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betreffend ein
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"Verfahren und Meßgerät zum Messen und Verarbeiten von Kenngrößen
der Umgebungsatmosphäre, insbesondere unter Tage"
Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Messen und Verarbeiten von Kenngrößen der Umgebungsatmosphäre,
insbesondere unter Tage, bei dem mittels eines Meßgerätes die jeweilige Kenngröße
gemessen wird, nach dem Messen der Kenngröße der Meßwert im Meßgerät - manuell ausgelöst
oder automatisch - entsprechend einer vorgebbaren Normierungsfunktion auf einen
oder mehrere Parameter normiert wird und danach der normierte, ggf. auch der absolute,
Meßwert angezeigt und gespeichert wird. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Meßgerät
zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit einer internen Stromquelle, einer
Meßanordnung, einer Betätigungseinheit, einer Anzeigeeinheit, einer einerseits mit
der Meßanordnung, andererseits mit der Anzeigeeinheit verbundenen Normierungsstufe
und einer mit der Meßanordnung und/oder der Normierungsstufe verbundenen Speichereinheit.
Der Begriff "Normierungsfunktion" ist hier relativ weit zu verstehen und insbesondere
unabhängig von der Methode, wie diese "Norierungsfunktion" gewonnen wird. Diese
"Normierungsfunktion" kann also sowohl als solche errechnet als auch rein empirisch,
also lediglich durch Meßwerte bestimmt werden.
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Das Messen und Verarbeiten von Kenngrößen der Umgebungsatmosphäre
ist in vielen Anwendungsfällen notwendig, sei es um längerfristige Imformationen
über die Umgebungsatmosphäre zu gewinnen, sei es um kurzfristige Informationen zu
erhalten, die unmittelbar ausgewertet werden. Insbesondere bei gasbelasteten Umgebungsatmosphären
sind derartige Messungen in vielen Fällen für die Sicherheit der in solchen Umgebungsatmosphären
tätigen Personen von entscheidender Bedeutung, um nämlich ggf. Sicherungsmaßnahmen,
beispielsweise eine Entlüftung od. dgl.,oder Rettungsmaßnahmen einleiten zu können.
Insbesondere unter Tage sind derartige Verfahren seit langem bekannt und werden
ständig praktiziert.
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Früher erfolgte die Speicherung der Meßwerte der jeweiligen Kenngröße
auf schriftlichen Wege, die Meßwerte der jeweiligen Kenngröße wurden also in Auswertungsbogen
od. dgl. eingetragen. Im Bergbau, also bei Umgebungsatmosphären unter Tage wurden
die Meßwerte in ein sogenanntes Wetterbuch eingetragen.
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Diese Eintragungen erfolgten ortsabhängig, d. h. an verschiedenen
Orten unter Tage, so daß bei langfristig immer wiederkehrenden Messungen auf umfangreiche
Vergleichswerte zurückgegriffen werden konnte. Eine Aus-wertung der Meßwerte der
entsprechenden Kenngrößen der Umgebungs-atmosphäre erfolte-zu einem späteren Zeitpunkt,
beispielsweise über Vergleichstabellen od. dgl.
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In vielen Fällen ist es nun so, daß die gemessenen und verarbeiteten
Kenngrößen der Umgebungsatmosphäre als solche keinen optimalen Informationsgehalt
besitzen, da die Randbedingungen, unter denen die Messung stattfand, nicht oder
nicht genau bekannt sind. Arbeitsphysiologisch spielt es beispielsweise eine Rolle,
ob eine bestimmte Lufttemperatur bei einer hohen oder einer niedrigen Luftfeuchtigkeit
gemessen worden ist, eine bestimmte Gaskonzentration in der Umgebungsatmosphäre
kann bei unterschiedlichen sonstigen Bedingungen unterschiedlich gefährlich sein
usw. Die früheren Verfahren zum Messen und Verarbeiten von Kenngrößen der Umgebungsatmosphäre
lieferten hier bedauerlicherweise noch keine ausreichend klaren und aussagekräftigen
Angaben.
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Das bekannte Verfahren, das eingangs schon erläutert worden ist und
von dem die Erfindung ausgeht (vgl. die ältere, jedoch noch nicht veröffentlichte
Patentanmeldung P 32 17 798.4-52), bringt gegenüber den früheren Verfahren klare
und aussagekräftige Angaben, die schnell und effektiv verarbeitet werden können.
Dazu wird bei dem bekannten Verfahren nach dem Messen der Kenngröße der Meßwert
im Meßgerät - manuell ausgelöst oder automatisch - auf einen oder mehrere Parameter
normiert usw. wie das eingangs erläutert worden ist.
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Der Begriff Normierung ist hier in einem relativ weiten Sinne zu verstehen,
umfasst also auch eine Kalibrierung von Meßwerten, eine Linearisierung von Meßkurven
usw. Wie im einzelnen normiert wird, hängt auch und insbesondere von der jeweils
gemessenen Kenngröße ab und davon, auf welchen bzw. welche Parameter normiert wird.
Beispielsweise ist unter Tage eine Normierung der gemessenen
Lufttemperatur
auf den Luftdruck an der Erdoberfläche und auf eine bestimmte, vorgegebene Luftgeschwindigkeit
möglich, so daß eine aussagekräftige relative Arbeitstemperatur als normierter Meßwert
gewonnen wird, die unmittelbare Schlüsse auf die physische Belastung der jeweils
tätigen Personen zuläßt.
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Vielfach wird eine Normierung lediglich eine Nullpunktkorrektur, eine
Empfindlichkeitskorrektur für eine Meßanordnung od. dgl. beinhalten. Insbesondere
wegen der mit dem absoluten Meßwert der Kenngröße oftmals schwankenden Empfindlichkeit
von Meßanordnungen kommt der Normierung auf den Parameter "Empfindlichkeit" häufig
eine besondere Bedeutung zu. Ähnliches gilt für den Parameter "Nullpunktsabweichung't.
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Bei dem bekannten Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, wird die
Normierung in Form einer Funktion durchgeführt, sei es in Form einer Funktion des
Parameters oder der Parameter, sei es in Form einer Funktion "Korrekturwert der
Kenngröße in Abhängigkeit vom Absolutwert der Kenngröße1,.
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Die zuvor erläuterte Normierung erfordert mitunter eine Messung der
für diese Normierung notwendigen Parameter neben der Messung der eigentlichen Kenngröße.
Solche Messungen können gleichzeitig oder zeitlich hintereinander verlaufen. In
jedem Fall können die Meßwerte jeder Kenngröße kenngrößenspezifisch normiert werden,
auch können die Meßwerte der jeweiligen Kenngröße linearisiert werden.
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Was die Speicherung der Meßwerte der jeweiligen Kenngröße betrifft,
so ist bei dem bekannten Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, eine zeitabhängige
Speicherung realisiert, um auch die Zeit als Parameter zu gewinnen. Eine solche
zeitabhängige Speicherung kann indirekt, nämlich über einen vorgegebenen Weg, auf
dem einander nachfolgende Messungen erfolgen, zu einer ortsabhängigen Messung umgerechnet
werden. Vorteilhafter ist es aber, die Meßwerte der jeweiligen Kenngröße auch ortsabhängig,
ggf. durch Eingabe von Ortskodenummern od.
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dgl. zu speichern.
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Die Speicherung der normierten und ggf. auch der absoluten Meßwerte
verschiedener Kenngrößen kann grundsätzlich, wie früher, schriftlich, unter Tage
also beispielsweise in einem Wetterbuch, erfolgen. Mit modernen elektronischen Mitteln
ist es aber möglich, einen entsprechenden Speicher auch in ein entsprechendes Meßgerät
zu integrieren. In diesem Fall können dann die gespeicherten Meßwerte der Kenngrößen
in einen Zentralrechner übergeben und von dem Zentralrechner ausgewertet, ggf. gespeichert
und ggf. angezeigt werden.
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Bekannt ist natürlich auch ein Meßgerät zur Durchführung des bekannten
Verfahrens. Das bekannte Meßgerät weist eine Normierungsstufe auf, die einerseits
mit der Meßanordnung, andererseits mit der Anzeigeeinheit verbunden ist. Bei der
Normierungsstufe handelt es sich um ein elektronisches Bauteil, beispielsweise einen
Mikroprozessor od. dgl. Im übrigen ist in dem Meßgerät eine Speichereinheit vorgesehen,
die mit der Meßanordnung und/oder mit der Normierungsstufe verbunden ist. In dieser
Speichereinheit können die Meßwerte der verschiedenen Kenngrößen, seien sie nun
absolut oder normiert, unmittelbar gespeichert werden, ohne daß eine Aufschreibung
von Hand erfolgen müßte. Zwischen der Meßanordnung und der Speichereinheit bzw.
der Normierungsstufe und der Speichereinheit kann, wenn dies notwendig ist, ein
Analog/Digital-Umsetzer vorgesehen sein, mit dessen Hilfe die über die Meßanordnung
analog gemessenen Meßwerte in digitale und damit speicherbare Signale umgesetzt
werden können.
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Für die zeitabhängige Messung von Kenngrößen ist schließlich ein Zeitgeber
vorgesehen, wobei die Zeit dann automatisch zum Meßwert jeder Kenngröße abgespeichert
und ggf. auch angezeigt wird.
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Für ortsabhängige Messungen von Kenngrößen, wie sie im Regelfall stattfinden
werden, ist eine Ortseingabetastatur für die Kodenummern vorgesehen, wobei die Betätigungseinheit
gleichzeitig als Ortseingabetastatur ausgebildet ist. Um die Gefahr zu verringern,
daß es von einer Bedienungsperson manchmal vergessen wird, die Kodenummer eines
Meßortes einzugeben, wird die Meßanordnung erst nach Durchführung einer Ortseingabe
freigegeben.
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Weiterhin ist in dem bekannten Meßgerät eine Schwellwertstufe vorgesehen
und der Meßanordnung und ggf. der Normierungsstufe nachgeschaltet. Die Schwellwertstufe
ist mit einer akustischen und/oder optischen Warneinrichtung verbunden und synchron
zu der Meßanordnung und ggf. der Normierungsstufe umschaltbar.
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Über die Schwellwertstufe kann in Verbindung mit der Warneinrichtung
unmittelbar und akut ein Warnsignal ausgelöst und abgegeben werden, durch das die
Bedienungsperson des Meßgerätes, beispielsweise unter Tage, über eine gefährliche
Entwicklung einer Kenngröße der Umgebungsatmosphäre informiert wird.
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Zuvor ist erläutert worden, daß mit dem bekannten Meßgerät bei entsprechender
Ausgestaltung der Meßanordnung eine Vielzahl von Kenngrößen gemessen werden kann.
Dazu ist nun die Anzeigeeinheit entsprechend ausgestaltet, weist also die Anzeigeeinheit
nicht nur eine numerische Anzeige auf, sondern auch eine Kenngrößenanzeige. Die
Kenngrößenanzeige kann, beispielsweise über entsprechende Symbole, die jeweils gerade
gemessene Kenngröße anzeigen.
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Für den Anschluß des Meßgerätes an einen Zentralrechner ist ein Interface-Anschluß
vorgesehen. Besonders praktisch ist es, daß das ansonsten ja tragbare, also von
einer Bedienungsperson mitführbare Meßgerät an einer Schmalseite eine ggf. abdeckbare
Steckerleiste aufweist, über die es als solches in eine Fassung am Interface des
Zentralrechners eingesteckt werden kann Von dem Zentralrechner aus kann eine Umprogrammierung
des Meßgerätes, beispielsweise der Normierungsstufe, erfolgen, jedenfalls dann,
wenn die Normierungsstufe einen programmierbaren Mikroprozessor aufweist. Die Normierungsstufe
kann natürlich auch Teil eines programmierbaren Mikroprozessors sein.
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Wenn auch das bekannte, zuvor in aller Ausführlichkeit erläuterte
Verfahren außerordentlich zufriedenstellende Ergebnisse zeigt, so besteht doch ein
gewisses Problem darin, daß mitunter die zu errechnenden Normierungsfunktionen relativ
kompliziert sind, daß also beispielsweise empirisch ermittelte Kurvenverläufe mathematisch
nur mit sehr komplizierten Funktionen dargestellt
werden können.
Im Ergebnis ist es zur Anwendung des bekannten Verfahrens notwendig, für die Speicherung
der Normierungsfunktion bzw. der Normierungsfunktionen außerordentlich viel Speicherplatz
bereitzustellen. Nun ist aber die Frage des bereitzustellenden Speicherplatzes,
also des Speicherinhaltes der Speichereinheit eines Meßgerätes, bei dem in Rede
stehenden Verfahren relativ problematisch, da dieses Verfahren vor Ort, beispielsweise
unter Tage angewandt wird, und zwar vorwiegend mittels eines tragbaren Meßgerätes,
Ausgehend von der zuvor erläuterten Problemstellung liegt der Erfindung nun die
Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so auszugestalten und weiterzubilden, daß
unter allen Umständen rechnerisch möglichst einfach zu handhabende Normierungsfunktionen
verwendet werden können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe
gelöst ist, ist nun dadurch gekennzeichnet, daß ein der Normierungsfunktion angenäherter
Polygonzug errechnet und als Normierungsfunktion verwendet wird. Wesentlich ist
hier, daß nur zu Beginn, nämlich beim Errechnen oder empirischen Bestimmen der eigentlichen
Normierungsfunktion viel Speicherplatz benötigt wird, daß aber daran anschließend
nur noch ein Polygonzug als Normierungsfunktion gespeichert werden muß. Ein Polygonzug
setzt sich aus Geradenstücken zusammen, so daß die Darstellung eines Polygonzuges
mathematisch und im Rahmen eines elektronischen Speichermediums außerordentlich
einfach und platzsparend ist. Dabei kommt der Tatsache eine besondere Bedeutung
zu, daß zu Beginn einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens der volle Speicherplatz
zur Verfügung steht und daß zum späteren Zeitpunkt, wenn Speicherplatz zum Speichern
der tatsächlich ermittelten Meßwerte benötigt wird, für die Normierungsfunktion
in Form eines angenäherten Polygonzuges der benötigte Speicherplatz außerordentlich
gering ist. Im Ergebnis kann so eine höchst ökonomische Verwirklichung des erfindungsgemäßen
Verfahrens auch bei Anwendung vor Ort erfolgen.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren
auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft erläutert werden
soll.
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Zunächst empfiehlt sich eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß der maximal zu erwartende Bereich von Meßwerten
der Kenngröße in eine bestimmte Anzahl von Polygonzugabschnitten, insbesondere in
2n Polygonzugabschnitte, vorzugsweise in 16 Polygonzugabschnitte, unterteilt wird
Als unabhängige Variable bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden
vorzugsweise die tatsächlichen Meßwerte herangezogen, so daß deren zu erwartender
Bereich in die bestimmte Anzahl von Polygonzugabschnitten unterteilt wird. Die Staffelung
im Binärsystem hat den Vorteil, daß eine einfache datenverarbeitungstechnische Erfassung
möglich ist.
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In den meisten Fällen wird es ausreichen die Breite aller Polygonzugabschnitte
gleich zu wählen. Das genügt für die meisten Normierungsfunktionen. Lediglich bei
sehr extrem verlaufenden Normierungsfunktionen muß man die Breite der Polygonzugabschnitte
unterschiedlich wählen. Letztlich ist das eine Frage des zu treibenden schaltungstechnischen
Aufwandes.
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Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt,
wird bei einem Verfahren der erfindungsgemäßen Art auch der bei Messung der Kenngröße
auftretende Meßfehler berücksichtigt. Erfolgt nämlich bei einem solchen Verfahren
die Messung der Kenngröße mit einem Meßfehler, der größer ist als der bei Errechnung
der Normierungsfunktion auftretende Rechenfehler, so empfiehlt es sich, die Anzahl
und/oder die Breite der Polygonzugabschnitte auf Basis der Größe des Meßfehlers
vorzugeben. Dabei können die Anzahl und/oder die Breite der Polygonzugabschnitte
für alle Normierungsfunktionen gleich sein und ggf. vorab nach einmaliger Feststellung
des Meßfehlers fest vorgegeben werden1 es ist aber auch möglich, bei der Vorgabe
der Anzahl und/oder
der Breite der Polygonzugabschnitte außer der
Größe des Meßfehlers auch den Verlauf der entsprechenden Normierungsfunktion zu
berücksichtigen. Diese Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigen,
daß es natürlich völlig sinnlos ist, eine sehr genaue Annäherung einer Normierungsfunktion
durch einen Polygonzug zu verwirklichen, wenn der Meßfehler größer ist als der Rechenfehler
bzw. größer ist als die maximale Abweichung des Polygonzuges von der Normierungsfunktion.
Mit anderen Worten lehrt also die Erfindung, die Annäherung der Normierungsfunktion
durch den Polygonzug nur so genau zu wählen, wie dies aufgrund des dem Meßsystem
immanenten Meßfehlers notwendig ist.
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Schließlich empfiehl-t es sich in verfahrensmäßiger Hinsicht, die
dem Polygonzug als Ausgangspunkt dienende Normierungsfunktion aus bestimmten, vorab
durchgeführten Eichmessungen einer Kenngröße zu errechnen oder empirisch zu bestimmen.
In der Praxis lassen sich die zuvor erläuterten Eichmessungen beispielsweise so
durchführen daß eine Messung in einer Umgebungsatmosphäre erfolgt, bei der die relevante
Kenngröße exakt Null ist. Der in dieser Umgebungsatmosphäre gemessene Meßwert wird
als Nullpunktskorrektur gespeichert und bei der Errechung der Normierungsfunktion
berücksichtigt. Eine weitere Eichmessung bei einem sowohl hinsichtlich des tatsächlichen
Wertes als auch hinsichtlich des zu erwartenden Meßwertes bekannten Zustand der
Kenngröße als Zwischenwertkalibrierungsmessung führt zu einem weiteren Korrekturwert,
der gespeichert und zur Errechnung der Normierungsfunktion verwendet werden kann.
Auf Basis dieser beiden Meßwerte läßt sich eine gerade als Normierungsfunktion errechnen.
Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens trägt der Tatsache Rechnung,
daß es betriebsmäßig häufig beabsichtigt ist, bei dem tatsächlich vorliegenden Wert
"Null" einer Kenngröße gleichwohl einen Meßwert vorzugeben, damit unter Umständen
Fehler, Unterbrechungen, Baugruppenausfälle od. dgl. sicher festgestellt werden
können. Mit der hier verwirklichbaren rein rechnerischen Korrektur systematischer,
meßtechnischer und anderer Fehler bei der Messung von Kenngrößen ist der ganz erhebliche
Vorteil verbunden,
daß die früher notwendigen iterativen Einstellungen
- Korrektur der Nullpunktsverschiebung, Korrektur der Empfindlichkeit, Nachkorrektur
der Nullpunktsverschiebung, Nachkorrektur der Emfindlichkeit usw. - überflüssig
werden.
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Gegenstand der Erfindung ist, wie eingangs erläutert worden ist, auch
ein Meßgerät zur Durchführung des in Rede stehenden Verfahrens. Bei einem solchen
Meßgerät, das gleichfalls in seinem grundsätzlichen Aufbau schon erläutert worden
ist, ist eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, daß in
der Normierungsstufe eine Normierungsfunktion vorgebbar, nämlich errechenbar oder
empirisch bestimmbar ist, daß ein der Normierungsfunktion angenäherter Polygonzug
errechenbar ist und daß der Polygonzug als Normierungsfunktion für nachfolgend gemessene
Meßwerte in der Speichereinheit speicherbar ist.
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Die Meßanordnung des erfindungsgemäßen Meßgerätes sollte eine Mehrzahl
von Kenngrößen messen können. Dazu kann die Meßanordnung umschaltbar sein, so daß
die einzelnen Kenngrößen bzw. Parameter nacheinander gemessen werden, sie kann aber
auch eine Mehrzahl von verschiedenen Typen von Meßelementen enthalten, so daß unterschiedliche
Kenngrößen bzw. Parameter gleichzeitig gemessen werden können.
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Können die Meßwerte jeder Kenngröße gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
kenngrößenspezifisch normiert werden, so sollte das erfindungsgemäße Meßgerät eine
Normierungsstufe aufweisen, in der eine Mehrzahl von Normierungsfunktionen vorgebbar
sind. Dementsprechend müßte dann in der Speichereinheit eine Mehrzahl von Polygonzügen
speicherbar sein.
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Hinsichtlich der datenverarbeitungstechnischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Meßgerätes empfiehlt es sich, jedem Polygonzugabschnitt eine eigene Speicheradresse
zuzuordnen. Beispielsweise ist es dann möglich, in einem zwei Bytes umfassenden
Wort das zweite Halbwort mit der Wortlänge ein Byte als
Feinstufung
des Polygonzugabschnittes zu verwenden, der mit dem ersten Halbwort der Länge ein
Byte als Adresse angesprungen werden kann. Wie derartige Lösungen datenverarbeitungstechnisch
im einzelnen aussehen, wie solche Verarbeitungswerke und Speicher zu organisieren
sind, ist als solches bekannt und bedarf hier keiner weiteren Erläuterung (vgl.
als Literatur beispielsweise das Informatik-Standardwerk Bauer, Goos "Informatik"
Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1971).
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Schließlich ist für den Fall, daß bei der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens der Meßfehler der Meßanordnung berücksichtigt werden soll, eine Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Meßgerätes zweckmäßig, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
die Normierungsstufe eine Sollwerteinheit zur Speicherung des Wertes eines Meßfehlers
der Meßanordnung, eine Differenzeinheit zur Ermittlung der Differenz zwischen einem
Wert der Normierungsfunktion und dem entsprechenden Wert des angenäherten Polygonzuges
und einen Vergleicher zum Vergleich des von der Differenzeinheit ermittelten Wertes
mit dem in der Sollwerteinheit gespeicherten Wert aufweist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt Fig. 1 in einem schematischen
Diagramm die Funktionsbeziehungen beim Messen und Verarbeiten von Kenngrößen der
Umgebungsatmosphäre, hier im Wetterstrom unter Tage, Fig. 2 ein Blockschaltbild
einer Anlage zum Messen und Verarbeiten von Kenngrößen der Umgebungsatmosphäre,
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Meßgerätes für eine Anlage nach Fig. 1, Fig. 4
ein Ausführungsbeispiel eines Meßgerätes gemäß Fig. 3,
Fig. 5 und
Fig. 6 Diagramme für mögliche Normierungen bzw. Kalibrierungen bei einem Meßgerät
gemäß Fig. 3.
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In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 erkennt man eine Mehrzahl
von Kenngrößen bzw. Parametern der Umgebungsatmosphäre, nämlich verschiedene Gaskonzentrationen
1 bis 4, Lufttemperatur 5, Luftdruck 6, relative Luftfeuchtigkeit 7, Luftgeschwindigkeit
8 und einen nicht näher spezifizierten Parameter 9.
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All diese Kenngrößen bzw. Parameter werden einem Meßgerät 10 zugeführt.
Außer den zuvor erwähnten und schematisch dargestellten Kenngrößen und Parametern
werden im Meßgerät 10 auch noch die Zeit 11 und der Ort der Messung 12 festgehalten.
All diese Daten werden in einer Speichereinheit 13 gespeichert, ggf. nach vorheriger
Verarbeitung, Anzeige usw., und können von der Speichereinheit 13 jeweils in eine
hier nicht dargestellte Zentraleinheit abgerufen werden.
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Fig. 2 zeigt deutlicher, wie eine entsprechende Anlage zum Messen
und Verarbeiten von Kenngrößen der Umgebungsatmosphäre aufgebaut sein kann. Dargestellt
sind zwei Meßgeräte 10, die, wie eine Mehrzahl anderer, nicht dargestellter Meßgeräte,
über Interface-Anchlüsse 14 an das Interface 15 eines Zentralrechners 16 anschließbar
sind. In diesem Zentralrechner 16 können sämtliche in den Speichereinheiten 13 der
Meßgeräte 10 gespeicherten Daten über die verschiedenen Kenngrößen und Parameter
1 bis 9, 11, 12 ausgewertet, aufgearbeitet, geordnet, korrigiert, normiert usw.
werden. Der Zentralrechner 16 seinerseits kann mit einem externen Computer 17, einem
Druck 18, einer Speichereinheit 19 und einem Benutzerterminal 20, also üblichen
Peripheriegeräten von Rechnern verbunden sein. Weisen die Meßgeräte 10 entsprechende
programmierbare Speicher auf, wie sie heute in Mikroprozessoren umfangreich enthalten
sind, so läßt sich von dem Zentralrechner 16 jedes Meßgerät ggf.
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programmieren, mit Auswertungsdaten speichern usw.
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Ein Blockschaltbild eines Meßgerätes 10 für eine Anlage gemäß Fig.
2 ist in
Fig. 3 dargestellt. Hier ist zunächst angedeutet eine
Stromquelle 21 zur Versorgung des gesamten Meßgerätes 10, das als solches, insbesondere
beim Ein satz unter Tage, natürlich frei beweglich, nämlich tragbar sein muß. Weiterhin
weist das Meßgerät 10 eine Meßanordnung 22 auf, die, wie hier nicht weiter dargestellt
ist, eine Meßkammer und eine Pumpe zum Ansaugen einer Gasprobe in die Meßkammer,
ggf. auch mehrere Meßkammern, aufweisen kann. Wie derartige Meßanordnungen arbeiten
ist aus dem Stand der Technik bekannt und bedarf hier keiner detaillierten Erläuterung.
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Mit der Meßanordnung 22 verbunden ist eine Betätigungseinheit 23 sowie
die eingangs schon erwähnte Speichereinheit- 13. Die Betätigungseinheit 23 weist
eine Mehrzahl von nur andeutungsweise dargestellten Betätigungselementen 24 in Form
einer Tastatur auf. Die Meßanordnung 22 ist außerdem mit einer Normierungsstufe
25 und einer der Normierungsstufe 25 nachgeschalteten Schwellwertstufe 26 verbunden.
Die Betätigungseinheit 23, die Normierungsstufe 25 und die Schwellwertstufe 26 sind
mit einer Anzeigeeinheit 27 verbunden, wobei die Anzeigeeinheit 27 eine numerische
Anzeige 28 zur Anzeige des Meßwertes einer Kenngröße, eine Kenngrößenanzeige 29
und eine optische Warneinrichtung 30, nämlich eine Warnlampe, aufweist. Schließlich
ist noch ein Zeitgeber 31 vorgesehen und mit der Speichereinheit 13 verbunden, so
daß zu allen gespeicherten Daten jeweils die entsprechende Zeit mitgespeichert werden
kann.
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Die Betätigungseinheit 23 erlaubt es, die Meßanordnung 22 auf die
Messung unterschiedlicher Kenngrößen und Parameter umzuschalten. Die Umschaltung
kann natürlich auch automatisch erfolgen, wenn man beispielsweise eine spezielle
Kenngröße messen will, zu dieser gewünschten Kenngröße jedoch entsprechende Parameter,
die für ihre Einordnung von Bedeutung sind, gemessen werden sollen. Die Betätigungseinheit
23 mit den tastenartigen Betätigungselementen 24 dient gleichzeitig als Ortseingabetastatür,
d. h. über die Betätigungselemente 24 der Betätigungseinheit 23 können Ortsdaten,
beispielsweise
spezielle Kodenummern eingegeben werden. Auf diese
Weise ist es möglich, Meßwerte bestimmter Kenngrößen bestimmten Orten zuzuordnen,
was insbesondere unter Tage von erheblicher Bedeutung ist.
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Nicht erkennbar ist in Fig. 3, daß die von der Meßanordnung 22 gemessenen
Meßwerte dann, wenn sie analog gemessen werden, über einen Analog/Digital-Umsetzer
geführt und in der Speichereinheit 13 digital abgespeichert werden können.
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Wesentlich ist, daß mit dem in Fig. 3 dargestellten Meßgerät 10 über
die Kenngrößenanzeige 29 sofort erkennbar ist, welche Kenngröße gerade gemessen
und angezeigt wird, daß die numerische Anzeige 28 der Anzeigeeinheit 27 den jeweiligen
Meßwert klar und deutlich erkennen läßt, daß über die Warneinrichtung 30 von der
Schwellwertstufe 26 her die jeweilige Bedienungsperson bei Überschreiten des Schwellwertes
der jeweiligen Kenngröße akut gewarnt werden kann, daß irgendwelche Notizen von
Meßwerten nicht mehr gemacht werden müssen und daß eine optimale Auswertbarkeit
der gemessenen, verarbeiteten und gespeicherten Daten gegeben ist.
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Nicht dargestellt ist in Fig. 3, daß die Speichereinheit 13 einen
eigenen Energiepuffer aufweisen kann, so daß selbst bei einem Ausfall der Stromquelle
21 der bis dahin gespeicherte Speicherinhalt der Speichereinheit 13 nicht verloren
geht.
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Fig. 4 zeigt in Frontansicht ein Meßgerät 10 gemäß Fig. 3. Erkennbar
ist die Betätigungseinheit 23 des Meßgerätes 10 mit den Betätigungselementen 24.
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Die Betätigungselemente 24 sind hier erkennbar doppelt belegt, also
als doppelt belegte Funktionstasten ausgeführt, lassen nämlich einerseits eine Auswahl-der
jeweils zu messenden Kenngröße bzw. des jeweils interessierenden Parameters zu,
erlauben andererseits eine kodierte Eingabe des Meßortes in Form von Kodenummern.
Erkennbar ist ferner die Anzeigeeinheit 27 mit der numerischen Anzeige 28 und der
Warneinrichtung 30.
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Zuvor ist in Verbindung mit Fig. 3 erläutert worden, daß das Meßgerät
10 eine Normierungsstufe 25 aufweist. Diese Normierungsstufe 25 ist natülich insbesondere
dann auf einfache Weise vorsehbar, wenn moderne mikroelektronische Bauteile, beispielsweise
Mikroprozessoren, Verwendung finden. Über die Normierungsstufe 25 kann eine Normierung
des jeweiligen Meßwertes einer Kenngröße auf einen oder mehrere Parameter erfolgen.
Bei dem Diagramm in Fig. 5 wird der Meßwert Gaskonzentration, beispielsweise CH4,
entsprechend der sich mit der Konzentration des zu messenden Gases ändernden Empfindlichkeit
der Meßanordnung 22 korrigiert. Das ist über die Normierungsstufe 25 bei vorgegebenem
Empfindlichkeitsverlauf der Meßanordnung 22 ohne weiteres möglich.
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Eingezeichnet ist in Fig. 5 zusätzlich noch die dieser Empfindlichkeitskorrektur
der Meßanordnung 22 entsprechende Normierungsfunktion mit einer strichpunktierten
Linie. Diese Normierungsfunktion läßt sich nun als solche durch einen angenäherten
Polygonzug ersetzen. Wie eine solche Polygonzugannäherung aussehen kann zeigt das
in Figs 6 dargestellte Ausführungsbeispiel.
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Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel für eine Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens ist als unabhängige Variable der Meßwert, nämlich
der tatsächliche Meßwert, einer Kenngröße aufgetragen. Wie erkennbar ist, ist der
maximal zu erwartende Bereich der Meßwerte in 16 Polygonzugabschnitte unterteilt.
Auf der Ordinate ist der wirkliche, der korrigierte Meßwert aufgetragen, dem letztlich
der angezeigte Meßwert entsprechen soll.
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Eingezeichnet ist eine Normierungsfunktion, die in jedem Polygonzugabschnitt
linearisiert ist, die also insgesamt durch einen Polygonzug angenähert ist.
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Aus Fig. 6 ist deutlich erkennbar, daß die Breite aller Polygonzugabschnitte
auf der Abszisse gleich ist. Dabei ist die Breite der Polygonzugabschnitte unter
Berücksichtigung der Normierungsfunktion so gewählt, daß die maximale Abweichung
des Polygonzugabschnittes von der Normierungsfunktion in der Größenordnung des Meßfehlers
der Meßanordnung liegt. Auf diese Weise wird die durch die Meßanordnung vorgegebene
Meßgenauigkeit nicht verschlechtert,
gleichwohl aber mit einem
optimal geringem Bedarf an Speicherplatz eine gute Normierung realisiert.
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Abschließend soll nochmals kurz die Funktion des zuvor in Verschiedenem
Zusammenhang erläuterten Meßgerätes 10 im Rahmen der Anlage gemäß Fig. 2 erläutert
werden: Die entsprechende Bedienungsperson, beispielsweise ein Steiger unter Tage,
überprüft auf einem Rundgang eine Mehrzahl von Meßorten, die jeweils durch eine
ortsfest angebrachte Kodenummer identifiziert sind. An einem bestimmten Ort angelangt,
gibt diese Bedienungsperson über die Betätigungselemente 24 der Betätigungseinheit
23 die Kodenummer des Ortes ein, diese Kodenummer wird in der Speichereinheit 13
gespeichert. Anschließend wird die Meßanordnung 22 freigegeben und die Bedienungsperson
wählt die zu messende Kenngröße, beispielsweise die Lufttempératur 5,-aus. Gleichzeitig
mit der Luftttemperatur 5, die die eigentliche Kenngröße darstellt, werden zur Gewinnung
einer relativen Arbeitstemperatur der Luftdruck 6, die relative Luftfeuchtigkeit
7 und die Luftgeschwindigkeit 8 als Parameter gemessen. Anschließend wird einerseits
die Lufttemperatur 5 absolut, andererseits ein über die Normierungsstufe 25 auf
die Parameter Luftdruck 6, relative Luftfeuchtigkeit 7 und Luftgeschwindigkeit 8
normierter Meßwert der Lufttemperatur 5 gespeichert. Der letztgenannte normierte
Meßwert wird auch angezeigt, da er eine Aussage über die tatsächliche physische
Belastung der an diesem Ort befindlichen Personen gibt. Dieser normierte Meßwert
wird außerdem der Schwellwertstufe 26 zugeführt, so daß dann, wenn dieser relative
Meßwert an irgendeinem Ort eine absolute Obergrenze überschreitet, unmittelbar von
der Warneinrichtung 30 ein optisches Warnsignal abgegeben wird. Mit dem erläuterten
Meßgerät 10 läßt sich also für die Bedienungsperson eine aktuelle Aussage gewinnen,
wobei gleichzeit längerfristige Untersuchungen und Beobachtungen über den Zentralrechner
16, an den das Meßgerät 10 später angeschlossen wird, verwirklicht werden können.
Das Meßgerät 10 stellt, auf den Untertagebetrieb bezogen, gewissermaßen ein elektronisches
Wetterbuch dar.
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