气体测量仪的制作方法

1.本发明涉及一种气体测量仪、一种用于气体测量仪的测试器和一种用于测试气体测量仪的测试方法。


背景技术：

2.气体测量仪、尤其具有气体传感器的气体报警装置必须以有规律的间隔经受功能测试，以便确保其正确的功能性。
3.在气体测量仪运行期间例如可能由于气体测量仪与环境介质连接所通过的开口的堵塞或由于机械或电干扰而出现气体测量仪的受限的功能性。
4.为了识别气体测量仪的受限的功能性并且能够维修或更换气体测量仪，已知如下方法，在所述方法中气体测量仪的气体传感器通过气体通道被加载测试气体并且评估气体传感器的相应的传感器响应。由于使用单个气体通道，不能精确地确定所有传感器响应中干扰变量的影响，由此也许可能出现有错误的测量。
5.因此us 2008/0282765 a1描述一种具有单个气体通道、至少一个气体传感器、气体发生器和泵的气体传感器。借助泵将由气体发生器产生的测试气体传导到气体传感器，以便对该气体传感器进行测试。
6.us 5 667 558 a描述一种具有出口气体传感器和泵的气体洗涤器，用于将化学品输送到洗涤悬浮液中以洗涤气体。
7.us 4 742 708 a描述一种电化学气体检测系统，该电化学气体检测系统具有电化学传感器和带有用于电解质的储存器的壳体。此外，气体检测系统包括校准系统，该校准系统具有校准气体源，用于校准气体检测系统。


技术实现要素：

8.本发明的任务是提供一种改进的气体测量仪。本发明的任务尤其是提供用于测试气体测量仪的当前功能性的可能性。
9.上述任务通过独立权利要求的特征来解决。本发明的另外的特征和细节从从属权利要求、说明书和附图中得出。在此，结合气体测量仪或测试器所描述的特征和细节当然也结合根据本发明的测试方法适用，分别反之亦然，使得关于针对各个发明方面的公开内容始终相互参考或可以相互参考。
10.因此介绍一种气体测量仪。
11.该气体测量仪包括：至少一个转化分析物的化学气体传感器，该化学气体传感器具有围绕的传感器空间；至少一个形成所述传感器空间和所述气体测量仪的环境之间的透气连接的开口区域；和至少一个测试单元。
12.该测试单元包括具有多个气体通道的气体通道装置和至少一个气体发生器，所述气体发生器配置用于在测试单元的测试的第一时间段和在测试的第二时间段将至少一种测试气体经由气体通道装置传导到气体传感器的围绕的传感器空间中。在此，在第一时间
段期间的测试气体输送由于相应的气体通道的通道结构和/或由于至少一种测试气体的测试气体特性具有与在第二时间段期间不同的传输特性。
13.在所介绍的发明的上下文中，术语“测试”应被理解为用于验证或检查功能性的程序。相应地，在测试中检查是否正确地执行和/或提供预先给定的功能。
14.在所介绍的发明的上下文中，测试气体应被理解为具有在测试气体中所包含的物质的已知的预先给定的组成和浓度的气体。
15.气体通道的通道结构应被理解为该气体通道的结构特性、诸如气体通道的形状、尺寸、横截面积、表面特性和/或长度。
16.在所介绍的发明的上下文中，气体发生器应被理解为由至少一个发生器电极和反电极组成的设备，其中在使用多个气体发生器的情况下可以设置共同的反电极。为此，气体发生器也可以在使用合适的片剂、诸如硫化银片剂的情况下生成测试气体。
17.根据本发明的开口区域可以例如通过过滤器屏蔽较大的颗粒，然而实现环境介质、尤其环境空气的转移。典型地，气体传感器在测试之外经由测试单元被构成用于检测经由开口区域进入的环境介质、尤其环境空气中的气体成分。
18.传感器空间是如下空间，该空间围绕气体传感器并且在此对于具有待评估的分析物的环境介质而言可以经由至少一个开口区域进入。传感器空间在此优选地通过气体测量仪的传感器壳体在空间上形成边界。
19.在所介绍的发明的上下文中，参考值应被理解为多个预先给定的值，其可以在数学上与比较值相关。参考值可以包括单个值或多个值、尤其曲线变化过程（kurvenverlauf）。参考值可以包括正值和/或负值，并且尤其作为值范围的带给出。参考值可以是一个或多个值的数学处理和/或压缩。
20.在所介绍的发明的上下文中，计算单元应被理解为任何可编程设备。尤其，计算单元可以是电路、诸如asic、至少一个处理器或分布式系统。尤其，计算单元是计算机。
21.所介绍的气体测量仪由至少一个化学气体传感器和至少一个测试单元组成，该化学气体传感器对流入气体传感器的气体进行化学转化以生成传感器响应。气体传感器可以是催化燃烧传感器（pellistor）、即燃烧气体并测量产生的热流的热流传感器，或者是还原或氧化气体并测量被还原或被氧化的气体的电特性的电化学传感器。
22.根据本发明设置的测试单元优选地包括结构、诸如底座，其可以由优选地不透气的材料、例如塑料构成。底座尤其可以具有圆的、优选地圆形的形状并且与气体通道装置连接。气体通道装置例如可以十字形地布置在圆形底座之内。
23.测试单元尤其配置用于测试气体测量仪的功能性。为此，测试单元可以测试气体测量仪、尤其气体传感器的功能性、即相应功能，其方式是：通过气体发生器以测试气体给气体传感器供气。
24.为了给气体传感器供气，测试单元包括气体通道装置，该气体通道装置具有多个气体通道，即至少一个气体通道，所述气体通道具有相应的通道结构。经由所述多个气体通道，在测试单元的测试的第一时间段和在测试单元的测试的第二时间段进行测试气体传输。这两个时间段优选地不具有或具有在测量技术上可忽略的交叠的时间范围。替代地，可以为通过测试单元的根据本发明的测试设置两个时间范围的交叠。
25.根据本发明，除了第一时间段和第二时间段之外，在气体测量仪的根据本发明的
设计方案中为通过测试单元的测试设置至少一个另外的时间段也是可能的。
26.由于各个气体通道的不同传输特性，在气体传感器中的检测的位置处待检测的气体的浓度时间分布以及因此在两个不同的时间段期间在以测试气体供气时气体传感器的传感器响应发生变化。这导致，通过在各个时间段期间以测试气体给气体传感器供气产生具有不同的浓度时间分布的不同的气体云，所述浓度时间分布由于这些差异也可能不同地受环境参数、诸如风影响。尤其，可以通过在第一时间段期间以测试气体给气体传感器供气来测试气体传感器的功能性并且通过在第二时间段期间以测试气体给气体传感器供气来测试气体测量仪的开口的功能性。
27.此外，由气体传感器在第一时间段期间以测试气体给气体传感器供气时所确定的传感器值和在第二时间段期间以测试气体给气体传感器供气时所确定的传感器值可以彼此数学相关，以便推断出气体测量仪或气体测量仪的环境的特性。
28.尤其，由于不同的相互作用或环境对通过气体通道装置流入的气体的不同影响，在两个时间段期间的两种传输特性可能不同。优选地，为此气体通道装置的第一气体通道和至少一个第二气体通道不同地构造和/或在两个时间段期间使用不同的测试气体。
29.在一种有利的实施方式中，气体通道装置具有至少两个气体通道，其中至少一种测试气体在第一时间段经由第一气体通道被传导到传感器空间，并且在第二时间段经由第二气体通道被传导到传感器空间。由此，在第一时间段期间测试气体传输的位置不同于在第二时间段期间测试气体传输的位置。除了第一和第二气体通道之外，气体通道装置原则上还可以具有至少一个另外的气体通道。
30.在前述实施方式的有利变形方案中，第一气体通道与第二气体通道在其通道结构方面不同。
31.可以规定，第一和第二气体通道的区别在于，第一气体通道的第一气体通道开口比第二气体通道的第二气体通道开口更靠近气体传感器。
32.替代地或补充地可以规定，第二气体通道开口比第一气体通道开口更靠近至少一个开口区域。
33.借助所介绍的气体测量仪的各个气体通道的不同通道结构，可以产生具有不同流动特性并且由此具有用于给气体传感器供气的不同传输特性的测试气体。在此例如具有紧靠气体传感器前面结束的气体通道几何形状的第一气体通道可以被用于测试气体传感器本身，而具有相对于第一气体通道与气体传感器间隔更远地结束的气体通道几何形状的气体通道可以被用于测试气体测量仪的开口区域和/或传感器输入端的流动特性。
34.在气体通道的端部与气体传感器之间的小距离的情况下，环境影响、诸如由环境风造成的次流（nebenstr
ö
mungen）对相应的传感器值发生最小影响。相应地，这样的气体通道几何形状特别有利地适合于测试气体传感器的功能能力和灵敏度的大小，因为在相应的测试中可以预期干扰变量的小的干扰方差和/或小的影响。
35.由于在气体通道的端部与气体传感器之间的大距离的情况下环境影响、诸如由环境风造成的次流对相应的传感器值有强烈影响并且优选地气体测量仪的开口区域和/或传感器输入端与气体传感器相比更靠近气体通道的端部，所以这样的气体通道几何形状特别有利地适合于测试气体测量仪的开口区域和/或传感器输入端。尤其，这样的气体通道几何形状特别有利地适合于测试气体测量仪的开口区域和/或传感器输入端，因为开口的堵塞
程度特别强烈地影响相应的测试气体在气体通道的端部与气体传感器之间的传输特性。
36.此外可以规定，第一气体通道和至少一个另外的气体通道彼此的区别在于其通道结构中的其内表面的粗糙度。
37.借助所介绍的气体测量仪的各个气体通道的内部区域的不同粗糙度可以产生具有不同传输特性、尤其不同流动特性的测试气体，用于给气体传感器供气。在此例如其内表面具有低粗糙度、即特别光滑的第一气体通道可以被用于测试气体传感器本身，而具有带有相对于第一气体通道更高的粗糙度的内表面的气体通道可以被用于测试气体测量仪的开口区域的流动特性。
38.由于在气体通道的内表面的低粗糙度的情况下流经气体通道的测试气体非常快速地流动，所以与在粗糙通道的排出区域中的被制动的扩散的气体输出时的情况相比，环境影响、诸如由环境风造成的次流对在气体通道的排出孔处的致密气体云发生更低的影响。相应地，这样的气体通道特别有利地适合于测试气体传感器的功能能力和灵敏度的大小，因为在相应的测试中可以预期干扰变量的小的干扰方差和因此小的影响。
39.由于在气体通道的内表面的大粗糙度的情况下流经气体通道的测试气体例如由于在气体通道的壁上的吸附和解吸过程而更缓慢地流动，所以在输出端处产生在时间上延迟地出现的气体云，所述气体云在时间上伸展地并且以低的浓度在检测的位置处出现，并且因此以不同的方式受环境影响、诸如风影响。相应地，这样的气体通道特别有利地适合于测试气体测量仪的开口，因为其堵塞程度在数学上与由环境风造成的次流的影响相联系并且由此相关。
40.此外可以规定，至少一个气体通道包括调温单元，该调温单元配置用于改变气体通道的内部中的温度，使得在第一时间段的测试气体与在第二时间段的测试气体在其气体温度方面不同。在第一时间段的测试气体在此可以是与在第二时间段的测试气体不同的测试气体。
41.借助对所介绍的气体测量仪的测试气体的不同调温，可以产生具有不同传输特性的测试气体，用于给气体传感器供气。在此例如第一气体通道可以与用于加热第一气体通道的调温单元一起被用于测试气体传感器，而气体通道装置的不具有调温单元或具有用于冷却气体通道的调温度单元的另外的气体通道可以被用于测试气体测量仪的开口的流动特性。
42.由于在气体通道的高温度的情况下流经气体通道的测试气体快速地流动，所以测试气体作为致密气体云从气体通道排出并且与在气体通道的低温度时的情况相比，环境大气影响、诸如风对在气体通道的排出孔处的致密气体云具有更小的影响。相应地，被加热的和/或可加热的气体通道特别有利地适合于测试气体传感器，因为在相应的测试中可以预期干扰变量的小的干扰方差、即小的影响。
43.由于在气体通道的低温度的情况下流经气体通道的测试气体缓慢地流动，所以在输出端处产生在时间上延迟地出现的气体云，该气体云在时间上伸展地并且以低浓度在检测的位置处出现并且因此以不同的方式受和/或可以受环境影响、诸如风影响。相应地，被冷却的和/或可冷却的气体通道特别有利地适合于测试气体测量仪相对于环境大气的开口，因为其堵塞程度在数学上与由环境风造成的次流的影响相联系并且由此相关。
44.此外可以规定，第一气体通道和至少一个另外的气体通道尤其经由气体通道的各
个腔室彼此流体连接，并且第一气体通道与测试单元的环境并不直接流体接触并且至少一个另外的气体通道与测试单元的环境直接流体接触。
45.为了使环境造成的影响对用于测试气体传感器的测试气体的影响最小化，特别有利地适合的是具有与环境不直接流体接触的腔室的气体通道。
46.为了使环境造成的影响对用于测试气体传感器的测试气体的影响最大化，特别有利地适合的是具有与环境直接流体接触的腔室的气体通道。
47.在一种优选的实施方式中，至少一个气体发生器构成为在第一时间段期间通过相应的气体通道传导与在第二时间段期间不同的测试气体。这两种不同的测试气体特别优选地具有两种不同的扩散系数。由此与气体通道装置的结构无关地实现不同的传输特性、尤其不同的浓度时间分布。
48.在一种实施方式中，时间间隔处于第一时间段和第二时间段之间，在该时间间隔中没有测试气体由气体发生器提供，其中该时间间隔为至少1分钟，尤其至少30分钟，特别优选地至少2小时。在该实施方式中，进行在第一时间段期间该测试的第一阶段与在第二时间段期间该测试的第二阶段之间的清楚的时间分离。由此，在第二时间段期间进行气体测量仪的测试的新阶段以前，可以特别可靠地等待在第一时间段期间进行的化学过程。
49.所介绍的气体测量仪的测试单元可以包括至少一个计算单元。至少一个计算单元优选地构成为接收气体传感器的信号并由此确定测量值，其中该计算单元此外构成为在第一时间段期间和/或在第二时间段期间确定和输出测试信息，其中该测试信息指示：气体测量仪是否有故障，并且其中该测试信息的确定基于测量值与预定的气体传感器阈值之间或所确定的测量值变化过程参数与预定的变化过程参数之间的比较。在此，测试信息例如可以指示：至少一个开口区域是否阻塞和/或气体传感器是否正常工作。在以下的实施方式中，给出了这种计算单元的可能的工作方式的各种示例。预定的测量值或预定的测量值变化过程之间的比较的使用实现测试信息通过计算单元的特别简单的和可靠的确定。
50.在前述实施方式的一个示例中，计算单元构成为在两个时间段之一内执行测量值与预定的气体传感器阈值之间的比较，并且在两个时间段中的另外的时间段内执行测量值变化过程参数与预定的变化过程参数之间的比较。由此，在各个时间段期间执行不同的确定规则，所述确定规则作为结果导致测试信息。
51.替代地或补充地，可以通过计算单元进行关于来自第一和/或第二时间段的多个过去的（zur
ü
ckliegend）测量值的评估。对测量值历史的这种考虑可以导致特别可靠的评估。
52.替代地或补充地，计算单元可以包括至少一个控制模块，用于控制气体测量仪的部件、诸如气体发生器。替代地或附加地，至少一个计算单元可以包括用于评估所介绍的气体测量仪的气体传感器的各个测量值的分析模块。尤其，至少一个计算单元用于运行所介绍的气体测量仪。为此，至少一个计算单元可以与气体传感器和/或各个气体发生器通信连接，以便与气体传感器和/或各个气体发生器交换控制命令。至少一个计算单元可以包括一个或多个处理器，所述处理器配置用于运行所介绍的气体测量仪。至少一个计算单元可以位于计算机、诸如服务器、尤其云中并且可以与所介绍的气体测量仪经由通信接口通信连接。替代地，至少一个计算单元可以至少部分地位于气体测量仪本身中。
53.此外可以规定，根据本发明设置的计算单元配置用于针对在第一时间段期间通过
气体传感器待确定的测量值或从中可计算出的中间结果与至少一个预先给定的参考值的差或商大于预先给定的气体传感器阈值的情况，将气体传感器或气体测量仪标记为有故障的，并且针对描述信号量（signalgr
öß
e）的变量、如衰减时间、峰高、积分或在第二时间段期间通过气体传感器所确定的测量值的从中可计算出的中间结果与预先给定的参考值的差或商大于预先给定的堵塞阈值的情况, 将开口区域标记为堵塞，气体通道通过该开口区域与环境直接连接。
54.借助在通过根据本发明所设置的气体通道以测试气体供气期间所确定的测量值和/或通过所述测量值的数学进一步处理所获得的值与预先给定的参考值的数学比较，可以测试气体传感器的功能性。
55.由于根据本发明所设置的气体传感器是化学气体传感器，该气体传感器在正确的、即无故障的功能性的情况下将测试气体化学转化，使得测试气体的浓度随时间下降并且由气体传感器确定的测量值相应地发生变化。
56.如果在气体传感器的在第一时间段期间供气时确定的各个测量值与参考值之间的比较得出测量值没有变化或仅微小变化，其方式是：例如在测量值和/或通过测量值的数学进一步处理所获得的值与参考值之间的差或商处于预先给定的气体传感器阈值之上，则可以推断出气体传感器或气体测量仪的有故障的功能性。相应地，根据本发明所设置的计算单元配置用于在这种情况下将气体传感器或气体测量仪标记为有故障的并且例如将故障消息存放在气体传感器、气体测量仪的存储器中和/或在故障存储器中和/或在计算单元的存储器中。在此，参考值例如可以是在参考传感器的衰减曲线（abbaukurve）的半值时间的传感器值，或者涉及相应的传感器本身的特征参数的发展。
57.借助在第二时间段期间以测试气体供气期间所确定的特征参数、诸如衰减时间、峰高、积分或其他特征参数与预先给定的参考值的数学比较，可以测试气体测量仪的开口的功能性。由于通过开口，次流、诸如环境空气流入气体测量仪和/或测试气体流出气体测量仪，所以在开口未堵塞的情况下测试气体的浓度随时间被最小化，使得测试气体的浓度随时间下降并且由气体传感器所确定的测量值相应地快速地发生变化，描述信号的水平和范围的特征参数特别有利地适合于测试开口的功能性。这样的特征参数例如是与衰减时间结合的峰高或在传感器处的气体的转化量，所述转化量可以经由积分来表示。
58.为了检查气体传感器的按规定的灵敏度，可以借助根据本发明的气体发生器对气体传感器加载测试气体。在此，首先进行加载，使得使用例如第一气体通道，所述第一气体通道与各个环境条件尽可能无关和/或与环境不直接接触。
59.为了评价是否能够进行至要测试的气体传感器的畅通无阻的气体进入和/或为了查明可能的阻塞或堵塞，测试气体借助根据本发明的气体发生器例如通过第二气体通道被传导到达气体传感器，该气体传感器促进测试气体与环境大气的特别强烈的相互作用，并且优选地与环境直接接触或仅通过过滤器与环境分离。
60.由于通过根据本发明所设置的气体发生器的气体供应，气体传感器不仅在通过第一气体通道供气时而且在通过第二气体通道供气时以传感器信号做出反应，所述传感器信号与所供应的测试气体的浓度成比例。通过气体传感器所确定的测量值的在此产生的时间变化过程通过分析单元针对通过第一气体通道的供气和通过第二气体通道的供气进行评估。
61.一方面，在评估气体通道的测量值时可能的是，执行在气体传感器的浓度时间分布的一般曲线形状与预先给定的、例如存放在分析单元的存储器中的拟合函数形式的参考值之间的比较。通过这种比较可能的是，获得由气体传感器所确定的测量值的曲线形状的定性评估。这种与拟合函数的比较基于归一化曲线或例如以浓度单位为单位的曲线反映气体传感器的测量信号相对于时间的动力学。为此尤其可以使用数学函数的合适的拟合参数。
62.为了对气体通道的测量值进行定量评估，可以使用测量值的数学特征参数、如测量值的最大值、最小值、半值宽度、下降支路的半值时间、在下降支路上的确定的时间点例如以浓度单位为单位的测量值的信号水平、具有不同边界的面积积分、关于不同值范围的标准偏差、中值以及任何其他技术上合适的数学特征参数。
63.尤其，由计算单元执行的用于确定测试信息的比较优选地取决于衰减时间、数学推导、统计平均值、最大值和/或积分的基于所确定的测量值变化过程的确定以及对先前的测量值的考虑。
64.此外可能的是，通过外推法从气体传感器的测量值的子段中推导出特征量，所述特征量充分描述气体传感器的特性。例如，在相对于时间以浓度单位为单位的测量值的绘图（auftragung）中从关于在达到最大值之前的两个时间点之间的所选择的值范围的线性外推确定关于传感器的响应特性、响应时间和死区时间的信息。相应地，在达到最大值之后，可以确定关于传感器的衰减特性和气体传感器的气体进入的未堵塞（unverstopftheit）的信息。气体传感器的测量值的其他合适的绘图可以被用于评估气体传感器的功能性。例如，可以相对于气体剂量、即关于测量值的时间变化过程的积分绘制气体传感器的测量值，并对测量值进行评估，以便确定测试信息。
65.尤其，所确定的实际值、即气体传感器的测量值和参考值可以通过合适的数学方法相互比较。参考值可以例如被预先给定为公差带，所述公差带描述用于按规定工作的气体传感器和气体发生器的范围。在气体传感器的测量值偏离或违反这些公差带时，可以推断出气体传感器的各种状态或失灵。例如，气体传感器可能太不敏感地、太敏感地、太慢地和太快地对测试气体作出反应，测试气体可能太快地或太慢地被运走和/或被进一步处理。尤其，测量值的曲线变化过程可能相对于预先给定的参考曲线在时间上或在其浓度值方面偏移。根据存放在评估单元中的评估逻辑来评估与预先给定的参考值的每个偏差，并且必要时在进行重复测试之后输出给最终用户。尤其，根据气体传感器的测量值的评估，可以为用户输出、尤其在测试信息的范围中输出行动建议。
66.如果所确定的衰减时间和参考值之间的比较得出测量值的缓慢变化，其方式是：例如衰减时间和参考值之间的差处于预先给定的气体传感器阈值之上，则可以推断出开口的有故障的功能性和/或堵塞，并且相应地将气体测量仪标记为有故障的。相应地，根据本发明所设置的计算单元配置用于在这种情况下将开口、尤其开口区域或气体测量仪标记为有故障的，并且例如在气体测量仪的存储器中和/或在故障存储器中和/或在计算单元的存储器中存放故障消息。在此，参考值例如可以是在具有完全一般的开口的参考腔室中在参考传感器的衰减曲线的衰减时间、尤其半值时间所确定的传感器值。
67.此外可以规定，计算单元配置用于针对在通过其内表面具有小于分别另外的气体通道的内表面的粗糙度的粗糙度的气体通道以测试气体给气体传感器供气时在预先给定
的时间点之后的测量值大于或小于预先给定的参考值的情况，通过相应的测试信息将气体测量仪标记为有故障的，并且针对在通过分别另外的气体通道以测试气体给气体传感器供气时在预先给定的时间点之后的测量值大于或小于预先给定的参考值的情况，经由相应的测试信息将开口标记为堵塞的，分别另外的气体通道通过该开口与气体测量仪的环境直接流体接触。
68.由于在气体传感器有故障的情况下干扰测试气体的转化并且测试气体的浓度由此造成地仅最小限度地变化，所以在测试气体的转化在参考传感器中对测试气体的浓度起作用的时间点所确定的测量值的情况下可以推断出气体传感器的功能性并且由此输出相应的测试信息。为此，可以评估在该时间点气体传感器的测量值，使得针对如下情况：这些测量值大于预先给定的参考值或测量值与测试气体的浓度的最大值仅相差处于预先给定的阈值之下或根据相应的测量信号的符号处于预先给定的阈值之上的量值，可以假设气体传感器以及相应地气体测量仪有故障。
69.由于在测试气体传感器时应使干扰变量最小化，所以通过适合于特别快速的气体传输的气体通道、尤其通过具有特别光滑的内表面的气体通道的供气特别有利地适合于测试气体传感器。
70.由于在测试气体测量仪的开口时考虑测试气体与环境之间的相互作用，所以通过如下气体通道给气体传感器供气是合适的，该气体通道导致测试气体可以与环境特别长时间地相互作用。为此，具有特别粗糙的内表面的气体通道可能尤其适合。通过具有粗糙内表面的气体通道，测试气体被降低速度并相应地缓慢流动，以及由此造成地，在用于与环境介质相互作用的长时间的情况下，缓慢地流动到气体传感器。
71.此外可以规定，计算单元配置用于针对如下情况：在通过其内部温度高于分别另外的气体通道的内部温度的气体通道以测试气体给气体传感器供气时在预先给定的时间点之后的测量值大于预先给定的参考值或根据相应的测量信号的符号小于预先给定的参考值，经由测试信息将气体传感器和/或气体测量仪标记为有故障的，并且针对如下情况：在通过分别另外的气体通道以测试气体给气体传感器供气时在预先给定的时间点之后的测量值大于或相应地小于预先给定的参考值，经由测试信息将分别另外的气体通道与气体测量仪的环境直接流体接触所通过的开口标记为堵塞的。
72.由于在测试气体传感器时应使干扰变量最小化，所以通过适合于特别快速的气体传输的气体通道、尤其通过特别热的气体通道的供气特别有利地适合于测试气体传感器。
73.由于在测试气体测量仪的开口时考虑测试气体与环境之间的相互作用，所以通过适合于特别缓慢的气体传输的气体通道、尤其通过特别冷的气体通道给气体传感器供气特别有利地适合于测试开口。
74.此外可以规定，计算单元配置用于针对在至少一个第一状态期间通过气体传感器要确定的测量值与至少一个预先给定的参考值之间的差大于或小于预先给定的气体传感器阈值的情况，根据所述差重新校准气体传感器。
75.为了维修被标记为有故障的气体传感器或使气体传感器连续地适配于当前情况，可以重新校准气体传感器。为此，可以规定，例如比较表或分配逻辑将各个由气体传感器所确定的测量值分配给输出刻度（ausgabeskala）的各个要输出的值，根据在第一状态期间通过气体传感器所确定的测量值与预先给定的参考值之间的偏差来适配。为此，例如可以根
据偏差提高或降低报警阈值，从该报警阈值起应输出报警音。在此意义上，报警音也是测试信息。一般而言，测试信息是指示在根据本发明的两个时间段中的至少一个时间段期间的测试的结果的信息。
76.尤其可以规定，使用通过气体传感器所确定的测量值的趋势，以便重新校准气体传感器。为此，例如可以形成多个在时间上偏移地确定的测量值的平均值或任何其他技术上合适的特征值。
77.此外可以规定，第一气体通道被形成，使得测试气体通过第一气体通道比通过第二气体通道更快地流动，并且计算单元配置用于确定在通过第一气体通道以测试气体供气的开始与气体传感器的测量值的提高的时间点之间的第一时间以及在通过至少一个另外的气体通道以测试气体供气的开始与气体传感器的测量值的提高的时间点之间的另一时间的差，并根据该差推断出测试气体至测量仪的扩散时间，并在执行测试时考虑该扩散时间。
78.通过确定可以优选地根据环境温度而变化的这样的扩散时间，可以修正由气体测量仪的计算单元要计算的变量、诸如衰减时间或任何其他要计算或要确定的变量、诸如温度。
79.此外可以规定，所述计算单元配置用于根据在第一时间段期间通过气体传感器要确定的测量值与在第二时间段期间通过气体传感器要确定的测量值的比较推断出开口区域之外的风速。
80.通过气体传感器的在以通过使用快速传导气体的气体通道所获得的测试气体供气时所确定的测量值与气体传感器的在借助缓慢传导气体的气体通道以测试气体供气时所获得的测量值的比较，可以推断出与测试气体相互作用的干扰变量的特性，尤其通过开口流入的次流的速度。相应地，根据该比较，可以推断出气体测量仪之外、即开口区域之外的风速。在此适用，出现的与参考值的偏差越强，风速就越快。
81.此外可以规定，测试单元包括第一气体发生器和至少一个另外的气体发生器，并且计算单元配置用于针对在通过第一气体发生器供气时应将气体传感器标记为有故障的情况，通过至少一个另外的气体发生器以测试气体给气体传感器供气，并且针对在通过另外的气体发生器以测试气体供气时气体传感器不应被标记为有故障的情况，将气体传感器标记为无故障的并且将第一气体发生器标记为有故障并且提供相应的测试信息。
82.借助多个气体发生器，优选地仅在一个气体传感器应被标记为有故障的时才被使用的验证气体发生器例如可以被用于检查测试所基于的气体发生器，所述测试已导致如下结果：气体传感器或开口应被标记为有故障的。相应地，通过验证气体发生器可以避免气体传感器或气体测量仪的错误地有故障的标记。
83.此外可以规定，第一气体通道和第二气体通道平行地并排布置或连接成至少一个迷宫。
84.通过气体通道的迷宫可以使对借助气体传感器要确定的各个测量值的环境影响最小化。
85.在第二方面中，所介绍的发明涉及一种用于气体测量仪的测试器。该测试器包括根据本发明所设置的测试单元的可能的设计方案以及用于测试单元与气体传感器的可逆机械和/或通信连接的接口。
86.根据本发明的测试器优选地可以可逆地与气体测量仪和/或气体传感器连接，使得测试器可以被用于测试大量的气体测量仪。相应地，关于测试器，参考在所介绍的气体测量仪的范围中所描述的优点。
87.在第三方面中，所介绍的发明涉及一种用于测试气体测量仪的测试方法。该测试方法包括以下步骤：a）提供根据前述实施方式中任一项的气体测量仪；b）操控至少一个气体发生器，使得该气体发生器在测试的第一时间段和在测试的第二时间段经由气体通道装置将至少一种测试气体传导到气体传感器的围绕的传感器空间中；c）确定通过气体传感器在第一时间段期间和/或在第二时间段期间所确定的测量值；d）在第一时间段期间和/或在第二时间段期间确定并输出测试信息，其中测试信息指示气体测量仪是否有故障，并且其中测试信息的确定基于测量值或者由此计算出的特征值与预定的气体传感器阈值之间或确定的根据预定规则所计算的测量值变化过程参数与预定的变化过程参数之间的比较。
88.所介绍的测试方法尤其用于运行所介绍的气体测量仪以及所介绍的测试器，使得关于所介绍的方法的优点参考气体测量仪和/或测试器的所描述的优点。
附图说明
89.改进本发明的另外的措施从关于本发明的一些实施例的以下描述中得出，所述实施例在图中示出。由权利要求、说明书或附图得知的包括结构细节和空间布置在内的所有特征和/或优点都可以不仅单独地而且以各种组合是本发明必不可少的。分别示意性地：图1示出根据本发明的气体测量仪的可能的设计方案的截面侧视图，图2示出在使用图1中的气体测量仪的情况下在通过第一气体通道供气时所确定的测量数据与在通过第二气体通道供气时所确定的测量数据的比较，图3示出测量数据的比较，这些测量数据在使用图1中的气体测量仪的情况下可以被用于确定环境风速的影响，图4示出所介绍的气体测量仪的另外的可能的设计方案，以及图5示出根据本发明的方法的可能的设计方案的流程。
具体实施方式
90.在图1中以截面侧视图示出了气体测量仪100。气体测量仪包括测试单元101和气体传感器103。测试单元101包括尤其化学的气体发生器105，用于转化用于测试气体测量仪100的测试气体的分析物。
91.气体发生器105由反电极和第一发生器腔室107中的发生器电极组成。此外，设置有另外的发生器腔室109。尤其可以规定，该反电极被多个气体发生器共同使用。
92.第一发生器腔室107经由第一气体排出开口129与第一气体通道111接触，使得由气体发生器105产生的测试气体通过第一气体排出开口129流入第一气体通道111中。为了防止可能存储在第一发生器腔室107中的电解质排出到第一气体通道111中，第一气体排出
开口129包括透气膜，该透气膜对于测试气体而言是可透过的并且对于电解质而言是密封的。
93.另外的发生器腔室109经由另外的气体排出开口131与第二气体通道113接触，使得由可选地另外的气体发生器和/或可选地另外的发生器电极产生的测试气体通过另外的气体排出开口131流入第二气体通道113中，为了防止可能存储在另外的发生器腔室109中的电解质排出到第二气体通道113中，另外的气体排出开口131包括选择性透气膜，该选择性透气膜对于测试气体而言是可透过的并且对于电解质而言是密封的。
94.这里，测试单元101固定地与气体传感器103连接。附加地，测试单元101被设计，使得该测试单元具有用于与气体传感器103通信和/或机械连接的接口。
95.测试单元101可以设计为圆形底座，第一气体通道111和第二气体通道113布置在所述圆形底座上或者第一气体通道111和第二气体通道113集成到所述圆形底座中。
96.第一气体通道111包括第一腔室115。
97.第二气体通道113包括具有开口区域119的另外的腔室117，该腔室117通过该开口区域经由过滤器与环境接触，使得环境介质、诸如空气可以流入腔室117中或测试气体可以从腔室117流出。
98.第一腔室115和另外的腔室117流体交换，使得气体可以从另外的腔室117流入第一腔室115中。第一腔室115和另外的腔室117之间的流动运动由流动引导设备123引导和/或限制。在所示出的实施例中，第一腔室115和另外的腔室117形成围绕气体传感器103的传感器空间。
99.第一气体通道111具有与第二气体通道113的通道结构不同的通道结构。当前，第一气体通道111比第二气体通道113长，使得第一气体通道111的一端与气体传感器103的入口区域121之间的距离短于第二气体通道113的一端与气体传感器103的入口区域121之间的距离。
100.此外，测试单元101包括第一计算单元125，该第一计算单元被配置为控制模块，用于控制气体发生器105和气体传感器103。为此，第一计算单元125可以经由通信接口、诸如线缆或无线连接与气体发生器105和气体传感器103连接。第一计算单元125可以包括一个或多个处理器，所述处理器被配置用于气体发生器105和气体传感器103的相应或共同控制。
101.为了测试气体测量仪100，通过第一计算单元125操控气体发生器105，使得气体发生器105在测试单元101的测试的第一时间段期间在第一状态中借助第一气体通道111对气体传感器103加载测试气体。在测试的第二时间段期间在另外的状态中，第一计算单元125操控气体发生器105，使得该气体发生器借助第二气体通道113对气体传感器103加载测试气体。
102.由于第一气体通道111和第二气体通道113在其通道结构方面不同，所以测试气体以不同的传输特性流过第一气体通道111和第二气体通道113。
103.当前，测试气体在第一时间段期间在至气体传感器103的入口区域121的小距离内的第一气体通道111的端部处排出。相应地，测试气体快速地、即直接流动至气体传感器103，由此干扰变量的影响、诸如环境介质从环境流入或测试气体流出到环境中是最小的。因此，在第一时间段期间在第一状态中测试气体通过气体传感器103的测量遭受到干扰变
量的相对于第二时间段减小的影响。相应地，通过气体传感器103在第一状态期间确定的测量值关于气体传感器103的功能性特别有效。
104.在第二时间段期间在另外的状态中测试气体在至传感器入口121的大距离内的并且在开口区域119的空间附近的第二气体通道113的端部处排出。
105.由于与长扩散时间相联系的长扩散路径，通过气体传感器103在该第二时间段期间确定的测量值特别容易受到由于环境介质的流入和/或测试气体的流出引起的干扰影响。尤其，测试气体的流出是所产生的测试气体的重要运出路径，因为113的排放开口就处于具有气体进入开口的开口区域119的附近。相应地，在第二时间段期间确定的测量值特别受开口区域119的堵塞的检测影响并且关于开口区域119的堵塞的检测是有效的。
106.相应地规定，根据在第一时间段期间确定的测量值测试气体传感器103的功能性并且根据在第二时间段期间确定的测量值测试用于气体的开口区域119的功能性或穿透性。
107.为了分析通过气体传感器103确定的测量值，除了第一计算单元125之外可选地还可以设置第二计算单元127，该第二计算单元被设计为分析模块并且经由通信接口、诸如线缆或无线接口与气体传感器103通信连接。当然，第一计算单元125也可以被用于分析通过气体传感器103确定的测量值。
108.在未示出的实施例中，在第一时间段期间与在第二时间段期间不同的测试气体被引导通过相应的气体通道、即例如第一气体通道。两种不同的测试气体优选地在其扩散系数方面不同，使得由于不同的测试气体，在第一时间段期间的传输特性已经是与在第二时间段期间不同的传输特性。
109.在另外的实施例中，仅设置有单个气体通道，以便提供具有测试气体传输的不同传输特性的两个时间范围。在此情况下，不同的传输特性基于不同的测试气体特性，例如基于不同的所使用的测试气体和/或不同的所使用的测试气体温度。
110.在图2中示出了图表200，该图表在其纵坐标201上关于以[ppm]为单位的传感器信号并且在其横坐标203上关于以[hh:mm:ss]为单位的时间延伸。
[0111]
变化过程205表示由气体传感器3在从第一气体通道111在第一时间段期间在第一状态中以测试气体供气期间并且在开口区域119对于气体而言堵塞、即不透气期间所确定的测量值。
[0112]
变化过程207表示由气体传感器3在从第一气体通道111在第一时间段期间在第一状态中以测试气体供气期间并且在开口区域119对于气体而言可透过、即未堵塞期间所确定的测量值。
[0113]
此外，在图2中示出了图表220，该图表在其纵坐标221上关于以[ppm]为单位的传感器信号并且在其横坐标223上关于以[hh:mm:ss]为单位的时间延伸。
[0114]
变化过程225表示由气体传感器203在从第二气体通道113在第二时间段期间在另外的状态中以测试气体供气期间并且在开口区域119对于气体而言阻塞、即不透气期间所确定的测量值。
[0115]
变化过程227表示由气体传感器103在从第二气体通道113在第二时间段期间在另外的状态中以测试气体供气期间并且在开口区域119对于气体而言可透过、即未堵塞期间所确定的测量值。
[0116]
在变化过程205和207与变化过程225和227比较的情况下表明，根据变化过程227在通过第二气体通道113以测试气体供气时开口区域119的堵塞与变化过程225明显不同。此外，根据变化过程205在通过第一气体通道111以测试气体供气时开口区域119的堵塞与变化过程207仅非常微不足道地不同。相应地，可以根据通过气体传感器103在另外的状态期间所确定的测量值在开口区域119堵塞的状态与开口对于气体而言可透过的状态之间良好地进行区分。
[0117]
为了识别堵塞状态，因此由气体传感器103在第二时间段期间所确定的测量值可以被用于确定、即计算或估计衰减时间、诸如半值时间或在供气开始之后的预先给定的时间点的另外的值。如果衰减时间与预先给定的参考值的差大于预先给定的堵塞阈值，则可以假设：开口区域119、尤其开口区域119之内的过滤器是堵塞的。相应地针对该情况规定，计算单元125将气体测量仪100标记为堵塞并且例如在故障存储器中存放相应的故障消息。
[0118]
尤其，衰减时间例如可以通过在预先给定的开始时间点和预先给定的停止时间点之间的最大值之下的面积来计算。
[0119]
在图3中示出了图表300，该图表在其纵坐标301上再现无单位的相对传感器信号。该传感器信号由于不同风速的风的影响而发生变化，所述风速以[m/s]为单位绘制（abgetragen）在横坐标303上。
[0120]
变化过程305基于由气体传感器103在通过第二气体通道113以测试气体供气时所确定的测量值。
[0121]
变化过程307基于由气体传感器103在通过第一气体通道111以测试气体供气时所确定的测量值。
[0122]
可以明显地识别出，随着风速增大，变化过程305和变化过程307之间的距离增大。这意味着，可以根据变化过程305和变化过程307之间的距离推断出相应的风速，并且在变化过程307中所使用的装置明显更少地经受风的影响并且因此更适合于检查传感器301的灵敏度。该关系例如可以被用于当确定大于预先给定的阈值的风速时停用气体测量仪100的报警功能。
[0123]
在图4中示出了气体测量仪400。
[0124]
气体测量仪400包括第一气体通道401，该第一气体通道在这里被设计为腔室并且在第一气体通道中布置有第一气体发生器403和计算单元419。
[0125]
气体测量仪400此外包括第二气体通道405，该第二气体通道在这里被设计为腔室并且在第二气体通道中布置有另外的气体发生器407。
[0126]
第一气体通道401经由气体转移部（gas
ü
bertritte）409与第二气体通道405流体接触，使得第一气体通道401和第二气体通道405之间的气体交换是可能的。
[0127]
第二气体通道405经由开口411与环境流体接触，使得环境与第二气体通道405之间的直接的、立即的气体交换是可能的，所述开口用作传感器输入端并且在这个意义上形成用于气体测量仪400的开口区域。
[0128]
第一气体通道401与传感器膜413接触，该传感器膜将气体测量仪的气体传感器417的电解质与第一气体通道401分离。
[0129]
由于第一气体通道401不直接与环境流体接触，所以由第一气体发生器403提供的测试气体仅最小限度地受气体测量仪400的环境条件、诸如风影响。相应地，第一气体通道
401特别有利地适合于测试气体传感器417。
[0130]
为了针对在通过第一气体发生器403以测试气体给传感器内部空间415供气时气体传感器417的测量值得出气体传感器417可以标记为有故障的情况排除将气体传感器417错误地标记为有故障的假阴性故障消息，第一气体发生器403可以借助另外的气体发生器407来测试。
[0131]
为了测试第一气体发生器403，规定：对气体传感器417加载通过另外的气体发生器407提供的测试气体。针对在通过另外的气体发生器407以测试气体供气时气体传感器417不会被标记为有故障的情况，规定：气体传感器417被标记为无故障的并且第一气体发生器403被标记为有故障的。为此，气体测量仪400的计算单元可以改变或生成在气体测量仪400的故障存储器中或在计算单元的存储器中的相应的故障消息。
[0132]
在图5中示出了所介绍的方法500的流程。
[0133]
方法500以用于提供所介绍的气体测量仪的可能的设计方案的提供步骤501开始。为此例如所介绍的具有气体传感器的测试器的可能的设计方案可以连接到所介绍的气体测量仪的可能的设计方案。
[0134]
在操控步骤503中，操控气体测量仪的至少一个气体发生器，使得该气体发生器在测试的第一时间段和在测试的第二时间段经由气体通道装置以至少一种测试气体给气体传感器的围绕的传感器空间供气。
[0135]
在至少有时候在时间上与操控步骤503并行地进行的确定步骤505中，确定通过气体传感器在第一时间段期间和/或在第二时间段期间所确定的测量值。这可以有利地通过如下方式发生：气体测量仪的计算单元读出相应的由气体传感器所确定的测量值并存放在工作存储器中。
[0136]
在标记步骤507中，如果评估算法确定与额定状态的偏差，则经由测试信息将气体测量仪标记为有故障的。该标记根据本发明通过在第一时间段期间和/或在第二时间段期间确定和输出测试信息来进行，其中测试信息指示气体测量仪是否有故障，以及其中测试信息的确定基于测量值和预定的气体传感器阈值之间或者确定的测量值变化过程参数和预定的变化过程参数之间的比较。
[0137]
附图标记列表100、400
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气体测量仪101
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测试单元103 、417
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气体传感器105
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气体发生器107
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底座109
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气体通道装置111、401
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第一气体通道113、405
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第二气体通道115
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第一腔室117
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另外的腔室119
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开口区域121
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入口区域
123
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流动引导设备125
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第一计算单元127
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第二计算单元129
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第一气体排出开口131
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另外的气体排出开口200、220、300
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图表201、221、301
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纵坐标203、223、303
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横坐标205、207、225
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变化过程227、305、307403
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第一气体发生器407
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另外的气体发生器409
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气体转移部411
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开口413
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传感器膜415
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传感器内部空间419
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计算单元500
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方法501、503、504、507
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方法步骤