DE102022134580A1 - Verfahren zum Kalibrieren eines Sensors im laufenden Betrieb, Sensor mit implementiertem Verfahren zur Kalibration - Google Patents

Verfahren zum Kalibrieren eines Sensors im laufenden Betrieb, Sensor mit implementiertem Verfahren zur Kalibration Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Sensors (1) im laufenden Betrieb, umfassend zumindest die folgenden Schritte:- Bereitstellen eines Sensorsystems (100) mit einem Prozessbehälter (2), einem Sensor (1), einer Steuereinheit (3), einem Speicher (4),wobei ein Mediumsstrom (M) mit zyklischen Analytkonzentrationen (A) den Prozessbehälter (2) durchfliest,wobei der Sensor (1) im Prozessbehälter (2) in Kontakt mit dem Mediumsstrom (M) angeordnet ist,wobei eine Umrechnungsfunktion (U) im Speicher (4) hinterlegt ist, um einen Rohmesswert (R) in eine Analytkonzentration (A) umzurechnen,- Ermitteln mehrerer Rohmesswerte (R) zur Bestimmung mehrerer Analytkonzentrationen (A) des Mediumsstroms (M) durch den Sensor (1),- Speichern der Rohmesswerte (R) im Speicher (4),- Analysieren der gespeicherten Rohmesswerte (R) durch die Steuereinheit (3),- Auswählen mindestens eines ersten Referenzwertes aus den gespeicherten Rohmesswerten (R) basierend auf der Analyse, wobei für den mindestens ersten Referenzwertes von einer ersten Erwartungskonzentration ausgegangen wird,- Umrechnen des ersten Referenzwertes in eine erste Analytkonzentration (A1) durch die Umrechnungsfunktion (U).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Sensors im laufenden Betrieb sowie einen Sensor mit implementiertem Verfahren zur Kalibration.
  • In der Analysemesstechnik, insbesondere im Bereich der Wasserwirtschaft, der Umweltanalytik, im industriellen Bereich, z.B. in der Lebensmitteltechnik, der Biotechnologie und der Pharmazie, sowie für verschiedenste Laboranwendungen sind Messgrößen wie der pH-Wert, die Leitfähigkeit, oder auch die Konzentration von Analyten, wie beispielsweise Ionen oder gelösten Gasen in einem gasförmigen oder flüssigen Messmedium von großer Bedeutung. Diese Messgrößen können beispielsweise mittels elektrochemischer Sensoren erfasst und/oder überwacht werden, wie zum Beispiel optische, potentiometrische, amperometrische, voltammetrische oder coulometrische Sensoren, oder auch Leitfähigkeitssensoren.
  • Hierbei ist es insbesondere wichtig, dass ein Sensor in regelmäßigen Abständen kalibriert wird, um die Qualität der vom Sensor ermittelten Messwerte zu garantieren. Zu beachten ist jedoch, dass diese Kalibration den laufenden Betrieb des Sensors nicht unterbrechen sollte. Die Kalibration sollte also Inline erfolgen. Ein Ausbau des Sensors aus dem Prozess und damit verbundene Prozessunterbrechungen sind somit zu vermeiden.
  • Ein im Stand der Technik allgemein bekanntes Inline-Kalibrierverfahren eines Sensors basiert auf einer Probenahme des Messmediums zu einem aktuellen Zeitpunkt. Der vom Sensor zu diesem aktuellen Zeitpunkt ermittelter erster Messwert wird abgespeichert. Anschließend wird, zum Beispiel im Labor, durch ein beispielsweise alternatives Messverfahren ein erster Referenzwert ermittelt. Zuletzt wird der Sensor vom Benutzer basierend auf dem ersten Referenzwert justiert. Dies bedeutet, dass der erste Messwert mit dem ersten Referenzwert verglichen wird. Falls die beiden Werte durch einen Differenzwert voneinander abweichen, wird der erste Messwert und alle zukünftigen vom Sensor ermittelten Messwerte um den Differenzwert korrigiert. Das bedeutet, dass der vom Sensor angezeigte Wert „justiert“ wurde. Wurde zum Beispiel von einem Nitratsensor der Messwert 7 mg/L, im Labor jedoch für das gleiche Messmedium ein Referenzwert von 8 mg/L ermittelt, so wird der angezeigte Wert von 7 mg/L auf 8 mg/L korrigiert. Alle zukünftigen angezeigten Werte sind also nach der Justage um 1 mg/L erhöht. Der Sensor ist somit kalibriert.
  • Jedoch hat dieses Inline-Kalibrierverfahren des Standes der Technik den Nachteil, dass bei einem fehlerhaften Referenzwert eine fehlerhafte Justage des Sensors durchgeführt wird, welche unter Umständen vom Benutzer nicht bemerkt wird. Dies bedeutet, dass alle angezeigten Messwerte fehlerhaft sind. Der im Labor ermittelte Referenzwert kann insbesondere deshalb fehlerhaft sein, da Umgebungseinflüsse, welchen der Sensor im Prozess ausgesetzt ist, nicht bei der Messung im Labor berücksichtigt werden können.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein sicheres und zuverlässiges Verfahren zum Kalibrieren eines Sensors im laufenden Betrieb vorzuschlagen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Kalibrieren eines Sensors im laufenden Betrieb gemäß Anspruch 1.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
    • - Bereitstellen eines Sensorsystems mit einem Prozessbehälter, einem Sensor, einer Steuereinheit, einem Speicher, wobei ein Mediumsstrom mit zyklischen Analytkonzentrationen den Prozessbehälter durchfliest, wobei der Sensor im Prozessbehälter in Kontakt mit dem Mediumsstrom angeordnet ist, wobei eine Umrechnungsfunktion im Speicher hinterlegt ist, um einen Rohmesswert in eine Analytkonzentration umzurechnen,
    • - Ermitteln mehrerer Rohmesswerte zur Bestimmung jeweils einer Analytkonzentration des Mediumsstroms durch den Sensor,
    • - Speichern der Rohmesswerte im Speicher,
    • - Analysieren der gespeicherten Rohmesswerte durch die Steuereinheit,
    • - Auswählen mindestens eines ersten Referenzwertes aus den gespeicherten Rohmesswerten basierend auf der Analyse, wobei für den mindestens ersten Referenzwert von einer ersten Erwartungskonzentration ausgegangen wird,
    • - Umrechnen des ersten Referenzwertes in eine erste Analytkonzentration durch die Umrechnungsfunktion,
    • - Vergleichen der ersten Erwartungskonzentration mit der ersten Analytkonzentration,
    • - Ermitteln eines Differenzfaktors basierend auf dem Vergleich,
    • - Korrigieren der Umrechnungsfunktion basierend auf dem Differenzfaktor, so dass eine Umrechnung des ersten Referenzwerts eine erste Analytkonzentration ergibt, die der ersten Erwartungskonzentration identisch ist.
  • Anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kalibrieren eines Sensors im laufenden Betrieb wird ermöglicht, dass keine Proben aus dem Prozess genommen werden müssen, um eine Kalibration des Sensors in einem Labor durchzuführen. Dies ermöglicht, dass die Umgebungsbedingungen des Prozesses bei der Kalibration besser berücksichtigt werden können als dies bei einer im Labor vermessenen Probe möglich wäre. Des Weiteren kann die Kalibration des Sensors komplett vollautomatisch oder zumindest halbautomatisch durchgeführt werden. Die Kalibration kann außerdem vor dem Anwenden der Kalibration zuverlässig auf Plausibilität geprüft werden, was bei einem ein Labor einschließendes Kalibrationsverfahren nicht möglich wäre. Das Verfahren ermöglicht, dass zum Beispiel im Fall einer Kläranlage auch sogenannte Nullbelastungen des Sensors, also wenn sich beispielsweise Abwasser mit vernachlässigbaren Belastungen durch den Analyten im Mediumsstrom befindet, was insbesondere zu gewissen Zeiten in der Nacht häufig der Fall ist, besonders berücksichtigt werden können.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt des Analysierens eine Minimalwertsuche oder eine Maximalwertsuche der gespeicherten Rohmesswerte.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird beim Schritt des Auswählens der erste Referenzwert sowie ein zweiter Referenzwert basierend auf der Analyse ausgewählt, wobei der erste Referenzwert sowie der zweite Referenzwert mittels der Minimalwertsuche oder der Maximalwertsuche gefunden werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt des Analysierens eine Untersuchung der Rohmesswerte mittels eines statistischen Verfahrens.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das statistische Verfahren ein Verfahren zur Ermittlung eines Rauschens und der ausgewählte erste Referenzwert wird durch Rauschunterdrückung korrigiert.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Schritt des Analysierens auf eine erste Auswahl der gespeicherten Rohmesswerte angewendet.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nach dem Schritt des Korrigierens ein vom Differenzfaktor abhängiger Kalibrierzeitpunkt vorgeschlagen, zu welchem das Verfahren wiederholt wird, wobei bei der Wiederholung des Verfahrens eine zweite Auswahl der gespeicherten Rohmesswerte, welche von der ersten Auswahl verschieden ist, verwendet wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung repräsentieren die Analytkonzentrationen eine Konzentration von Chlordioxyd, Ammonium oder Kalium.
  • Die oben genannte Aufgabe wird des Weiteren durch ein Sensorsystem gemäß Anspruch 9 gelöst.
  • Das Sensorsystem umfasst:
    • - einen Sensor, einen Prozessbehälter, eine Steuereinheit und einen Speicher, wobei ein Mediumsstrom mit zyklischen Analytkonzentrationen den Prozessbehälter durchfliest, wobei der Sensor im Prozessbehälter in Kontakt mit dem Mediumsstrom angeordnet ist und mit der Steuereinheit und dem Speicher verbunden ist, wobei eine Umrechnungsfunktion im Speicher hinterlegt ist, um einen Rohmesswert in eine Analytkonzentration umzurechnen, wobei die Steuereinheit dazu geeignet ist, das erfinderische Verfahren zum Kalibrieren des Sensors auszuführen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor ein Chlordioxidsensor, ein Ammoniumsensor oder ein Kaliumsensor.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • - 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sensorsystems,
    • - 2: eine beispielhafte Darstellung von Analytkonzentrationen, welche basierend auf durch einen Sensor ermittelte Rohmesswerte umgerechnet wurden,
    • - 3: eine beispielhafte Darstellung einer Justage der Rohmesswerte aus 1 durch einen durch das erfinderische Verfahren ermittelten Referenzwert,
    • - 4: eine beispielhafte Darstellung einer Justage der Rohmesswerte aus 1 durch drei durch das erfinderische Verfahren ermittelte Referenzwerte,
    • - 5: eine beispielhafte Darstellung einer Justage der Rohmesswerte aus 1 durch drei durch das erfinderische Verfahren ermittelte Referenzwerte.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sensorsystem 100. Das Sensorsystem 100 ist zum Beispiel Teil einer Kläranlage. Das Sensorsystem 100 umfasst einen Sensor 1, einen Prozessbehälter 2, eine Steuereinheit 3 und einen Speicher 4. Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst das Sensorsystem 100 des Weiteren eine Anzeigeeinheit 5. Die Anzeigeeinheit 5 ist zum Beispiel eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, welche das Anzeigen von Informationen für einen Benutzer sowie das Eingeben von Informationen durch den Benutzer ermöglicht.
  • Ein Mediumsstrom M mit zyklischen Analytkonzentrationen A durchfliest den Prozessbehälter 2. Der Mediumsstrom M ist beispielsweise Klärwasser. Die Analytkonzentration ist beispielsweise Chlordioxydkonzentration, eine Ammoniumkonzentration oder Kaliumkonzentration im Klärwasser.
  • Unter Mediumsstrom soll hier ein fließendes Medium, beispielsweise ein Medium, das durch einen Kanal fließt, sowie ein stehendes Medium, zum Beispiel ein Medium, das in einem Becken steht, verstanden werden. Das fließende Medium, bzw. stehende Medium wird regelmäßig erneuert und weist also sich zeitlich veränderte Analyteigenschaften auf. Diese Analyteigenschaften sind zudem zyklisch, d.h. die Analyteigenschaften welche das Medium zeitweise aufweist sind wiederkehrend. Die Analyteigenschaften des Klärwassers weisen beispielsweise einen täglichen Zyklus auf, bei welchem die Analytkonzentration im Mediumsstrom M vorzugsweise in der Nacht am niedrigsten ist.
  • Der Sensor 1 ist beispielsweise ein Chlordioxidsensor, ein Ammoniumsensor oder ein Kaliumsensor. Der Sensor 1 ist im Prozessbehälter 2 angeordnet und in Kontakt mit dem Mediumsstrom M. Der Sensor 1 ist mit der Steuereinheit 3 verbunden.
  • Die Steuereinheit 3 ist zum Beispiel ein Mikrocontroller oder eine andere Recheneinheit. Die Steuereinheit 3 weist einen Speicher 4 auf oder ist mit einem Speicher 4 verbunden. Im Speicher 4 ist eine Umrechnungsfunktion U hinterlegt, um einen Rohmesswert R in eine dem Rohmesswert R entsprechende Analytkonzentration A umzurechnen.
  • Unter Rohmesswert R wird vorzugsweise der vom Sensor 1 ermittelte Spannungswert verstanden. Unter Analytkonzentration A wird die Konzentration eines im Mediumsstrom M vorhandenen Analyten verstanden. Die Analytkonzentration A ist basierend auf der vom Sensor 1 ermittelten Rohmesswert R berechenbar.
  • 2 zeigt eine beispielhafte Darstellung von Analytkonzentrationen A, welche basierend auf durch einen Sensor ermittelte Rohmesswerte R umgerechnet wurden. Die X-Achse ist die Zeitachse, die Y-Achse ist zum Beispiel eine Ammoniumkonzentration in mg/L. Wie zu sehen, sind die Minima der Analytkonzentrationen zu keinem Zeitpunkt auf 0 mg/L. Die Anzeigeeinheit 5 ist dazu geeignet, die Rohmesswerte R graphisch, zum Beispiel wie in 2 dargestellt, anzuzeigen.
  • Im Folgenden wird auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren eines Sensors 1 im laufenden Betrieb im Detail beschrieben.
  • Ein erster Schritt umfasst das Bereitstellen des oben beschriebenen Sensorsystems 100. Das Sensorsystem 100 ist funktionsbereit und der Sensor 1 ist mit dem Mediumsstrom M in Kontakt.
  • In einem nächsten Schritt erfolgt ein Ermitteln mehrerer Rohmesswerte R zur Bestimmung mehrerer Analytkonzentrationen A des Mediumsstroms M durch den Sensor 1. Die Analytkonzentrationen A repräsentieren beispielsweise eine Konzentration von Chlordioxyd Ammonium oder Kalium.
  • Anschließend erfolgt ein Schritt des Speicherns der Rohmesswerte R im Speicher 4.
  • Des Weiteren erfolgt ein Schritt des Analysierens der gespeicherten Rohmesswerte R durch die Steuereinheit 3. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt des Analysierens eine Minimalwertsuche oder eine Maximalwertsuche der gespeicherten Rohmesswerten R. In anderen Worten bedeutet dies, dass Extremwerte, insbesondere Last-Minima oder Last-Maxima in den gespeicherten Rohmesswerten R identifiziert werden. Zu diesen Zeitpunkten weist der Mediumsstrom M also eine minimale bzw. maximale Analytkonzentration oder Analytbelastung auf. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt des Analysierens eine Untersuchung der Rohmesswerte R mittels eines statistischen Verfahrens. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist das statistische Verfahren ein Verfahren zur Ermittlung eines Rauschens. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Schritt des Analysierens auf eine erste Auswahl der gespeicherten Rohmesswerte R angewendet.
  • Dann erfolgt ein Schritt des Auswählens mindestens eines ersten Referenzwertes Ref1 aus den gespeicherten Rohmesswerten R basierend auf der Analyse, wobei für den mindestens ersten Referenzwertes Ref1 von einer ersten Erwartungskonzentration E1 ausgegangen wird. Die erste Erwartungskonzentration E1 wird beispielsweise vom Benutzer händisch an der Anzeigeeinheit 5 eingegeben (in 1 durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt). Gemäß einer alternativen Ausführungsform erkennt die Steuereinheit 3 durch Analyse der Rohmesswerte R automatisch mindestens eine erste Erwartungskonzentration E1, zum Beispiel eine Nullstelle, also einen Messpunkt, zu welchem die Analytkonzentration gleich Null sein muss. Beispielsweise ist die Analytkonzentration täglich zwischen 24 Uhr und 4 Uhr annähernd gleich Null.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird beim Schritt des Auswählens der erste Referenzwert Ref1 sowie ein zweiter Referenzwert Ref2 basierend auf der Analyse ausgewählt. Wobei der erste Referenzwert Ref1 sowie der zweite Referenzwert Ref2 mittels der Minimalwertsuche oder der Maximalwertsuche gefunden wurden.
  • Als nächstes erfolgt ein Schritt des Umrechnens des ersten Referenzwertes Ref1 in eine erste Analytkonzentration A1 durch die Umrechnungsfunktion U, welche im Speicher 4 oder der Steuereinheit 3 hinterlegt ist. Die Umrechnungsfunktion U ist eine umkehrbare Abbildung der Rohmesswerte R auf die Werte der entsprechenden Analytkonzentrationen A. Die Umkehrbarkeit der Umrechnungsfunktion U ist in 1 durch den gestrichelten Doppelpfeil dargestellt.
  • Dannach erfolgt ein Schritt des Vergleichens der ersten Erwartungskonzentration E1 mit der ersten Analytkonzentration A1.
  • In einem nächsten Schritt erfolgt das Ermitteln eines Differenzfaktors basierend auf dem Vergleich. Wurde also beispielsweise beim Vergleich festgestellt, dass die Erwartungskonzentration E1 mit der ersten Analytkonzentration A1 übereinstimmt, so ist der Differenzfaktor gleich 1. Wurde hingegen beispielsweise beim Vergleich festgestellt, dass die Erwartungskonzentration E1 mit der ersten Analytkonzentration A1 nicht übereinstimmt, sondern die Erwartungskonzentration E1 doppelt so hoch wie die ersten Analytkonzentration A1 ist, so ist der Differenzfaktor gleich 2.
  • Schließlich erfolgt ein Schritt des Korrigierens der Umrechnungsfunktion U basierend auf dem Differenzfaktor, so dass eine Umrechnung des ersten Referenzwerts Ref1 eine erste Analytkonzentration A1 ergibt, die dem ersten Erwartungskonzentration E1 identisch ist.
  • 3 zeigt Analytkonzentrationen A, welche basierend auf durch den Sensor 1 ermittelte Rohmesswerte R durch die Umrechnungsfunktion U umgerechnet wurden. Jedoch wurde bei der Umrechnung die korrigierte Umrechnungsfunktion U verwendet. Bei der Korrektur wurde der erster Referenzwert Ref1 berücksichtigt. Der Zeitpunkt des ersten Referenzwerts Ref1 wurde in der 3 gekennzeichnet. Die X-Achse ist die Zeitachse, die Y-Achse ist zum Beispiel eine Ammoniumkonzentration in mg/L. Wie zu sehen, sind die Minima der Analytkonzentrationen jetzt zum Zeitpunkt des ersten Referenzwert Ref1 auf 0 mg/L. Die Analytkonzentrationen A sind genauer als nicht korrigierten Analytkonzentrationen A der 2.
  • 4 zeigt Analytkonzentrationen A, welche basierend auf durch den Sensor 1 ermittelte Rohmesswerte R umgerechnet wurden. Jedoch wurde bei der Umrechnung die korrigierte Umrechnungsfunktion U verwendet. Bei der Korrektur wurde der erster Referenzwert Ref1, ein zweiter Referenzwert Ref2 sowie ein dritter Referenzwert Ref3 berücksichtigt. Der Zeitpunkt des ersten Referenzwerts Ref1, des zweiten Referenzwerts Ref2 sowie des dritten Referenzwerts Ref3 wurde in der 3 gekennzeichnet. Die X-Achse ist die Zeitachse, die Y-Achse ist zum Beispiel eine Ammoniumkonzentration in mg/L. Wie zu sehen, sind die Minima der Analytkonzentrationen jetzt zum Zeitpunkt des ersten Referenzwerts Ref1, des zweiten Referenzwerts Ref2 sowie des dritten Referenzwerts Ref3 auf 0 mg/L. Die Analytkonzentrationen A sind genauer als nicht korrigierten Analytkonzentrationen A der 2.
  • 5 unterscheidet sich von der 4 darin, dass der Zeitpunkt des zweiten Referenzwerts Ref2 derart gewählt wurde, dass der zweite Referenzwert Ref2 einem lokalen Maximum der Rohmesswerte R entspricht.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt nach dem Schritt des Korrigierens ein Schritt des Vorschlagens eines Kalibrierzeitpunkts, zu welchem das Verfahren wiederholt wird, wobei bei der Wiederholung des Verfahrens eine zweite Auswahl der gespeicherten Rohmesswerte (R), welche von der ersten Auswahl verschieden ist, verwendet wird. Das Vorschlagen des Kalibrierzeitpunkts ist vom Differenzfaktor abhängig.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt vor dem Schritt des Korrigierens aller gespeicherter Rohmesswerte R ein Schritt der Plausibilitätsprüfung des Differenzfaktors. Hierzu wird zum Beispiel der Differenzfaktor auf alle gespeicherte Rohmesswerte R angewandt, um Korrekturwerte mithilfe der Umrechnungsfunktion U zu berechnen.
  • Anschließend werden diese Korrekturwerte auf Plausibilität überprüft. Diese Überprüfung erfolgt indem unter den Korrekturwerten nach markanten Werten, zum Beispiel Extrema gesucht wird. Beispielsweise wird nach Nullstellen, also nach Minimalwerten gesucht. D.h. an diesen Stellen liegt dem Benutzer das Wissen vor, dass der Sensor eine Analytkonzentration gleich Null messen müsste. Dies ist zum Beispiel während einer Reinigungsphase des Sensors, zum Beispiel bei einem CIP (cleaning in prosess) der Fall. Die Plausibilitätsprüfung, errechnet also für die gefunden Minimalwerte der Korrekturwerte die entsprechende Analytkonzentration. Diese Umrechnung erfolgt mit der in der Steuereinheit 3 oder im Speicher 4 hinterlegten Umrechnungsfunktion U. Weicht die umgerechnete Analytkonzentration von der erwarteten Analytkonzentration, also z.B. Null, ab, so erzeugt die Plausibilitätsprüfung eine Warnmeldung. Stimmt die umgerechnete Analytkonzentration von der erwarteten Analytkonzentration, also z.B. Null, überein, so erzeugt die Plausibilitätsprüfung eine Bestätigungsmeldung. Die Plausibilitätsprüfung hat den Vorteil, dass Fehler bei der Justage, d.h. bei der Korrektur der angezeigten Analytkonzentrationen leicht aufgedeckt werden können.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Sensor
    2
    Prozessbehälter
    3
    Steuereinheit
    4
    Speicher
    5
    Anzeigeeinheit
    100
    Sensorsystem
    A1
    erste Analytkonzentration
    A2
    zweite Analytkonzentration
    A3
    dritte Analytkonzentration
    A
    Analytkonzentration
    R
    Rohmesswert
    R1
    erster Rohmesswert
    Ref1
    erster Referenzwert
    Ref2
    zweiter Referenzwert
    Ref3
    dritter Referenzwert
    E1
    erste Erwartungskonzentration
    M
    Mediumsstrom

Claims (10)

  1. Verfahren zum Kalibrieren eines Sensors (1) im laufenden Betrieb, umfassend zumindest die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Sensorsystems (100) mit einem Prozessbehälter (2), einem Sensor (1), einer Steuereinheit (3), einem Speicher (4), wobei ein Mediumsstrom (M) mit zyklischen Analytkonzentrationen (A) den Prozessbehälter (2) durchfliest, wobei der Sensor (1) im Prozessbehälter (2) in Kontakt mit dem Mediumsstrom (M) angeordnet ist, wobei eine Umrechnungsfunktion (U) im Speicher (4) hinterlegt ist, um einen Rohmesswert (R) in eine Analytkonzentration (A) umzurechnen, - Ermitteln mehrerer Rohmesswerte (R) zur Bestimmung jeweils einer Analytkonzentration (A) des Mediumsstroms (M) durch den Sensor (1), - Speichern der Rohmesswerte (R) im Speicher (4), - Analysieren der gespeicherten Rohmesswerte (R) durch die Steuereinheit (3), - Auswählen mindestens eines ersten Referenzwertes (Ref1) aus den gespeicherten Rohmesswerten (R) basierend auf der Analyse, wobei für den mindestens ersten Referenzwert (Ref1) von einer ersten Erwartungskonzentration (E1) ausgegangen wird, - Umrechnen des ersten Referenzwertes (Ref1) in eine erste Analytkonzentration (A1) durch die Umrechnungsfunktion (U), - Vergleichen der ersten Erwartungskonzentration (E1) mit der ersten Analytkonzentration (A1), - Ermitteln eines Differenzfaktors basierend auf dem Vergleich, - Korrigieren der Umrechnungsfunktion (U) basierend auf dem Differenzfaktor, so dass eine Umrechnung des ersten Referenzwerts (Ref1) eine erste Analytkonzentration (A1) ergibt, die der ersten Erwartungskonzentration (E1) identisch ist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Analysierens eine Minimalwertsuche oder eine Maximalwertsuche der gespeicherten Rohmesswerte (R) umfasst.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei beim Schritt des Auswählens der erste Referenzwert (Ref1) sowie ein zweiter Referenzwert (Ref2) basierend auf der Analyse ausgewählt wird, wobei der erste Referenzwert (Ref1) sowie der zweite Referenzwert (Ref2) mittels der Minimalwertsuche oder der Maximalwertsuche gefunden werden.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Analysierens eine Untersuchung der Rohmesswerte (R) mittels eines statistischen Verfahrens umfasst.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das statistische Verfahren ein Verfahren zur Ermittlung eines Rauschens ist und der ausgewählte erste Referenzwert (Ref1) durch Rauschunterdrückung korrigiert wird.
  6. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schritt des Analysierens auf eine erste Auswahl der gespeicherten Rohmesswerte (R) angewendet wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei nach dem Schritt des Korrigierens ein vom Differenzfaktor abhängiger Kalibrierzeitpunkt vorgeschlagen wird, zu welchem das Verfahren wiederholt wird, wobei bei der Wiederholung des Verfahrens eine zweite Auswahl der gespeicherten Rohmesswerte (R), welche von der ersten Auswahl verschieden ist, verwendet wird.
  8. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Analytkonzentrationen (A) eine Konzentration von Chlordioxyd, Ammonium oder Kalium repräsentieren.
  9. Sensorsystem (100) umfassend: - einen Sensor (1), einen Prozessbehälter (2), eine Steuereinheit (3) und einen Speicher (4), wobei ein Mediumsstrom (M) mit zyklischen Analytkonzentrationen (A) den Prozessbehälter (2) durchfliest, wobei der Sensor (1) im Prozessbehälter (2) in Kontakt mit dem Mediumsstrom (M) angeordnet ist und mit der Steuereinheit (3) und dem Speicher (4) verbunden ist, wobei eine Umrechnungsfunktion (U) im Speicher (4) hinterlegt ist, um einen Rohmesswert (R) in eine Analytkonzentration (A) umzurechnen, wobei die Steuereinheit (3) dazu geeignet ist, das Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Kalibrieren des Sensors (1) auszuführen.
  10. Sensorsystem (100) gemäß Anspruch 9, wobei der Sensor ein Chlordioxidsensor, ein Ammoniumsensor oder ein Kaliumsensor ist.
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