Eduard Schäfer, Leiter des Bereichs Sensoren, Unitronic GmbH
Neben Sauerstoff, Helium, Wasserstoff oder Propan gibt es auch komplexe Gasgemische wie Zigarettenrauch, Alkoholdämpfe oder Brand-Gase. Im Gefahrenfall erfordert jedes Gas eine spezielle Reaktion, damit der Schaden in Grenzen gehalten wird. Für die Messung und Auswertung der jeweiligen Gase sorgen Sensoren. Diese meist extrem komplexen Bauelemente erreichen ihre Leistungsfähigkeit erst durch aufwendige Beschaltungen. Bekannte Konzepte verwenden sogenannte physikalische Sensor-Arrays, die bei Messungen parallel eingesetzt werden. Dabei generiert jeder Sensor für alle Gase einen individuellen Messwert. Diese verschiedenen Messwerte erzeugen somit einen charakteristischen Abdruck für das jeweilige Gas. Auf diese Weise entstehen einzigartige Muster für die unterschiedlichen Gastypen. Ähnlich eines Fingerabdrucks lassen sich diese Werte in einer Bibliothek hinterlegen und bei Bedarf vergleichen.
Nachteil dieser physikalischen Array-Technologie ist, dass die einzelnen Sensoren unterschiedlich auf Veränderungen der Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Gaskonzentration reagieren und sich durch verschiedenes Langzeitdriftverhalten auszeichnen. Daraus resultieren nicht selten Verfälschungen, weshalb Sensor-Arrays häufig neu kalibriert werden müssen.
Virtuelles Sensor-Array von Unitronic
Das virtuelle multifunktionale Gassensor-Array (VGSA) von Unitronic verwendet lediglich einen einzigen, kostengünstigen Miniatur-Gassensor. Dieser arbeitet auf Basis eines oxidischen Halbleiters und kann mithilfe einer innovativen Auswertung die verschiedenen Gase voneinander unterscheiden kann. Die Art des Gases ermittelt der Sensor anhand der gasinduzierten Verzerrung periodischer Temperatursprünge. So haben Halbleitersensoren die Eigenschaft, bei Temperaturschwankungen unterschiedlich empfindlich auf Gase zu reagieren. Um die Messgenauigkeit zu steigern, verwendet der USM-VGSA eine intelligente Temperierung, da es für jedes Gas eine optimale Temperaturumgebung gibt, die optimale Messergebnisse liefert. Zusätzlich zu der Temperaturmodulation wertet das Modul die komplexe Impedanz des Sensors aus, die ein Gas hervorruft.
Die errechneten Signale sind frei von Einflüssen durch Luftfeuchte, Drift des Absolutwertes und des Memory-Effekts. Das Modul nutzt ein spezielles, hochempfindliches Auswertungsverfahren mit innovativen Algorithmen. Diese Technologie erzeugt mithilfe eines einzelnen Halbleitersensors mehrere einzelne Sensorsignale und entspricht so quasi einem virtuellen Sensorarray. Die Sensorparameter enthalten gastypische und langzeitstabile Muster, die eine Art Fingerabdruck darstellen.
Auswertegrafiken unterstützen die Analyse
