Interview Oliver Pust, m-u-t „Multigassensor-Plattform detektiert bis zu acht infrarotaktive Gase“

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m-u-t GmbH

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

ISH Ingenieursozietät GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Die Multigassensor-Plattform ermöglicht die Messung von bis zu acht verschiedenen Gasen mithilfe von optischen NDIR-Gassensoren. Das System ist erweiterbar und die korrigierten Messwerte werden über eine RS422-Schnittstelle bereitgestellt.

Die Multigassensor-Plattform von m-u-t nutzt optische NDIR-Gassensoren, um bis zu acht verschiedene infrarotaktive Gase zu messen. Die gewonnenen Sensordaten werden von der Software weiterverarbeitet und analysiert. Dr.-Ing. Oliver Pust, Vertriebsleiter bei m-u-t, gibt weitere Details.

Herr Pust, was verbirgt sich hinter der Multigassensor-Plattform und welche Gase lassen sich mit ihm bestimmen?

Die Multigassensor-Plattform von m-u-t ermöglicht eine zuverlässige und präzise Bestimmung einer Vielzahl von Gasen. Die Plattform nutzt optische NDIR-Gassensoren, die auf der nicht-dispersiven Infrarot-Absorptionsspektroskopie basieren. Diese Sensoren bieten eine selektive und präzise Messung und sind langlebig sowie wartungsarm.

Die zu bestimmenden Gase hängen von der konkreten Anwendung ab. Die Plattform ermöglicht die Messung von bis zu acht verschiedenen infrarotaktiven Gasen durch die optischen NDIR-Sensoren. Diese Gase können zum Beispiel Kohlenwasserstoffe, CO₂, CO, SO₂, Methan, Ethan, Propan, Ethylen, Acetylen oder Kohlenmonoxid umfassen.

Es können auch maximal sechs weitere Sensoren mit unterschiedlichem Messprinzip oder Sensoren für Temperatur, Druck und relative Feuchte integriert werden. Die Multigassensor-Plattform ist eine interessante OEM-Komponente für die Integration in Online-Analysesysteme zur Prozesssteuerung und das 24/7-Online-Monitoring.

Wie erfolgt technisch die Detektion der verschiedenen Gase?

Das Herzstück der Plattform ist der optische NDIR-Sensor, welcher die verschiedenen Gase detektiert. Ein Infrarot-Breitbandstrahler durchstrahlt die Gasküvette. Wenn das zu messende Gas in die Messzelle des Sensors gelangt, absorbieren die Gasmoleküle Infrarotstrahlung mit spezifischen Wellenlängen gemäß dem Lambert-Beerschen-Gesetz. Die Absorption ist proportional zur Konzentration des Gases.

Ein Detektor erfasst die abgeschwächte Strahlungsintensität nach der Gasabsorption und wandelt sie in ein elektrisches Signal um. Die Sensorsoftware verarbeitet dieses Signal, um die Gaskonzentration zu bestimmen. Ein Interferenzfilter, der auf das jeweilige Gas abgestimmt ist, ist ein wichtiger Bestandteil des Sensors. Er stellt sicher, dass der Detektor nur auf die Wellenlänge des Zielgases reagiert. Der Sensor arbeitet äußerst selektiv und minimiert mögliche Querempfindlichkeiten.

Die NDIR-basierten Multigassensoren haben in einem einzigen proprietären Sensor vier oder neun optische Kanäle. Davon sind drei oder acht Messkanäle zur Erfassung von Gaskonzentrationen und ein Kanal dient als optische Referenz. Dieser Prozess ermöglicht eine präzise Detektion verschiedener Gase und bietet zuverlässige Messungen über einen breiten Temperaturbereich. Die Ansprechzeiten sind kurz und die Drift ist sehr gering.

Wie lassen sich die gewonnenen Daten auswerten? Welches Datenformat steht dem Entwickler am Ausgang zur Verfügung?

Die Kalibrierung und Auswertung von Multigassensoren ist ein entscheidender Schritt bei der Datenverarbeitung. Dieser Prozess ermöglicht eine präzise Messung der Gaskonzentrationen unter Berücksichtigung verschiedener Einflussfaktoren. Zunächst werden die Sensoren individuell kalibriert, wobei jeder Messkanal des Multigassensors werkseitig mit seinem vorgesehenen Zielgas kalibriert wird. Dabei werden Druck, Temperatur und relative Feuchte des Gases berücksichtigt, um genaue Messwerte zu garantieren.

Zur Kompensation von Querempfindlichkeiten zwischen den Gaskanälen werden verschiedene Gasgemischkonzentrationen gemessen, die aus den Zielgasen bestehen. Dies ermöglicht eine präzise Korrektur der Messwerte und eine genaue Messung der Gaskonzentrationen. Während des Betriebs werden Druck, Temperatur und Feuchtigkeit kontinuierlich überwacht und in die Auswertung einbezogen.

Die Signale der einzelnen Messkanäle werden durch die Sensorsoftware mithilfe multivariater Algorithmen abgeglichen. Dabei werden die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Gasen und Variablen berücksichtigt, um eine präzise Auswertung der Gaskonzentrationen zu ermöglichen. Die gewonnenen Daten aus den Multigassensoren können durch die Sensorsoftware weiterverarbeitet und analysiert werden. Die korrigierten Messwerte werden üblicherweise über eine RS422-Schnittstelle zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt. Diese Schnittstelle ermöglicht eine digitale Kommunikation zwischen dem Sensor und anderen Geräten oder Computersystemen.

Die Daten werden in der Regel im ASCII-Format ausgegeben, das mit gängiger Datenanalyse- und Visualisierungssoftware kompatibel ist. Es ermöglicht dem Nutzer eine einfache Interpretation und Analyse der Daten. Außerdem kann eine benutzerdefinierte Konfiguration für die Datenformatierung und Übertragung implementiert werden, um den spezifischen Anforderungen des Anwenders gerecht zu werden. Dadurch ist eine flexible Nutzung der gewonnenen Daten in verschiedenen Anwendungen und Umgebungen möglich.

 (heh)

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