Sensorsysteme

Metalloxidsensor zur Luftgütemessung in Räumen
© Fraunhofer IBP/Bernd Müller

Metalloxidsensor zur Luftgütemessung in Räumen.

Flüchtige organische Verbindungen (VOC) können über physikalisch-chemische Detektoren und Sensoren gemessen werden. Je nach Anforderung an die Genauigkeit, Präzision und Spezifität des Messverfahrens für die zu detektierenden gasförmigen Verbindungen kommen unterschiedliche Messprinzipien zur Anwendung. Vor dem Einsatz eines geeigneten Sensorsystems werden daher folgende Aspekte ermittelt:

  • Natur des Gases bzw. dessen chemische Struktur
  • Querkorrelationen zu anderen VOC
  • Sensitivität und Selektivität auf die zu messende Verbindung
  • Einsatzspezifische Grenz- und Schwellenwerte, Mess- und Kalibrationsintervalle
  • Erforderliche Leistungsaufnahme des Sensorsystems, Bauart, Robustheit und Dimension
  • ggf. Kopplung verschiedener Detektionsprinzipien
  • Controlling und Auslesemodus der Eingangswerte
  • Klimastabilität der Sensorik (Temperaturbereiche, Feuchtestabilität, Luftdruckeinflüsse)
  • Kosten und Marktverfügbarkeit

Wir verfügen über umfassende praktische Erfahrungen hinsichtlich der Optimierung von Gassensorsystemen gekoppelt mit der chemischen Analytik. Sensorspezifika (Sensitivität, Selektivität und Querkorrelationen, Kalibrierbarkeit und Verhalten in verschiedenen Umweltbedingungen) können durch spezifische Auswahl, Optimierung von Detektionssystemen und gezielte Programmierungen zur Ansteuerung erheblich gesteigert werden. Je nach Fragestellungen finden die Untersuchungen im realen Umfeld statt (Feldstudien) oder unter definierten Bedingungen im Labor an Laborpilotanlagen (z. B. Emissionsprüfkammern, Laborfermenter) und Gasprüfständen.

Unser Fokus liegt auf der Qualifizierung von Metalloxid-Halbleitern, sogenannten MOX-Gassensoren. Durch spezifische Auswahl der Keramiken und Sensoroberflächen sowie gezielte Ansteuerung können Signalwerte zeitaufgelöst und ereignisgesteuert diskreten VOC-Emissionswerten zugeordnet werden. Hierzu haben wir eine Methode zur Kalibration von MOX-Gassensoren entwickelt (vgl. Patent Nr. WO 2018/206385 A1: Kalibrierverfahren, seine Anwendung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens).

Industrieprojekte

  • Sensorische Detektion von VOCs in der Flugzeugluft
  • Sensorik von mikrobiell induzierten VOCs (MVOC-Sensorik, Schimmelpilz-Sensorik)
  • Steuerung von Sensoren zur Messung von Humanemissionen im Raum
  • Bedarfslüftung im Nichtwohnungsbau