體中的至少一個(gè)光學(xué)窗，由測(cè)量介質(zhì)散射并且由收集器通過(guò)另一個(gè)光學(xué)窗臨時(shí)收集。光學(xué)部件的電磁波波長(zhǎng)通常是在近紅外的范圍內(nèi)，例如880nm。通過(guò)在水或氣態(tài)介質(zhì)中，尤其是還在廢水中運(yùn)行，污垢、污染物、聚積物和堆積物都堆積在光學(xué)窗上，由此測(cè)量結(jié)果失真。經(jīng)常地，在窗上形成一層使得幾乎看不見(jiàn)的、骯臟的薄膜。光學(xué)窗可被研磨介質(zhì)損壞。有短期的污染物，其一段時(shí)間后從光學(xué)窗上自行脫離，也有長(zhǎng)期的污染物，其不會(huì)獨(dú)立地從光學(xué)窗上自行脫離而是永久地粘附到光學(xué)窗上。由此在測(cè)量信號(hào)中隨之發(fā)生微小的誤差。窄帶發(fā)射體，例如發(fā)光二極管(LED)，通常作為發(fā)射器使用。由此，LED用于產(chǎn)生適當(dāng)波長(zhǎng)范圍的光。相應(yīng)地，光電二極管可作為收集器使用，其從收集到的光產(chǎn)生收集器信號(hào)，例如光電流或光電壓。發(fā)光二極管和光電二極管在它們的發(fā)射和收集性能方面容易發(fā)生老化導(dǎo)致的變異。由于這點(diǎn)，(發(fā)射)性能會(huì)劣化或者光電流比設(shè)備開(kāi)始使用時(shí)較小。假設(shè)不再能保證準(zhǔn)確的測(cè)量，這對(duì)于過(guò)程變量的確定是成問(wèn)題的。因此，必須監(jiān)視和評(píng)估測(cè)量的運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估本質(zhì)上與可用性、安全性和質(zhì)量有關(guān)，由此可以推斷出關(guān)于測(cè)量值的合理性和可靠性的斷言。在預(yù)測(cè)未來(lái)狀態(tài)中，感興趣的是需要維護(hù)措施(校準(zhǔn)，清潔，操作部件的更換，例如LED，更新消耗品，更換系統(tǒng)部件或整個(gè)系統(tǒng))的時(shí)間點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是識(shí)別和評(píng)估測(cè)量信號(hào)中的干擾，以便持久保證準(zhǔn)確的測(cè)量。該目的通過(guò)具有以下步驟的方法實(shí)現(xiàn)-利用至少一個(gè)發(fā)射器生成發(fā)送信號(hào)，其中取決于測(cè)量變量，通過(guò)與介質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換發(fā)送信號(hào)，-利用至少一個(gè)分配給發(fā)射器的收集器，從經(jīng)轉(zhuǎn)換的發(fā)送信號(hào)中收集測(cè)量信號(hào)，其特征在于，通過(guò)以下步驟進(jìn)一步處理測(cè)量信號(hào)-通過(guò)用干擾項(xiàng)處理測(cè)量信號(hào)而生成測(cè)量信號(hào)的干擾分量，干擾項(xiàng)由降維技術(shù)，尤其是主成分分析法(PCA)得到，其中干擾項(xiàng)包括對(duì)總方差貢獻(xiàn)最大的主成分；-評(píng)估干擾分量的時(shí)間分布。通過(guò)使用降維技術(shù)，尤其是主成分分析法(PCA)，生成測(cè)量信號(hào)的干擾分量是可能的。用干擾分量可作出關(guān)于測(cè)量質(zhì)量的斷言。如果發(fā)射器和/或收集器的性能改變，或如果存在傳感器的污染，則這可在干擾分量的時(shí)間分布中被檢測(cè)出來(lái)。DE 196 81 530 B4公開(kāi)了一種用于控制單元的方法，其將測(cè)量信號(hào)與從主成分分析法(PCA)的所有主成分推導(dǎo)出的估計(jì)信號(hào)之間的殘差作為測(cè)量信號(hào)的質(zhì)量的量度，其中殘差是在多個(gè)計(jì)算步驟中確定的并且相應(yīng)地要大規(guī)模地計(jì)算。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，使用η個(gè)對(duì)總方差貢獻(xiàn)最大的主成分，其中η為發(fā)射器的數(shù)量。η個(gè)(貢獻(xiàn))最大主成分占據(jù)了總方差的大約95%。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)·施例中，方法還包括，如果在一個(gè)預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)超過(guò)干擾分量的閾值則輸出報(bào)警信息。因此，如果測(cè)量的質(zhì)量不再是所期望的水準(zhǔn)，則可以及時(shí)地響應(yīng)。優(yōu)選地，干擾分量U!過(guò)下列等式計(jì)算X=SX·其中，S為干擾項(xiàng)，并且X為測(cè)量信號(hào)。有利地，干擾項(xiàng)S通過(guò)下列等式計(jì)算S = (1-PPt)其中，I為單位矩陣，并且P為由對(duì)總方差貢獻(xiàn)最大的主成分組成的矩陣。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用在標(biāo)準(zhǔn)條件下確定的測(cè)量信號(hào)提前執(zhí)行主成分分析法(PCA)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，以下介質(zhì)的至少一種的測(cè)量信號(hào)用于主成分分析法福爾馬肼、活性污泥、消化污泥、初沉污泥、返回活性污泥、高嶺土或二氧化鈦(TiO2)。因?yàn)橹鞒煞址治龇?PCA)在標(biāo)準(zhǔn)條件下采用多種介質(zhì)預(yù)先進(jìn)行，即在對(duì)測(cè)量介質(zhì)實(shí)際測(cè)量之前進(jìn)行，所以從主成分分析法(PCA)得到的干擾項(xiàng)可反應(yīng)這些不同介質(zhì)。使用干擾項(xiàng)處理被測(cè)介質(zhì)的測(cè)量信號(hào)以及干擾分量的生成是基于包括大多數(shù)可能的濁度值的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。干擾分量是用于測(cè)量的質(zhì)量的可靠的標(biāo)準(zhǔn)量度。如果超過(guò)干擾分量的預(yù)定閾值，則輸出前面提到的報(bào)警或錯(cuò)誤消息。該閾值指示不再僅有最大主成分對(duì)總方差有重大貢獻(xiàn)，而是，其他主成分也會(huì)對(duì)總方差有重大貢獻(xiàn)。這種情況的結(jié)果是測(cè)量不再具有所期望的質(zhì)量，例如由于收集器老化或存在污染。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在進(jìn)行主成分分析法(PCA)之前標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量信號(hào)，其中本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種識(shí)別和/或評(píng)估測(cè)量信號(hào)的與設(shè)備和/或過(guò)程相關(guān)的干擾的方法，該測(cè)量信號(hào)尤其是在液態(tài)或氣態(tài)介質(zhì)中的濁度測(cè)量的測(cè)量信號(hào)，所述方法包括步驟：?利用至少一個(gè)發(fā)射器生成發(fā)送信號(hào)，其中取決于測(cè)量變量，通過(guò)與介質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換發(fā)送信號(hào)，?利用至少一個(gè)分配給所述發(fā)射器的收集器，從經(jīng)轉(zhuǎn)換的發(fā)送信號(hào)中收集測(cè)量信號(hào)，其特征在于，通過(guò)以下步驟進(jìn)一步處理所述測(cè)量信號(hào)：?通過(guò)用于擾項(xiàng)處理所述測(cè)量信號(hào)而生成所述測(cè)量信號(hào)的干擾分量，所述干擾項(xiàng)由降維技術(shù)，尤其是主成分分析法得到，其中所述干擾項(xiàng)包括對(duì)總方差貢獻(xiàn)最大的主成分，?評(píng)估所述干擾分量的時(shí)間分布。

【技術(shù)特征摘要】
2011.10.17 DE 102011084636.01.一種識(shí)別和/或評(píng)估測(cè)量信號(hào)的與設(shè)備和/或過(guò)程相關(guān)的干擾的方法，該測(cè)量信號(hào)尤其是在液態(tài)或氣態(tài)介質(zhì)中的濁度測(cè)量的測(cè)量信號(hào)，所述方法包括步驟 -利用至少一個(gè)發(fā)射器生成發(fā)送信號(hào)，其中取決于測(cè)量變量，通過(guò)與介質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換發(fā)送信號(hào)， -利用至少一個(gè)分配給所述發(fā)射器的收集器，從經(jīng)轉(zhuǎn)換的發(fā)送信號(hào)中收集測(cè)量信號(hào)， 其特征在于， 通過(guò)以下步驟進(jìn)一步處理所述測(cè)量信號(hào) -通過(guò)用于擾項(xiàng)處理所述測(cè)量信號(hào)而生成所述測(cè)量信號(hào)的干擾分量，所述干擾項(xiàng)由降維技術(shù)，尤其是主成分分析法得到，其中所述干擾項(xiàng)包括對(duì)總方差貢獻(xiàn)最大的主成分， -評(píng)估所述干擾分量的時(shí)間分布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用η個(gè)對(duì)所述總方差貢獻(xiàn)最大的主成分，其中η為發(fā)射器的數(shù)量。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，進(jìn)一步包括如果在預(yù)...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：埃丹·安杰利奇，馬蒂亞斯·格羅斯曼，卡爾斯滕·戈茨，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：恩德萊斯和豪瑟爾測(cè)量及調(diào)節(jié)技術(shù)分析儀表兩合公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：