(57)【要約】  プロセス分析システム（３００）は、流体の特性を検知するように構成された分析センサ（３０２）を含む。プロセス分析システム（３００）はまた、分析センサ（３０２）に結合され、流体の特性の指示を生成するように構成された測定回路を含む。プロセス分析システム（３００）は、測定回路に結合され、流体の特性の指示を受け取り、流体の特性の指示に基づいてセンサ関連出力を計算するように構成されたプロセッサ（３０５）を含む。加えて、プロセス分析システムは、センサ関連出力及び基準値に基づいて分析センサ（３０２）の劣化速度を特定するように構成された診断構成要素（３５６）を含み、劣化速度は事前に選択されたしきい値と比較される。
2022500662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の特性を検知するように構成された分析センサと、
流体の特性の指示を生成するように構成された、前記分析センサに結合された測定回路と、
前記測定回路に結合され、流体の特性の指示を受け取り、流体の特性の指示に基づいてセンサ関連出力を計算するように構成されたプロセッサと、
前記センサ関連出力及び基準値に基づいて前記分析センサの劣化速度を特定するように構成された診断構成要素であって、前記劣化速度が事前に選択されたしきい値と比較される、診断構成要素と
を含む、プロセス分析システム。
【請求項２】
前記分析センサがｐＨセンサである、請求項１に記載のプロセス分析システム。
【請求項３】
前記センサ関連出力がｐＨ勾配である、請求項２に記載のプロセス分析システム。
【請求項４】
前記センサ関連出力がオフセットである、請求項２に記載のプロセス分析システム。
【請求項５】
前記センサ関連出力が基準インピーダンスである、請求項２に記載のプロセス分析システム。
【請求項６】
前記センサ関連出力がｐＨガラスインピーダンスである、請求項２に記載のプロセス分析システム。
【請求項７】
前記センサ関連出力が較正中に計算される、請求項１に記載のプロセス分析システム。
【請求項８】
前記センサ関連出力がプロセス中に計算される、請求項１に記載のプロセス分析システム。
【請求項９】
前記診断構成要素が最小二乗適合回帰を使用して前記劣化速度を特定する、請求項１に記載のプロセス分析システム。
【請求項１０】
前記基準値が以前のセンサ関連出力である、請求項１に記載のプロセス分析システム。
【請求項１１】
前記基準値が新しいセンサ用の公知の値である、請求項１に記載のプロセス分析システム。
【請求項１２】
前記センサ関連出力がタイムスタンプと対にされ、別個のタイムスタンプを有する以前に実現されたセンサ関連出力と比較される、請求項１に記載のプロセス分析システム。
【請求項１３】
検知構成要素を用いて劣化速度を特定する方法であって、前記方法が、
センサ関連出力を取得するステップと、
前記センサ関連出力に基づいて劣化速度を計算するステップと、
前記劣化速度を事前に選択されたしきい値と比較するステップと、
前記比較に基づいて、センサの予測健康寿命を特定するステップと
を含む、方法。
【請求項１４】
前記劣化速度が最小二乗適合回帰を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第２のセンサ関連出力を取得するステップをさらに含み、前記劣化速度を計算するステップが、前記第２のセンサ関連出力に少なくとも部分的に基づく、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記事前に選択されたしきい値がユーザによって選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記事前に選択されたしきい値が製造業者によって事前に設定される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記事前に選択されたしきい値が履歴データに基づく、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記センサ関連出力が、較正中又はプロセス中に取得することができる、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記センサ関連出力が、未知のサンプル溶液又は公知のサンプル溶液から取得することができる、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プロセス分析センサは、様々な産業プロセスに測定分析を提供する。プロセス分析センサは、プロセスストリームに配置されることによって動作して、プロセスストリームの所与の特性を測定又は検出する。プロセス分析センサは、様々な工業プロセスにおいて、液体、気体、固体、又はそれらの組合せを含む様々なプロセス混合物に使用することができる。特に、それらは、化学プロセス、発電所、精製、食品及び飲料の処理、医薬品の処理、並びに水及び廃水の処理に役立つことができる。
【０００２】
プロセス分析センサの劣化速度は、多くの外部要因に大きく依存する。プロセス分析センサは、多くの他の要因とともに、温度、流量、プロセス流体の化学組成、同伴流体の存在、流体のｐＨレベルに応じて、多かれ少なかれ急速に劣化する可能性がある。センサが遭遇する劣化のいくつかには、膜及び電解質溶液の経年劣化、化学的侵食、並びにセンサの被覆又は詰まりなどが含まれるが、それらに限定されない。たとえば、ｐＨセンサでは、センサが被覆されたときの基準インピーダンスのために、又はｐＨ勾配の劣化のために、センサの精度が時間とともに低下する可能性がある。これにより、測定の不正確さ、損傷、及びシステムに対する潜在的な危険が生じる可能性がある。ユーザは、自分のセンサに対して保守を提供するか、又はセンサを較正している間に（ｐＨ勾配、ｐＨオフセットなどの）値を追跡することに関与する。センサの保守又は交換に関する現在の推奨事項は、固定された時間枠に依存し、多くのユーザマニュアルには、最適な保守頻度は経験によって最も適切に決定されると記載されている。
【発明の概要】
【０００３】
プロセス分析システムは、流体の特性を検知するように構成された分析センサを含む。プロセス分析システムはまた、分析センサに結合され、流体の特性の指示を生成するように構成された測定回路を含む。プロセス分析システムは、測定回路に結合され、流体の特性の指示を受け取り、流体の特性の指示に基づいてセンサ関連出力を計算するように構成されたプロセッサを含む。加えて、プロセス分析システムは、センサ関連出力及び基準値に基づいて分析センサの劣化速度を特定するように構成された診断構成要素を含み、劣化速度は事前に選択されたしきい値と比較される。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】プロセス環境内のｐＨセンサの一例を示す部分断面図である。
【図２Ａ】ｐＨセンサの一例を示す側面図である。
【図２Ｂ】ｐＨセンサの一例を示す断面図である。
【図３】例示的なプロセス分析センサシステムを示す簡略化されたブロック図である。
【図４Ａ】ｐＨ勾配の劣化を示す例示的なグラフである。
【図４Ｂ】ｐＨセンサ基準被覆を示す例示的なグラフである。
【図５】所与のプロセス分析センサの健康寿命を特定する例示的な方法を示す図である。
【図６】センサの劣化速度を特定する例示的な方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
プロセス分析センサは、しばしば、プロセス環境内に導入される。これらのセンサは、通常、時間とともに劣化し、保守又は交換される必要がある。しかしながら、特に、劣化速度が多くの様々な外部要因に大きく依存するので、保守又は交換に関する現在の推奨事項では正確なタイミングが提供されない。実際、保守又は交換に関する多くの現在の推奨事項は、固定された時間枠に依存し、多くのユーザマニュアルには、最適な保守頻度は経験によって最も適切に決定されると記載されている。しかしながら、劣化速度は各プロセスに固有の外部要因に大きく依存するので、センサのより正確で予測可能な健康寿命が必要とされる。センサの健康寿命を予測してユーザに表示することにより、ユーザはセンサに対して保守が必要とされる時点に備えてより良く準備することができる。これにより、保守訪問間の期間が潜在的に延長され、ユーザの保守リソース、時間、及びまだ必要でない場合に新しい部品を注文する不便さを節約することができる。これは、自分のセンサに期待することができる健康寿命にまだ詳しくない新規の顧客にとって特に役立ち、並びに様々なプロセス流体を用いるアプリケーションにも役立つ。
【０００６】
保守及び交換を必要とする１つのそのようなタイプのプロセス分析センサは、ｐＨセンサである。以下の説明の大部分は、ｐＨセンサの使用に関する。しかしながら、当業者は、ｐＨセンサが例としてのみ使用され、以下のシステム及び方法が他のセンサとともに使用されてもよいことを諒解されよう。
【０００７】
ｐＨは、溶液の酸性又はアルカリ性の尺度であり、ｐＨ感応電極を使用して特定することができる。ｐＨセンサは、プロセス流体の水素イオン又は水酸基イオンの含有量を測定するために、プロセス制御システムで使用される。ｐＨセンサは、通常、少なくとも２つの電極、イオン特異電極（ｐＨ電極）及び基準電極を使用する。一例では、ｐＨ電極は、プロセス流体と接触しているｐＨ感応ガラスを利用し、ｐＨ感応ガラスは、プロセス流体のｐＨに比例する電位（電圧）を発生させる。基準電極は、ｐＨ電極用の公知の基準電位を提供する。ｐＨ電極と基準電極の電位差は、プロセス流体のｐＨに比例するミリボルト信号を提供する。
【０００８】
時間とともに、ｐＨ電極は経年劣化する可能性があり、その結果、電極の電気的特性が変化する可能性がある。電極の経年劣化は、たとえば、高温での使用、高い酸性若しくはアルカリ性を有するプロセス流体でのｐＨ電極の動作、又は使用されていないときのｐＨ電極の不適切な取り扱い（たとえば、不適切な洗浄及び保管手順）によって引き起こされるか、又は加速される場合がある。電極の経年劣化は、たとえば、インピーダンス及び応答時間の増加、特にアルカリ性領域での勾配の減少、及び非対称電位のシフトを引き起こす可能性がある。さらに、電極の経年劣化は、ｐＨ電極膜ガラスの化学組成の変化、内部膜ゲル層の着実な成長、並びに測定及び洗浄中の膜の外部ゲル層の化学的又は機械的に誘発された劣化を示すことができる。プロセス流体に曝された電極は、時間とともに被覆される可能性があり、電極抵抗の増加を引き起こす可能性がある。電極にひびが入ったり壊れたりする可能性もあり、それにより、電極抵抗が急激に低下する可能性がある。電極が劣化するにつれて、センサがｐＨを正確に測定する能力も低下し、ｐＨレベルの測定が不正確又は不整合になる。
【０００９】
この劣化に適応し、センサの交換が必要な時期を正確に把握又は推定するために、センサの劣化速度を知ることは有益であり得る。所与のプロセス分析センサの劣化速度は、較正中又はプロセス動作中に特定することができる。較正中又はプロセス動作中に、ｐＨなどの流体特性が検出される。次いで、ｐＨ勾配の傾向、オフセット、ｐＨガラスインピーダンス、又は基準インピーダンスなどのセンサ関連出力が、流体の特性（たとえば、ｐＨ）に基づいて計算される。これらのセンサ関連出力は、較正中又はプロセス中（すなわち、動作中）のいずれかで取得することができる。センサ関連出力は、以前のセンサ関連出力、又は新しいセンサ用の公知の基準点と比較される。次いで、センサ関連出力及び／又は基準点に最小二乗適合回帰などの統計分析を適用して、センサの劣化速度を計算することができる。劣化速度は、センサの健康寿命を特定するために使用することができる。たとえば、劣化速度は、センサがしきい値として事前に選択された許容できない精度のポイントまで劣化するまでの時間を計算するために使用することができる。センサが許容できない精度のポイント（すなわち、事前に選択されたしきい値）を超えて劣化すると、センサは欠陥があり、修理又は交換が必要であると判断される。
【００１０】
図１は、プロセス環境内の分析センサの一例を示す部分断面図である。流水式挿入設備１００は、プロセス流体パイプ１０７を含む。プロセス流体は、プロセス流体パイプ１０７を通り、流水式挿入部１１２を通って流れる。流水式挿入部１１２は、結合接合部１０８及び１０９で結合される。結合接合部１０９はねじ式結合アセンブリ１１０を示し、それにより、流水式挿入部１１２がプロセス流体パイプ１０７に結合される。流水式挿入設備１００は、ねじ式結合アセンブリ１１１を使用して流水式挿入部１１２に結合されたｐＨセンサ１０１をさらに含む。ｐＨセンサ１０１は、プロセス流体に曝されてプロセス流体のｐＨを検知するｐＨ電極アセンブリ１０３を含む。ｐＨセンサ１０１は、電力及び通信コード１０２を介する電源へのその接続によって電力が供給される。電力及び通信コード１０２により、ｐＨセンサ１０１が制御室、送信機、測定回路、プロセッサ、診断構成要素、及び様々な他の電子機器と通信することが可能になる。センサ電子機器はセンサの端部に配置することができ、又はアナログセンサ信号は、電力及び通信コード１０２のようなケーブルを介して、遠隔に配置された電子機器に送信することができる。診断が行われるのはこれらの電子機器内である。コードの使用が示されているが、内部バッテリ電力又はワイヤレス通信などであるがそれらに限定されない、電力及び通信用の様々な他の技法を使用することができる。
【００１１】
バルブ１０４及び１０５は、流水式挿入部１１２内のプロセス流体の流れを制御する。バルブ１０４及び１０５は、流水式挿入部１１２への流体の流れを停止するために使用することができ、それにより、ｐＨセンサ１０１の洗浄、保守、又は交換が可能になる。ねじ式結合アセンブリが示されているが、溶接、フランジ、圧入、ボルト、ねじ、締結具、又は任意の他の満足のいく技法などであるが、それらに限定されない様々な代替の結合方法を使用できることが考えられる。
【００１２】
図１は流水式挿入設備を示すが、これは分析センサをプロセス流体に曝すことができる技法の一例にすぎないことが理解される。他のそのような技法は、直接プロセスパイプ取付け、低流量セル、低流量パネル、流体タンク取付け、プロセス流体抽出及び直接暴露、並びに任意の他の満足のいく技法を含むことができるが、それらに限定されない。
【００１３】
図２Ａは、ｐＨセンサの一例を示す側面図である。ｐＨセンサ１０１は、電力及び通信コード１０２、温度素子１１３、ねじ式結合部１１１、並びにｐＨ電極アセンブリ１０３を含む。ｐＨ電極アセンブリ１０３は、ｐＨ電極及び基準電極を含む。
【００１４】
典型的なｐＨセンサは、しばしば、ｐＨ電極及び基準電極から構成され、各々はその端部に塩化銀被覆が施された銀線を有する。ｐＨ電極は、しばしば、約７のｐＨである選択されたｐＨを有する水溶液中の内部充填塩化物緩衝液、並びに内部銀線及び塩化物緩衝液を取り囲むｐＨ感応ガラスを有する。基準電極は、水溶液中の塩化カリウムの内部充填基準溶液が入った容器を有する。ｐＨ感応ガラス球は、内部塩化物緩衝液を囲んで接触し、外部の液体サンプル又はプロセス流体に入れてｐＨを測定する。ｐＨは２つの水和ゲル層をもち、１つは内面に、もう１つは外面にある。
【００１５】
実際のｐＨ検知は、２つの水和ゲル層の間に電位差が生じたときに行われる。水溶液中には水素イオン自体は存在しない。それは、水分子と結合して水酸基イオンを形成する。ガラスで囲まれたｐＨ電極は、水酸基イオンがガラス球の表面に十分に近づき、水素イオンがジャンプして、ガラス球の表面に配置された外側の水和ゲル層で水酸基イオンと結合するようになると、電位を発生する。この薄いゲル層は、電極応答に不可欠である。
【００１６】
図２Ｂは、ｐＨセンサの一例を示す断面図である。ｐＨセンサ１２０は、基準電極１２１、ｐＨ電極１２２、（水溶液中の塩化カリウムなどの）基準溶液１２３、（水溶液中の塩化物緩衝液などの）内部緩衝液１２４、通常、２つの水和ゲル層を有するガラス膜１２５、及び基準接合部１２６を含む。基準接合部により、プロセス流体又はサンプル溶液と基準溶液との間の電気化学的相互作用が可能になる。
【００１７】
図３は、例示的なプロセス分析センサシステムを示す簡略化されたブロック図である。プロセス分析センサシステム３００は、センサシステム電子機器３１０に電子的に結合されたｐＨセンサ３０２を含む。図示されたセンサシステム電子機器３１０はアナログ／デジタル変換器３０４を含み、アナログ／デジタル変換器３０４は、ｐＨセンサ３０２から信号を受信し、信号をアナログからデジタルに変換する。電子機器３１０はクロック３０８をさらに含み、クロック３０８は、分析センサシステム３００によって受信された信号及び出力される信号にタイムスタンプを提供する。いくつかの実施形態では、ｐＨの測定及びセンサ関連出力は、温度に依存する。温度素子３０６は、ｐＨレベルが特定されるプロセス流体の温度を測定するために提供することができる。マイクロプロセッサシステム３５０は、温度素子３０６からの信号を利用して、それに応じてｐＨを補償することができる。電子機器３１０は電源３１２も含み、電源３１２は、センサシステム電子機器３１０及びｐＨセンサ３０２に電力を供給する。
【００１８】
センサシステム電子機器３１０はマイクロプロセッサシステム３５０も含み、マイクロプロセッサシステム３５０は、アナログ／デジタル変換器３０４を介してｐＨセンサ３０２から信号を受信し、ｐＨセンサの劣化速度を提供する。マイクロプロセッサシステム３５０は、測定回路３５２、信号プロセッサ３５４、診断構成要素３５６、及びメモリ３５８を含む。測定回路３５２は、ｐＨセンサ３０２から（ミリボルトなどの）信号を受信し、ｐＨセンサ３０２から受信された信号に基づいてプロセス流体のｐＨの指示を生成する。信号プロセッサ３５４は、測定回路３５２からｐＨの指示を受け取り、センサ関連出力（たとえば、勾配傾向、オフセット、ｐＨガラスインピーダンス、及び／又は基準インピーダンス）を計算する。以前のセンサ関連出力及び公知の基準点（たとえば、新しいセンサ用の公知の基準点）は、メモリ３５８に記憶することができる。以前のセンサ関連出力は、プロセス流体への曝露によるプロセス中に、又は公知の値のｐＨ溶液への曝露による較正中に、ｐＨセンサ３０２によって検索される。診断構成要素３５６は、最小二乗適合回帰などの統計分析を、センサ関連出力、及びセンサの以前のセンサ関連出力又は新しいセンサ用の公知の基準点のいずれかに適用することにより、ｐＨセンサ３０２の劣化速度を特定する。センサ関連出力、基準点、ｐＨの指示、センサ信号などの記憶されたメモリを保持することは、効率を高め、運用コスト及び傾向を追跡するための履歴データを提供するので、ユーザにとって有利である。最後に、診断構成要素３５６は、特定された劣化速度を使用して、ｐＨセンサ３０２の健康寿命（たとえば、センサが許容できない精度のポイントに到達するまでの時間）を予測する。許容できない精度のポイントは、ユーザが選択可能であるか、又は製造業者によって設定することができ、それは、メモリ３５８からの履歴データ、製造業者の推奨、又はユーザによって決定された許容できないレベルの精度に基づくことができる。
【００１９】
入出力ロジック３１４は、マイクロプロセッサシステム３５０から情報（たとえば、ｐＨ、勾配傾向、オフセット、インピーダンス、ミリボルト、劣化速度、及び健康寿命の指示）を受け取り、それを制御室、又はＬＣＤディスプレイなどのディスプレイ、又は送信機に通信することができる。入出力ロジック３１４は、有線ループ３１６を介して、又はワイヤレスで通信することができる。
【００２０】
図４Ａは、ｐＨセンサについてのｐＨ勾配劣化を示す例示的なグラフである。グラフ４００は、較正プロセス、たとえば、以下に記載される較正プロセスにおいて収集された較正点（たとえば、４０１、４０２、４０３、及び４０４）を読み込むことができる。グラフ４００は、Ｘ軸４０８及びＹ軸４１０を含む。Ｙ軸４１０は、（ｐＨ７からのｐＨ単位変化あたりmVの出力によって決定される）ｐＨ勾配を示す。Ｘ軸４０８は、時間の進行を示す。較正中、ｐＨセンサは、公知の値のｐＨ（たとえば、４．００、７．００、又は１０．００）を有する緩衝液に曝される。ネルンストの式を使用して、ｐＨセンサのオフセット及び勾配を決定することができる。理論的には、ｐＨ７．００でのオフセットは０mVであるべきであり、勾配はｐＨ単位変化あたり５９．１６mVであるべきである。図４Ａに示されたように、グラフ４００は、較正点４０１、４０２、４０３、及び４０４を示す。較正点４０１では、時間値は２であり、ｐＨ勾配はｐＨ単位変化あたり約５９mVである。較正点４０２では、時間値は４であり、ｐＨ勾配はｐＨ単位変化あたり約５４mVである。較正点４０３では、時間値は６であり、ｐＨ勾配はｐＨ単位変化あたり約４９mVである。そして、較正点４０４の時間値は８であり、ｐＨ勾配はｐＨ単位変化あたり約４４mVである。グラフ４００は、事前に選択された性能しきい値４０５も示す。プロセッサ３５４は、（測定回路３５２からのｐＨ又はmVの指示に基づいて）所与の較正時間での勾配を計算する。次いで、診断構成要素３５６は、（ｐＨ勾配のような）センサ関連出力及び（ｐＨ勾配のような）以前のセンサ関連出力又は新しいセンサ用の公知の基準点（たとえば、理論的には、新しいセンサはｐＨ単位変化あたり５９．１６mVのｐＨ勾配をもつべきである）に基づいて、関数４０６（たとえば、最小二乗適合回帰）を外挿することにより、ｐＨセンサの劣化速度を特定する。この関数を外挿することにより、診断構成要素３５６は、それを４０５のような事前に選択されたしきい値と比較して、ｐＨセンサの健康寿命（すなわち、センサの劣化がしきい値を満たすとき）を予測することができる。さらに、最大オフセットは健康寿命の指示として使用することができる。オフセットは較正中に傾向を示すことができ、最大オフセットがしきい値として使用され、たとえば、製造業者は６０mVの最大オフセットを推奨した。
【００２１】
図４Ａは関数４０６を線形として示すが、経時的なセンサの劣化速度は線形でない場合があることは言及されるべきである。劣化速度は外部要因に依存するので、時点間の変化率は可変である。関数を外挿するために２つの基準点（たとえば、プロセス中又は較正中に取得された１つのセンサ関連出力、及び新しいセンサ用の公知の基準点）のみが必要とされるが、プロセス分析センサシステムによって取得される基準点が多いほど、健康寿命の予測がより正確になる。
【００２２】
図４Ｂは、ｐＨセンサについてのｐＨセンサ基準被覆を示す例示的なグラフである。グラフ４５０は、プロセス中に収集された基準点（たとえば、４５１、４５２、４５３、４５４、４５５、４５６、４５７、４５８、及び４５９）を読み込むことができる。グラフ４５０は、Ｘ軸４６６及びＹ軸４６８を含む。Ｙ軸４６８は、キロオーム単位で測定されたインピーダンスを示す。Ｘ軸４６６は、時間の進行を示す。インピーダンスは、特にセンサが被覆されると、時間とともに増加する。被覆された基準電極接合部は、応答の遅延、測定ドリフト、及び測定の不正確さを引き起こす可能性がある。この値はプロセス中に測定され、一実施形態では、データは継続的に取得され、ユーザは、プロセス分析センサシステムが任意の不健康又は厄介な傾向を判断した場合に通知される。図４Ｂは基準インピーダンスを使用するｐＨセンサ基準被覆を示すが、ｐＨ電極インピーダンスも測定され、ｐＨセンサの健康寿命を特定するために使用され得ることが考えられる。
【００２３】
グラフ４５０は、異なる時間に取得された複数の基準点を示す。具体的には、Ｔ０にある基準点４５１、Ｔ０．５にある４５２、Ｔ１にある４５３、Ｔ１．５にある４５４、Ｔ２にある４５５、Ｔ２．５にある４５６、Ｔ３にある４５７、Ｔ３．５にある４５８、Ｔ４にある４５９である。基準点４５１は、約４０キロオームでの新しいｐＨセンサについての公知の開始インピーダンスの例示的な表現である。時間とともに、キロオーム単位で測定された基準インピーダンスは増加し始め、基準点４５９で約１１０キロオームに達する。関数４６０は、最小二乗適合回帰の例示的な表現である。グラフ４５０は、約１４０キロオームで事前に選択された性能しきい値４６２も示す。ユーザは、基準インピーダンス用の性能しきい値を事前に選択することができ、プロセス分析センサシステムは、劣化速度と事前に選択されたしきい値の比較に基づいて、ｐＨセンサの健康寿命を提供することができる。一実施形態では、プロセス分析センサシステムは、健康寿命が特定のしきい値内にあるときにユーザに警告を提供することができる。
【００２４】
さらに、ｐＨガラスインピーダンスは、センサの健康寿命の指示として使用し、傾向を示すことができる。基準のインピーダンス及びｐＨガラスのインピーダンスは、別々に測定することができる。両方とも、ｐＨセンサの健康寿命の指示を与えることができる。そして、両方とも、プロセス中（すなわち、動作中）に測定することができる。
【００２５】
図４Ａ及び図４ＢはｐＨ勾配及び基準インピーダンスを示すが、ｐＨセンサの健康寿命を特定するために他の基準点を使用することができると考えられる。そのような例には、ｐＨオフセット、センサ応答の遅延時間、センサの安定化時間が含まれるが、それらに限定されない。
【００２６】
図５は、所与のプロセス分析センサの健康寿命を特定する例示的な方法を示す。方法５００は、センサ関連出力が取得されるブロック５０２から始まる。センサ関連出力は、ｐＨオフセット５５０、ｐＨ勾配５５２、インピーダンス５５４、又は他５５６であり得、他５５６は、センサの時間遅延又はセンサの安定化時間を含むことができるが、それらに限定されない。５０２でセンサ関連出力を取得した後、方法５００はブロック５０４に進み、そこで、センサ関連出力に基づいて劣化速度が特定される。上記のように、劣化速度は、１つのセンサ関連出力及び（ｐＨ７．００で０mV又はｐＨ単位あたり５９．１６mVなどの）新しいセンサ用の以前の公知の基準点に基づいて特定できると考えられる。しかしながら、５０２で取得されるセンサ関連出力が多いほど、分析はより正確になる。５０４で劣化速度を特定した後、方法はブロック５０６に進み、そこで、劣化速度が事前に選択された性能しきい値と比較される。ブロック５０６で劣化速度を事前に選択された性能しきい値と比較した後、方法はブロック５０８に進み、そこで、センサの健康寿命が特定される健康寿命は、劣化速度が事前に選択された性能しきい値（たとえば、許容できない精度のレベル）を満たすまでの残り時間である。時間の単位は限定されず、秒、分、時間、日、週、月、年などを考察することができる。
【００２７】
ブロック５０８でセンサの健康寿命を特定した後、方法５００はブロック５１０に進み、そこで、センサの健康寿命が事前に選択された通知しきい値内にあるかどうかが判定される。この事前に選択された通知しきい値は時間ベースであり得、たとえば、ユーザがしきい値として７日を選択する。センサの健康寿命が７日以下である場合、方法はブロック５１２に進み、そこで、ユーザに通知するために通知が自動的に生成される。健康寿命が７日を超える場合、方法５００はブロック５１４に進み、そこで、情報の出力が（ディスプレイを介して、制御室へのループを介して、ワイヤレスなどで）ユーザに送信される。時間の単位は限定されず、秒、分、時間、日、週、月、年などを考察することができる。
【００２８】
ブロック５１０で事前に選択された通知しきい値も、時間の単位に限定されない。値ベースの通知しきい値にすることもできる。たとえば、インピーダンスがセンサベースの出力である場合、ユーザは、ブロック５０６で事前に選択された性能しきい値とセンサベースの出力の値との間の差の単位を決定する、ブロック５１０用の通知しきい値を選択することができる。説明のために図４Ｂに戻ると、ユーザは、２０キロオームのブロック５１０の通知しきい値を選択することができ、ブロック５０６の性能しきい値は１４０ｋオームである。センサベースの出力（すなわち、キロオーム単位で測定されたインピーダンス）がブロック５０６の性能しきい値の２０キロオーム以内である場合、ブロック５１２でアラームが生成される。健康寿命が事前に選択された通知しきい値内にないときでも、ブロック５１２で通知が生成され得ることも考えられる。たとえば、ユーザが通知しきい値として７日を選択したが、較正が１０日ごとに１回行われるだけであり、健康寿命が８日である場合、センサの健康寿命が次の較正より前に期限切れになるので、ブロック５１２でアラームが生成される可能性がある。
【００２９】
さらに、ｐＨガラスインピーダンスと基準インピーダンスの両方は、較正中だけでなく、プロセス中に行うことができる。両方又はいずれかの連続測定は、プロセス中（すなわち、動作中）に設定された間隔又はランダムな間隔で行うことができる。それらの測定値からの基準点は、センサについての健康寿命の指示として傾向を示すことができる。
【００３０】
さらに、センサ関連出力は、公知のサンプル溶液、たとえば公知のｐＨを有するサンプル溶液から、又は未知のサンプル溶液、たとえば（プロセス流体のような）公知のｐＨをもたないサンプル溶液から取得することができる。
【００３１】
図６は、センサの劣化速度を特定する例示的な方法を示す。方法６００は、データポイントが取得されるブロック６０２から始まる。データポイントは、前のセンサ関連出力６２０又は公知の基準点６２２（たとえば、ｐＨ７で０mVなどの新しいセンサ用の基準点）のいずれかであり得る。データポイントは、プロセス６２４で、較正６２６の間に、又は（図３のメモリ３５８などの）メモリ６２８から取得することができる。方法６００はブロック６０４に進み、そこで、センサ関連出力が取得される。センサ関連出力は、ｐＨオフセット６４０、ｐＨ勾配６４２、インピーダンス６４４、又は、ｐＨセンサが安定するのにかかる時間若しくはｐＨセンサから応答を受信する際の時間遅延などであるがそれらに限定されない、他６４６であり得る。方法６００はブロック６０６に進み、そこで、取得されたデータポイント６０２及び取得されたセンサ関連出力６０４に基づいて関数が外挿される。２つ以上のデータポイント及び２つ以上のセンサ関連出力を取得することが考えられることに留意されたい。複数のデータポイント及びセンサ関連出力を取得することは、それが外挿された関数６０６の精度を改善するという点で有利である。外挿された関数６０６は、最小二乗適合回帰６６０、線形関数６６２、又は他の公知の外挿方法６６４を含むことができる。方法６００はブロック６０８に進み、そこで、外挿された関数６０６に基づいて劣化速度が特定される。
【００３２】
本発明は好ましい実施形態を参照して記載されているが、当業者は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細において変更が行われてよいことを認識されよう。その上、本発明の実施形態は、一般的に、ｐＨセンサに関して記載されているが、実施形態は、センサの劣化速度が外部要因に依存し、劣化速度を決定するためにセンサ関連出力を使用することができる任意のプロセス分析センサを用いて実行可能である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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