Sensortechnologien und Messprinzipien

Die zu messenden Gase, ihre zu erwartenden Konzentrationen sowie weitere Faktoren wie Querempfindlichkeiten zu anderen Gasen, Umgebungsbedingungen und der Explosionsschutz entscheiden darüber, welche Sensortechnologie(n) zum Einsatz kommen sollte(n). Mit unserem breiten Sortiment an stationären Transmittern, tragbaren Gaswarngeräten und verschiedenen Sensoren überwachen Sie zuverlässig brennbare und toxische Gase, Sauerstoff sowie flüchtige Dämpfe.

Katalytische Verbrennung (CC)


Die katalytische Verbrennung, auch Catalytic Combustion (CC) oder Wärmetönung (WT) genannt, ist ein bewährtes Messprinzip zur Detektion brennbarer Gase und Dämpfe bis zur unteren Explosionsgrenze (UEG). Zwei Sensoren (Detektor und Referenz) sind über eine "Wheatstonesche Brückenschaltung" miteinander verbunden. Ein brennbares Gas oder Gasgemisch verbrennt bei Kontakt mit dem katalytischen Detektorsensor und Sauerstoff. Die Wärmeentwicklung erhöht den elektrischen Widerstand. Dadurch entsteht ein messbarer Stromfluss, der proportional zur Konzentration des brennbaren Gases ist.

  • Summenmessung brennbarer Gase und Dämpfe
  • 0 – 100 % UEG
  • Hohe Messgenauigkeit
  • Lineares Anzeigeverhalten

Wärmeleitung (TC)


Mit der Wärmeleitung (WL), auch Thermal Conductivity (TC) genannt, lassen sich toxische und brennbare Gase in hohen Konzentrationen bis 100 Vol.-% messen. Das Funktionsprinzip ähnelt einschließlich der "Wheatstoneschen Brückenschaltung" der katalytischen Verbrennung. Der Unterschied ist, dass die Gasmessung hierbei nicht über die Brennbarkeit erfolgt, wodurch die Abhängigkeit von vorhandenem Sauerstoff entfällt. Zur Messung wird neben dem zu überwachenden Gas ein zweites Gas wie beispielsweise Luft mit einer unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit als Referenz benötigt.

  • Toxische und brennbare Gase
  • Großer Messbereich (bis 100 Vol.-%)
  • Geeignet für vielfältige Anwendungen

Photoionisationsdetektor (PID)


In einem Photoionisationsdetektor (PID) wird Luft angesaugt und im Sensor ultraviolettem Licht ausgesetzt. Durch die Photonen im UV-Licht zerfallen bestimmte Moleküle in positiv geladene Ionen und Elektronen. Zwischen den Elektroden in der Messkammer entsteht ein messbarer Stromfluss, den der Detektor proportional zur Gaskonzentration in einen Messwert umwandelt. Zielgase der Photoionisation sind flüchtige organische Verbindungen ("Volatile Organic Compounds"; VOCs) wie Lösungsmittel und Benzin-, Diesel-, Heizöl- oder Kerosindämpfe. Sie sind bereits in sehr geringen Konzentrationen gesundheitsschädlich. Photoinonisationsdetektoren können über 300 dieser Stoffe in Gruppen oder einzeln überwachen - viele bereits in Konzentrationen von unter 1 ppm.

  • Flüchtige organische Substanzen
  • Kurze Ansprechzeit
  • Sehr hohe Empfindlichkeit
  • Viele Messgase

Zirkondioxid (ZD)


Für die Sauerstoffmessung wird dieses Messprinzip mit einer elektrochemischen Sauerstoffpumpzelle aus Zirkondioxid eingesetzt. Zirkondioxid verhält sich bei hohen Temperaturen (> 650 °C) wie ein Elektrolyt für Sauerstoff, das erstens Sauerstoffionen transportiert und zweitens bei einem Partialdruckunterschied zwischen beiden Seiten der Membran messbaren Strom erzeugt. Das Messprinzip ist unempfindlich gegenüber Umgebungseinflüssen und eignet sich für Messungen im Prozent- sowie im Spurenbereich (ppm).

  • Selektiv für Sauerstoff
  • Sehr kurze Ansprechzeit
  • Unempfindlich hinsichtlich Umgebungsbedingungen
  • Lange Lebensdauer

Infrarot (IR)


Das Infrarot-Messverfahren nutzt die Eigenschaft einiger Gase, Licht in bestimmten Wellenlängenbereichen (Banden) zu absorbieren, während das auf die wesentlichen natürlichen Bestandteile der Luft (Stickstoff, Sauerstoff und Argon) nicht zutrifft. Zwei Infrarotstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen (Mess- und Referenzstrahl) werden in die Messkammer geleitet und treffen schließlich auf zwei Detektoren (Mess- und Referenzdetektor). Wird der Messstrahl durch die Absorption eines vorhandenen Gases geschwächt, entspricht die verringerte Intensität der Gaskonzentration. Zu den per Infrarot detektierbaren Gasen zählen alle heteroatomigen Gase wie Kohlenstoffdioxid und Kohlenwasserstoffverbindungen.

  • Brennbare Gase und CO2
  • Geringe Querempfindlichkeit
  • Hohe Messgenauigkeit
  • Lange Lebensdauer

Elektrochemisch (EC)


Eine elektrochemische Messzelle ähnelt in ihrer Funktionsweise einer Batterie. Das zu messende Gas diffundiert durch eine Membran in den Sensor, der aus drei Elektroden (Arbeits-, Referenz- und Gegenelektrode) sowie einem leitfähigen Elektrolyten besteht. Die einzelnen Komponenten sind an das zu messende Gas angepasst. Durch die Reaktion mit der Arbeitselektrode entsteht ein Ionenfluss zur Gegenelektrode. Der gemessene Strom entspricht der Konzentration des zu überwachenden Gases. Das elektrochemische Messverfahren eignet sich zur selektiven Messung eines bestimmten Gases.

  • Toxische Gase, O2 und H2
  • Lineares Anzeigeverhalten
  • Sehr Energieeffizient
  • Hohe Empfindlichkeit

Chemisorption (CS)


Bei der Chemisorption besteht das Sensorelement aus einem Metalloxid-Halbleiter (z.B. Zinndioxid), der sich in einer Messkammer mit Flammendurchschlagssicherung befindet. Durch Oxidation des überwachten Gases am Sensorelement wird die elektrische Leitfähigkeit erhöht. Der Stromfluss wird in ein Ausgangssignal umgewandelt, das der Gaskonzentration entspricht. Die Temperatur des Sensorelements wird je nach zu messendem Gas angepasst. Die Chemisorption eignet sich für Detektion einer Vielzahl brennbarer und toxischer Gase und zeichnet sich durch langlebige Sensoren und geringe Kosten aus.

  • Brennbare und toxische Gase
  • Kostengünstig
  • Verschiedene Messbereiche (Vol.-%, UEG, ppm)
  • Lange Lebensdauer
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