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Unter einem Gassensor versteht man eine Vorrichtung, mit der die Konzentration eines bekannten Gases in einem komplexen Gasgemisch gemessen werden kann (→ quantitative Gasanalyse). Dazu muss das zu messende Gas mit einer Pumpe angesaugt und über eine Schlauchleitung dem Gassensor zugeführt werden. Alternativ kann das Gas auch per Diffusion zum Sensor gelangen, was allerdings mit einer erheblichen Zeitverzögerung verbunden ist. Beide Arten der Gasübertragung werden in den unterschiedlichen Anwendungsbereichen eingesetzt. Mit optischen Gassensoren hat man zusätzlich die Möglichkeit Gaskonzentrationen auch über große Entfernungen (Fernmessverfahren, Remote-Sensing) mit einem Lichtstrahl zu erfassen (siehe Kap.5). Diese Methode wird dann eingesetzt, wenn große räumliche Bereiche (verfahrenstechnische Anlage, Pipeline usw.)  überwacht werden müssen (Klein und Werner 1993).

Die Umsetzung der Gaskonzentration c in ein elektrisches Signal S_Mess erfolgt in der Regel über unterschiedliche physikalische Effekte und teilweise auch durch elektrochemische Reaktionen (Göpel et.al.1991). Mit dem Begriff Sensor ist zumeist auch eine kleine oder sogar miniaturisierte Bauart verknüpft. Darin unterscheidet sich der Gassensor von Analysatoren wie z.B. Gaschromatographen, Spektrometern usw. Der Übergang ist allerdings fließend und wird durch neuartige Miniaturisierungsverfahren immer kleiner.

Die Spannungsversorgung von Gassensoren erfolgt zumeist im Niedervoltbereich (12-24 VDC). Als Ausgangssignale sind sowohl analoge Werte (0-1 Volt bzw. 4-20mA)  als auch  digitale Werte  (I²C, Modbus, CAN-Bus usw.) üblich. Mittlerweile werden aber auch im zunehmenden Maße intelligente Gassensoren eingesetzt, die einen integrierten Mikrokontroller aufweisen, der eine Vielzahl von Kompensations- und Verrechnungsmöglichkeiten ermöglicht. Dies sind insbesondere eine Druck- und Temperaturkompensation, Linearisierungsfunktion der Kennlinie und eine Verrechnung des Driftverhaltens.

Wärmeleitfähigkeitssensoren (WLS)

• Geometrie der Messzelle
• Druckabhängigkeit
• Gasgemische
• Miniaturisierte WLS
• Mikromechanische WL-Sensoren
• FTTCA-Verfahren

Wärmetönungs-Sensoren (Pellistoren)

• Mikropellistor

Elektrochemische Zellen

• Flüssigelektolytsensoren
• Elektrochemischer Sauerstoffsensor

Festelektrolytsensoren

• Partialdruck und Gaskonzentration
• Potentiometrisches Verfahren
• Amperometrisches Verfahren
• Lambda-Sonde
• Nicht-Nernst´sche Sensoren

Halbleiter-Gassensoren

• Oberflächenreaktionen
• Neuronale Netze (elektronische Nase)

Massensensitive Sensoren

• Schallgeschwindigkeit
• Ultraschall-Schallausbreitung
• Quarzresonanzsensoren (QMB)
• Oberflächenwellenleiter (SAW)
• Gasdichtemessung
• Normdichtewaage
• Gasdichte-Detektor
• Schwingungsdichtemesser
• Fluidik-Oszillatoren
• Coriolis-Gasdichtesensor (MassSense^TM)

Paramagnetischer Sauerstoffsensor

• Thermomagnetisches Verfahren
• Ringkammerverfahren
• Magnetomechanisches Verfahren
• Magnetopneumatisches Verfahren

Ionisationsverfahren

• Flammenionisationsdetektor FID
• Photoionisationsdetektor (PID)

Einlagerung in dünnen Schichten

• Wasserstoff-Sensor
• Phthalocyanin Gas Sensor
• Quecksilber-Sensor

Farbreaktionen

• Prüfröhrchen
• Indikator Plakette (Bio-Check F)
• Kolorimetrisches Verfahren

Literatur