Virtuelles multifunktionales Gassensor-Array
Eine ‚künstliche Nase’, die mit nur einem einzigen herkömmlichen Metalloxidsensor eine Vielzahl von organischen und anorganischen Verbindungen, Brenngasen wie zum Beispiel Methan, Propan oder Butan sowie komplexe Gemische wie Zigarettenrauch erkennt und somit eine besonders kostengünstige Erfassung und Auswertung von Luftbestandteilen ermöglicht: das ist das neue virtuelle multifunktionale Gassensor-Array (VGSA), das Unitronic aus Düsseldorf auf der Sensor+Test 2011 vorstellt.
Herkömmliche Sensor-Arrays basieren auf einer größeren Zahl verschiedener Gassensoren, die alle auf ihre eigene Weise auf das angebotene Gas reagieren und einen Messwert liefern. Diese individuellen Messwerte liefern für jede Gasart einen charakteristischen Fingerabdruck, der dem Modul in einem Teach-In-Prozess beigebracht wird und später die Erkennung ermöglicht. Die Nachteile solcher Multi-Sensor-Arrays sind, dass alle Sensoren unterschiedlich auf Luftfeuchtigkeit reagieren, ein unterschiedliches Langzeit-Driftverhalten aufweisen und zudem teilweise einen Memory-Effekt gegenüber Gasen zeigen. Dadurch ist sehr häufig eine aufwendige erneute Nachkalibrierung des gesamten Arrays erforderlich.
Diese Einschränkungen fallen beim VGSA weg. Hier erfolgt die Unterscheidung und Auswertung der verschiedenen Gase mittels eines einzigen kostengünstigen Miniatur-Gassensors auf Basis eines oxidischen Halbleiters und eines speziellen, auf innovativen Algorithmen und ausgeklügelter Elektronik basierenden hochempfindlichen Auswertungsverfahrens.
Die gewonnenen Sensorparameter enthalten komplexe gastypische, langzeitstabile Muster und stellen so eine Art Fingerabdruck für jedes Gas dar. Diese Technologie erzeugt mit Hilfe des einzelnen Halbleitersensors mehrere einzelne Sensorsignale und entspricht so quasi einem virtuellen Sensorarray. Die Gasart wird dabei anhand der Gasinduzierten Verzerrung periodischer Temperatursprünge ermittelt. Halbleitersensoren haben die Eigenschaft, bei verschiedene Temperaturen unterschiedlich empfindlich auf Gase zu reagieren. Zu jedem Gas gibt es eine optimale Temperatur des Sensors, was von der künstlichen Nase durch eine intelligente Temperierung ausgenutzt wird.
Da die künstliche Nase nicht wie sonst allgemein üblich nur den ohmschen Widerstand eines Sensors, sondern die durch das Zielgas hervorgerufene elektronische Ladungsverschiebung auswertet, ist das errechnete Signal frei von Einflüssen aus Luftfeuchte, Drift des Absolutwertes und Memory-Effekten.
Das universelle Sensorsystem eignet sich für unterschiedlichste Anwendungen in der Lebensmittel-, Bio- und Pharmaindustrie sowie für eine ebenso zuverlässige wie preiswerte Luft- oder Brand-Überwachung.
