EF 2017

The figure below represents typical sensitivity characteristics,
all data having been gathered at standard
test conditions (see reverse side of this sheet). The Y-axis
is indicated as sensor resistance ratio (Rs/Ro) which is
defined as follows:
Rs = Sensor resistance of displayed gases at
various concentrations
Ro = Sensor resistance in 300ppm ethanol
Sensitivity Characteristics:
The figure below represents typical temperature and
humidity dependency characteristics. Again, the Y-axis is
indicated as sensor resistance ratio (Rs/Ro), defined as
follows:
Rs = Sensor resistance at 300ppm of ethanol
at various temperatures/humidities
Ro = Sensor resistance at 300ppm of ethanol
at 20°C and 65% R.H.
Temperature/Humidity Dependency:
10
Sensoren
Rs/Ro
10
1
0.1
50 100 500 1000
5000
Concentration (ppm)
Acetone
Air
Methane
Carbonmonoxide
Isobutane
n-Hexane
Benzene
Ethanol
[Quelle: Figaro Engineering Inc.]
Rs/Ro
5
2
1
0.5
S48
…
Komplexes Sensorsignal
|Zs|
S1
S2
…
R.H.
35%
50%
65%
100%
Gas-Konzentration in
ppm
0.1
-20 -10 0 10 20 30 40 50
„virtueller Sensor Array“ Ambient Temperature (°C)
Gas-Muster in einem
Polardiagramm
IMPORTANT NOTE: OPERATING CONDITIONS IN WHICH FIGARO SENSORS ARE USED WILL VARY WITH EACH CUSTOMER’S SPECIFIC APPLICATIONS. FIGARO STRONGLY
RECOMMENDS CONSULTING OUR TECHNICAL STAFF BEFORE DEPLOYING FIGARO 1 SENSORS IN YOUR APPLICATION AND, IN PARTICULAR, WHEN CUSTOMER’S TARGET GASES
Die Art
ARE
des
NOT LISTED
Gases
HEREIN.
ermittelt
FIGARO
der
CANNOT
Auswertungsverfahren
ASSUME ANY RESPONSIBILITY FOR
mit
ANY
innovativen
Algorithmen und Techniken. VGSAs (Bild 3). Der virtuelle Senwerte
sind gasspezifisch wodurch
USE OF ITS SENSORS
tisch durch
IN A PRODUCT
die Analyse
OR APPLICATION
des USM-
FOR WHICH
48
SENSOR
Sensoren-Array.
HAS NOT BEEN
Die 48 Mess-
Sensor
SPECIFICALLY
anhand der
TESTED
gasinduzierten
BY FIGARO.
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
Diese Technologie erzeugt mithilfe
eines einzelnen Halbleitersensors
mehrere einzelne Sensorsignale
und entspricht so quasi einem virtuellen
Sensorarray. Die gewonnenen
Sensorparameter enthalten
komplexe gas typische und langzeitstabile
Muster, die eine Art Fingerabdruck
für jedes Gas darstellen.
sor-Array innerhalb der Unitronic-
Komponente stellt eine Art dritte
Dimension dar, die in der Regel
aus 48 Werten besteht, wobei
auch mehr oder weniger virtuelle
Sensoren dabei verwendet werden
können. Die ermittelten Werte
sind auf der Z-Achse als Absolutwerte
zwar variabel, im Verhältnis
quasi für jedes Gas eine Art „Fingerabdruck“
entsteht. Die typischen
Daten der jeweiligen Gase werden
nicht durch Quereinflüsse wie Luftfeuchtigkeit,
Temperatur und Gaskonzentration
beeinflusst. Werte,
die der Sensor ermittelt, werden
in einer Kartei gespeichert. Sie
stehen bei einer Messung jeder-
gibt, die optimale
zueinander aber stabil.
zeit als Vergleichswert zur Verfü-
Messergebnisse liefert. Zusätzlich Neuartige Auswertegrafiken „Die Funktion der ‚künstlichen Nase’ gung. Wird dem System während
zu der Temperaturmodulation wertet
unterstützen die Analyse basiert im Endeffekt auf bestimmten eines Analyse verfahrens ein unbekanntes
das Modul die komplexe Leitfä-
higkeit (Impedanz) des Sensors aus,
die ein Gas hervorruft. Allgemein
üblich war bei der Signalverarbeitung
bisher lediglich die Auswertung
des ohmschen Widerstandes
eines Sensors.
Durch den Einsatz der Unitronic-
Lösung sind die errechneten Signale
frei von Einflüssen durch Luftfeuchte,
Drift des Absolutwertes und des
Memory-Effekts. Das Modul nutzt
ein spezielles, hochempfindliches
Aufgrund der kombinierten komplexen
Auswertung sowie der Temperaturmodulation
entsteht durch
den Einsatz des neuen Sensors
eine neue Form der Auswertegrafiken.
Normallerweise lässt sich das
einfache Verhältnis zwischen Sensorsignal
und Gaskonzentration in
einem Doppel-logarithmischen Diagramm
(Bild 2) anschaulich darstellen.
Allerdings werden dabei keine
qualitativen Aussagen zu der Gasart
möglich. Diese erfolgt schema-
Aspekten, denn jeder wirkt sich aufgrund
seiner chemischen Zusammensetzung
unterschiedlich auf
das Sensorelement aus“, erläutert
Eduard Schäfer. „Das Eindringen
der Gase in die sensitive Wirkschicht
des Sensors ist bei jedem
Gas anders.“ Für die Ermittlung
relevanter Ergebnisse wertet der
VGSA 48 unterschiedliche Sensor-
Einflussgrößen aus und extrahiert
diese aus der Sensorschicht. Auf
diese Weise entsteht ein virtuelles
Gas oder Gasgemisch angehigkeit
boten, vergleicht es die Merkmale
mit den Daten der abgespeicherten
Karteien. Ist das gesuchte Gas in
der gespeicherten Kartei vorhanden,
wird es problemlos identifiziert.
Bei Bedarf kann das System
sich jederzeit eigenständig nachjustieren,
weshalb eine kostenaufwendige,
manuelle Nullluft-Nachkalibrierung
überflüssig wird. ◄
Sensor+Test, Halle 1, Stand 1-559
Einsatzfelder für intelligente Gassensoren
• Brandmeldeanlagen zur Detektion von Frühbranderkennung.
Das Analyseverfahren
erkennt, welches Material gerade brennt
und unterstützt die individuelle Erfassung
unterschiedlicher Brandarten
• Gas-Alarm-Detektoren mit denen sich explizit
erkennen und erfassen lässt, welches
Gas genau in einer Umgebung vorhanden
ist. Verschiedene Gase haben unterschiedliche
Explosionsgrenzen. Konzentrationen,
die bei einem Gas als unkritisch gelten, können
in der gleichen Konzentration bei einem
anderen Gas die Bildung eines explosiven
Gemisches verursachen. Bei herkömmlichen
Messmethoden können auch Reinigungsmittel
wie Alkohol oder Lösungsmittel
einen Falschalarm auslösen, wenn sie
im gleichen Raum eingesetzt werden. Eine
genauere Gasanalyse kann solche Fehlalarme
verhindern.
• Analyse zur gezielten Vorbeugung größerer
Schäden bei industriellen Anlagen. Hier
lässt sich mithilfe der Sensorik gezielt nach
bestimmten Stoffen suchen, die vor einem
unmittelbarem Total-Crash ausgedünstet
werden.
• Im Bereich „Weiße Ware“ werden die Gassensoren
eingesetzt, um die Luftqualität zu
erfassen. Hier treten häufig Schwierigkeiten
in Bezug auf die Querempfindlichkeiten zur
Luftfeuchtigkeit und Temperatur auf. Das
Unitronic-Analyseverfahren wirkt diesem
Problem ohne zusätzliche teure Sensoren
zwecks Kompensation entgegen.
• Filteranlagenhersteller von industriellen Filteranlagen
können davon profitieren, indem
ganz gezielt die Gase hinter dem Filter analysiert
werden, um den Durchbruch des Filters
rechtzeitig zu erkennen.
Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2017 131