Elektrisch-akustischer Sensor für Binärgase und Gasfeuchte

Moderne Industrieprozesse erheben den Anspruch, ressourcenschonend zu

arbeiten. Dies betrifft einerseits einen sparsamen Rohstoffeinsatz und anderseits

einen möglichst geringen Energiebedarf. Um die vorgegebenen Ziele zu

erreichen, sind die Prozesse möglichst exakt auf einem definierten Arbeitspunkt

zu führen. Dabei kommt zwangsläufig Regelungstechnik zum Einsatz, die eine

geeignete Sensorik benötigt.

Industrielle Trocknungsprozesse sind sehr energieaufwendig und haben vielfach noch

Optimierungspotential. Häufig sind jedoch keine Sensoren verfügbar, die kontinuierlich

Messwerte unter den meist widrigen Bedingungen liefern. Die kontinuierliche

und langzeitstabile Messung von Hochfeuchte bei Temperaturen > 100 °C ist gegenwärtig

nur mit wenigen Verfahren möglich. Somit werden immer noch viele Prozesse

aufgrund von Erfahrungswerten und mit energetischem Überschuss betrieben.

Der hier vorgestellte elektrisch-akustische Sensor nutzt als Messeffekt die isentrope

Schallgeschwindigkeit des Messgases. Dieser Messeffekt unterliegt weder

Alterung noch Drift durch Beladung mit Staub oder hochmolekularen Fremdstoffen.

Mit Hilfe eines mit Messgas gefüllten Hohlraumresonators wird die Schallgeschwindigkeit

bestimmt und aus dieser mit der bekannten Messgastemperatur

das Mischungsverhältnis berechnet.

Der elektrisch-akustische Binärgassensor ist multivalent einsetzbar. In einer ausgiebigen

Fehlerbetrachtung werden mögliche Einsatzbereiche jenseits der Gasfeuchtemessung

betrachtet und deren Grenzen aufgezeigt. Das hier vorgestellte Messverfahren

ist nicht gasselektiv, weshalb das Gasgemisch qualitativ bekannt sein muss.

Die frei programmierbare Sensorelektronik kann problemlos auf den jeweiligen

Anwendungsfall angepasst werden. Der modulare Aufbau von Primärsensor und

Sensorelektronik ermöglicht vielfältige Varianten für spezielle Anwendungsfälle.

Mit der hier vorliegenden Arbeit wird erstmals ein Binärgassensor vorgestellt, der in

stehenden Medien unter widrigsten Bedingungen und bei erhöhten Temperaturen

langzeitstabil einsetzbar ist. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig, jedoch

ist der Haupteinsatzbereich die industrielle Trocknung mit hoher Staubeladung.