M1-1.4 - Resonant-Akustischer Sensor für die gleichzeitige Detektion von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid im Lebensmittelbereich

Event

23. ITG/GMA-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2026
2026-06-09 - 2026-06-10
Nürnberg

Band

Vorträge

Chapter

Optische und IR-Sensoren 1

Author(s)

C. Weber, K. Schmitt, J. Wöllenstein - Fraunhofer IPM, Freiburg

Pages

326 - 331

DOI

10.5162/sensoren2026/M1-1.4

ISBN

978-3-910600-11-9

Price

free

Abstract

Physikalische Verfahren wie die Messung der Schallgeschwindigkeit erlauben es in der Regel nur die Komponenten binärer Gasgemische voneinander unterscheiden zu können. In diesem Beitrag stellen wir eine neuartige Methode vor, bei der die photoakustische Schallerzeugung an der Wand eines akustischen Resonators genutzt wird, um sowohl eine zur Schallgeschwindigkeit proportionale Resonanzfrequenz als auch eine vom Gas abhängende Amplitude zu erhalten. Messungen haben gezeigt, dass sich Amplitude und Resonanzfrequenz einem Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch anders zueinander verhalten als im Stickstoff-Kohlendioxid- Gemisch, womit eine Trennung der Komponenten im ternären Gasgemisch möglich wird. In Übereinstimmung mit der Theorie weist die Resonanzfrequenz eine sehr gute ,, was auf Linearität auf; bei der Amplitude ist dies ebenfalls für Sauerstoff der Fall, nicht jedoch für CO einen zusätzlichen Dämpfungseffekt durch CO₂ hindeutet. Die rauschäquivalenten Konzentrationen liegen für CO₂ und O₂ über die Resonanzfrequenz bei 72 ppm bzw. 140 ppm und über die Amplitude bei 0.08 vol.-% bzw. 0.16 vol.-%. ₂