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Intelligente faseroptische Gassensorik für die chemische Verfahrenstechnik

Entwicklung von daten- und modellbasierten Verfahren zur Schätzung der Konzentration verschiedener Spurengase mittels neuartiger, optischer Sensorik.

Beschreibung

Die großen Vorteile optischer, insbesondere faser-optischer Sensoren für die Detektion von Gasen liegen darin, dass eine genaue Bestimmung der Gaskonzentration auch für sehr kleine Werte möglich ist. Der Sensor ist kompakt, zuverlässig, langlebig, nichtinvasiv und leicht integrierbar sowie inhärent sicher, da am Messort keine Elektronik mit möglicherweise leicht entflammbaren und volatilen Gasen in Berührung kommen kann und so das Brand- und Explosionsrisiko nahezu eliminiert wird.

Unser Ansatz sieht ein neuartiges System vor, bei dem Messkanäle für verschiedene Spurengase mit einem intelligenten Auswerte-Algorithmus kombiniert werden sollen, um die Konzentrationsverhältnisse in unterschiedlichsten Gasgemischen exakt zu vermessen. Die einzelnen Sensorkanäle setzen angepasste Sensormaterialien mit jeweils anderen optischen Antworten auf verschiedene Spurengase ein. Da jede Kombination aus Gasen eine einzigartige optische Antwort in diesem kombinierten System hervorruft, wird es ermöglicht, verschiedene Spurengas-Zusammensetzungen anhand ihres charakteristischen ‚Fingerabdrucks‘ zu identifizieren. Ein wichtiger Vorteil dieser sogenannten ‚Fingerprinting‘-Methode liegt darin, dass die Querempfindlichkeiten kein Hindernis mehr darstellen, sondern in diesem System nutzbar gemacht werden können, indem sie die Einzigartigkeit der jeweiligen Fingerprints erhöhen.

 (c)
Faseroptischer Gassensor.

Publikationen

  • T. Teutsch, N. Strohfeldt, F. Sterl, A.Warsewa, E. Herkert, D. Paone, H. Giessen & C. Tarín, Mathematical Modeling of a Plasmonic Palladium-Based Hydrogen Sensor, IEEE Sensors Journal, 2017
  • T. Teutsch, A. Warsewa, N. Strohfeldt, F. Sterl, E. Herkert, H. Giessen & C. Tarín, “Modeling of Pressure-Composition Isotherms and Diffusion Dynamics of a Plasmonic Palladium Sensor for Hydrogen Detection”, IEEE Conference of Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), Munich, Germany, 2017

Förderung

Das Projekt wird durch die Baden-Württemberg Stiftung finanziert und durch den Projektträger Photonics BW koordiniert.

Bearbeiter

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M.Sc.

Alexander Warsewa

Wissenschaftlicher Mitarbeiter