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氧气测量:
故障保护
 
  >> 图 1
通道K2的输出信号
 
 

 

如何识别氧气测量系统的故障?

氧气测量系统通过两个不同的通道输出两个测试信号:
  • 通道K1以模拟信号的方式(0—10V或4—20mV)提供测试值,
  • 双向通道K2作为数字式脉宽调制的交变信号(低/高—相位0/5V),低相位宽度对应氧气浓度。
 
 当通道K1的模拟信号与数字通道K2的信号相一致(最大偏差4%)时,表示氧气测量系统运行正常,无故障。同时,通道K2的低相位宽度必须在0.68和3.94ms之间,即相当于氧气浓度0.1及25vol%。

如果信号超出一个从0.5到4ms的时间窗口,或者交变信号始终是一个5V的常数,则测试值位于测试范围之外。如果硬件失灵,则输出信号保持常数0V。



图一:通道K2的输出信号。
 
 由于测试过程是动态的,所以氧气测量系统的常用功能始终处于被检测状态,并理想地循环运行。

为此,在一个分离的测试通道安置24V,使传感器电流从外部减弱20%。测量系统以一个较小的氧气浓度模拟实际情况。

在这个基础上,通道K1和通道K2的测量信号必须同样地予以减弱,也就是说,测量系统必须正确计算虚拟的氧气浓度。

在这里,4%的宽带是允许的,即在自测时测量值必须处在前测值的0.76和0.84倍之间。

实用规则:测量信号必须同样最少减弱10%
 
 使用这种测试方法首次实现以下可能:不仅能够发现测量系统硬件上的故障,而且也能发现传感器本身,即二氧化锆密闭空腔故障! 
 

用户的外置监控单元

一个外置的,由用户后接的装置必须承担测量信号的分析处理,以及循环自检的进行和监控。

对故障报警的反应是根据不同用户的技术要求,同样由该外置监控单元处理。

因此,该单元必须满足一定的要求:
  • 该单元必须具有故障保护功能,就是说,下面提到的过程必须运行在无故障状态,输入信号准确读入,输出信号准确输出。
  • 在使用许可的容许偏差时间范围内,对通道K1和通道K2的测试值持续不断地进行比较。
  • 需要对K2输出信号的时间进行不间断的可信度检测。同时,静态信号应视作内部误差。
  • 在循环周期内,必须启动自检,并处理分析其对测试信号的影响。两个自检之间的时间间隔,不能超出一个特定的数值。
  • 故障警报必须保证,将过程导向一个安全状态。
 
 

什么时候氧气测量系统运行在无故障状态?

氧气测量系统运行在无故障状态,每当:
  • 模拟的和数字式输出信号相符时,
  • 通道K2的测试信号处在一个定义的时间窗口之内,并且不是静止不变,以及
  • 自检过程循环并正确运行。

这样就有了第一个拥有故障保护功能的氧气测量系统,它在运行过程中自行监控本身的各个组成部分,并且仅仅使用了一个氧气传感器。

 
 
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