DE102021210576A1

DE102021210576A1 - Gassensor sowie Erfassungsverfahren

Info

Publication number: DE102021210576A1
Application number: DE102021210576.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Krauss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2023-03-23

Abstract

Die Erfindung beansprucht einen Gassensor sowie ein Verfahren zur Erfassung von Gasen gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Dabei weist der Gassensor zur Erfassung der vorgesehenen Gasart oder einer damit zusammenhängenden Gaskonzentration wenigstens zwei Sensorelemente auf. Das erste Sensorelement besitzt dabei eine Kavität oder eine Kaverne, die durch eine erste Membran und einen ersten Kavernenboden begrenzt ist. Optional kann die Kavität zusätzlich durch seitliche Kavernenwände begrenzt sein. Entsprechend weist das zweite Sensorelement eine zweite Membran, einen zweiten Kavernenboden und optional ebenfalls Kavernenwände auf. Zur Erfassung der Gasart beziehungsweise deren Konzentration sind die Sensorelemente über die jeweilige Membran oder den jeweiligen Kavernenboden an wenigstens ein (Gas-/Medien-)Volumen angebunden, in dem die zu erfassende Gasart vorliegt. Der Kern der Erfindung liegt dabei darin, dass der Übergang von dem wenigstens einen Volumen in die Kavität des Sensorelements für beide Sensorelemente unterschiedlich ausgestaltet werden. Zu diesem Zweck wird wenigstens eine der beiden Membranen oder eine der beiden Kavernenböden mit einem zusätzlichen Material oder einer Materialschicht ausgestattet, so dass sich die Diffusionskoeffizienten zwischen dem Volumen und der Kavität für beide Sensorelement unterscheiden. Durch diese unterschiedlichen Diffusionskoeffizienten erhalten die beiden Sensorelemente jeweils unterschiedliche Sensitivitäten bezüglich der zu erfassenden Gasart.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung eines Gases, insbesondere Wasserstoff und/oder Helium, sowie ein Verfahren zum Betreiben des Gassensors.
Stand der Technik
Zum Nachweis von Gasen stehen verschiedene Sensoren mit unterschiedlichen physikalischen und/oder chemischen Erfassungsmethoden zur Verfügung. So können mittels Metalloxid-Leitfähigkeitssensoren, ChemFET-Sensoren oder optischer Sensoren sowohl Konzentrationen als auch die Anwesenheit bestimmter Gase oder Gasteile erfasst werden.
Zur Erfassung von leichten Gasen wie Wasserstoff und Helium eignen sich ebenfalls Wärmeleitfähigkeitssensoren, da sich deren Wärmeleitfähigkeit aufgrund des geringeren molekularen Gewichts stark von anderen Gasen in der Luft unterscheiden.
Mit der vorliegenden Erfindung soll ein spezieller Aufbau beschrieben werden, bei dem gezielt unterschiedliche Diffusionsgeschwindigkeiten zum Nachweis von Gasen verwendet werden soll.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung beansprucht einen Gassensor sowie ein Verfahren zur Erfassung von Gasen gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Dabei weist der Gassensor zur Erfassung der vorgesehenen Gasart oder einer damit zusammenhängenden Gaskonzentration wenigstens zwei Sensorelemente auf. Das erste Sensorelement besitzt dabei eine Kavität oder eine Kaverne, die durch eine erste Membran und einen ersten Kavernenboden begrenzt ist. Optional kann die Kavität zusätzlich durch seitliche Kavernenwände begrenzt sein. Entsprechend weist das zweite Sensorelement eine zweite Membran, einen zweiten Kavernenboden und optional ebenfalls Kavernenwände auf. Zur Erfassung der Gasart beziehungsweise deren Konzentration sind die Sensorelemente über die jeweilige Membran oder den jeweiligen Kavernenboden an wenigstens ein (Gas-/Medien-)Volumen angebunden, in dem die zu erfassende Gasart vorliegt. Der Kern der Erfindung liegt dabei darin, dass der Übergang der Gasart von dem wenigstens einen Volumen in die Kavität des Sensorelements für beide Sensorelemente unterschiedlich ausgestaltet wird. Zu diesem Zweck wird wenigstens eine der beiden Membranen oder eine der beiden Kavernenböden mit einem zusätzlichen Material oder einer Materialschicht ausgestattet, so dass sich die Diffusionskoeffizienten zwischen dem Volumen und der Kavität für beide Sensorelement unterscheiden. Durch diese unterschiedlichen Diffusionskoeffizienten erhalten die beiden Sensorelemente jeweils unterschiedliche Sensorwerte bezüglich der zu erfassenden Gasart.
Der Vorteil einer derartigen Ausgestaltung besteht darin, dass gerade leicht diffundierende Gasarten schnell erfasst werden können. Durch die Wahl der entsprechenden Materialien kann der Gassensor gezielt auf eine Gasart oder auf eine Gruppe von Gasen eingerichtet werden. Indem zwei Sensorelemente parallel eingesetzt werden, kann über eine Differenzbetrachtung der Sensorgrößen ebenfalls eine schnelle Erkennung erreicht werden. Darüber hinaus erlaubt die Differenzbetrachtung auch den Einsatz von Messprinzipien, die für eine Gaserkennung nicht direkt ausgelegt sind. So kann beispielsweise aufgrund der unterschiedlichen Diffusionskoeffizienten in den beiden Kavitäten ein unterschiedlicher Druck insbesondere für die zu erfassende Gasart entstehen, durch die das Vorhandensein gerade von leichten Gasen nachgewiesen werden kann. Darüber hinaus können zusätzliche Sekundär-Erfassungsmittels vorgesehen sein, zum Beispiel mittels eines Wärmeleitfähigkeitssensors, der in Kombination mit dem Primär-Erfassungsmittel zusätzliche Auswertungen sowie weitere Erkenntnisse ermöglichen. So sind mit einer derartigen Kombination die Erfassung von Drifteffekten und Messungenauigkeiten beziehungsweise deren Kompensation möglich, die gerade bei Messungen komplexer Gasmischungen auftreten können.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eines der beiden Sensorelemente zusätzlich zum ersten (Gas-/Medien-)Volumen an ein zweites (Gas-/Medien-)Volumen angebunden ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass beide Volumina voneinander getrennt sind. So kann beispielsweise das zweite Volumen zum Abführen der diffundierten Gasteilchen dienen oder ein separates eigenständig zu überwachendes Volumen darstellen. Die Anbindung an die Volumina erfolgt vorteilhafterweise jeweils über die Membran oder den Kavernenboden des entsprechenden Sensorelements.
Die Reduzierung der Diffusion der zu erfassenden Gasart in die Kavität, zum Beispiel des zweiten Sensorelements, kann beispielsweise durch das zusätzliche Aufbringen einer zusätzlichen diffusionsverringernden Schicht erreicht werden. Diese diffusionsverringernde Schicht kann dabei auf den Kavernenboden oder die Membran aufgebracht werden. Hierbei kann diese Schicht sowohl in der Kaverne selber als auch außerhalb angebracht werden. Um zu verhindern, dass die Gasart an der diffusionsverringernden Schicht vorbei in die Kavität eindringen kann, ist vorgesehen, diese Schicht flächig aufzubringen, so dass der gesamte Bereich bedeckt ist, in dem die Gasart in die Kavität eindringen kann.
Vorteilhafterweise werden beide Sensorelemente gemeinsam erzeugt, zum Beispiel mittels mikromechanischer Verfahren in einem Halbleitersubstrat. Dadurch wird eine vorteilhafte Ausgestaltung ermöglicht z.B. können große Membranflächen bei gleichzeitig kleinem Volumen der Sensorelemente realisiert werden, was ein schnelles Ansprechen der Sensorelemente bewirkt. Außerdem kann so eine hohe Robustheit der Sensorelemente z.B. gegenüber Druckschwankungen im Medium oder gegenüber mechanischen Stößen erreicht werden. Bei der mikromechanischen Herstellung können die beiden Kavitäten nebeneinander aus dem Halbleitersubstrat herausgeätzt werden, wobei über der Kavität eine Membran erzeugt wird. Alternativ kann auch die Membran auf dem Halbleitersubstrat abgeschieden werden, bevor unterhalb der Membran die Kavität erzeugt wird, z.B. durch einen Opferschichtätzvorgang. Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste und zweite Membran in einem Vorgang erzeugt beziehungsweise abschieden werden und somit als eine zusammenhängende Membranschicht vorliegen. Alternativ kann die Membranschicht auch strukturiert werden oder die Membranen einzeln erzeugt werden, um eine mechanische und thermische Trennung zu ermöglichen. Die diffusionsreduzierende Schicht kann mit einem ähnlichen mikromechanischen Verfahren aufgebracht werden.
Zur Detektion der Gasart oder deren Gaskonzentration können auf oder an der Membran sowie innerhalb der Kaverne Erfassungsmittel vorgesehen sein, mittels der Sensorgrößen erfasst werden, die auf das Vorhandensein der zu erfassenden Gasart hinweisen. Neben Leitfähigkeitssensormitteln können hierzu Beschleunigungssensormittel, Drucksensormittel, Temperaturerfassungsmittel chemische Sensormittel aber auch Absorptionsmittel verwendet werden. Durch eine gemeinsame Betrachtung der Sensorgrößen beider Sensorelemente kann sowohl auf das Vorhandensein der Gasart (in einer der Kavitäten) als auch auf deren Konzentration geschlossen werden. Hierzu eignet sich insbesondere eine Differenzbetrachtung der Sensorgrößen beider Sensorelemente. So kann beispielsweise durch eindiffundierten Wasserstoff in einer der Kavitäten der dortige Druck gegenüber dem Druck in der anderen Kavität, die durch eine diffusionsverringernde Schicht abgedeckt ist, erhöht sein. Ebenso ist denkbar, dass eine Schwingmasse durch zusätzliches Gas in der Kavität stärker abgebremst wird als in der Referenzkavität, insbesondere wenn die Kavitäten mit einem Vakuum ausgestattet sind.
Bei der Anbindung wenigstens eines der beiden Sensorelemente an zwei Volumina kann durch eine besondere Ausgestaltung beider Sensorelemente anhand der erfassten Sensorgrößen beider Sensorelemente erkannt werden, in welchem der beiden Volumina die zu erfassen Gasart aufgetreten ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Überschreiten einer vorgegebenen Gaskonzentration erkannt werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
Figurenliste

In der 1 wird schematisch ein Aufbau eines Sensors zur Erfassung von Gasen dargestellt. Eine mögliche Auswertevorrichtung für einen erfindungsgemäßen Sensor ist anhand des Blockschaltbildes in 2 dargestellt. Ein entsprechendes Betriebsverfahren zeugt 3.

Ausführungsformen der Erfindung
Zur Erfassung einer insbesondere leicht durch Materie diffundierenden Gasart wie beispielsweise Wasserstoff oder Helium, wird gemäß der nachfolgenden Ausführungen ein Gassensor beschrieben, bei dem ein Referenzvolumen geschaffen wird, bei dem das zu erfassende Gas nicht oder nur verzögert eindiffundiert.
In der 1 wird eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gassensors 100 gezeigt, bei dem zwei Sensorelemente 10 und 20 für die Erfassung der gewünschten Gasart und/oder deren Gaskonzentration vorgesehen sind. Hierbei ist ein erstes Sensorelement 10 vorgesehen, bei dem eine erste Kavität 141 in einem Substrat 140 ausgebildet ist. Die erste Kavität 141 wird durch eine erste Membran 143 von einem anliegenden ersten Volumen 120 getrennt, in dem das zu erfassende Gas vorhanden ist. Die erste Kavität 141 wird weiterhin durch einen der ersten Membran 143 gegenüberliegenden ersten Kavernenboden 145 begrenzt. Der Kavernenboden 145 kann dabei ebenfalls die Kavernenwände enthalten, die zusammen mit der ersten Membran 143 die erste Kavität 141 umschließen. Entsprechend ist das zweite Sensorelement 20 mittels einer zweiten Kavität 142, einer zweiten Membran 144 sowie dem zweiten Kavernenboden 146 ebenfalls in dem Substrat 140 ausgebildet. Um den Gassensor 100 möglichst klein auszugestalten, sind die Kavitäten 141 und 142 nebeneinander angeordnet. Bei der Verwendung von mikromechanischen Herstellungsverfahren können so in einem Schritt jeweils die beiden Kavitäten und/oder Membranen erzeugt werden. Das Substrat 140 kann zusätzlich in einem Gehäuse 110 angeordnet sein, mittels dem die Sensorelemente 10 und 20 beziehungsweise die Membranen 143 und 144 auf der Vorderseite des Substrates 140 dem ersten Volumen 120 ausgesetzt werden können.
In einer weiteren Ausführung des Gassensors 100 kann vorgesehen sein, dass ein zweites Volumen 130 an die Rückseite des Substrats 140 angelegt wird. Hierbei können Gasteilchen aus dem zweiten Volumen 120 durch die jeweiligen Kavernenböden 145 und 146 in die Kavitäten 141 und 142 eintreten. Ohne eine weitere Behinderung können diese Gasteilchen dann weiter durch die Membranen 143 und 144 in das erste Gasvolumen 120 diffundieren, wo sie optional abtransportiert werden können. Selbstverständlich ist auch ein entgegengesetzter Weg der Diffusion vom ersten Volumen 120 und das zweite Volumen 130 durch die Membranen und die Kavernenböden möglich.
Zur Erfassung der Gasart oder deren Gaskonzentration ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eines der Sensorelement als Messelement und das andere Sensorelement als Referenzelement dient, bei dem die Diffusion verhindert oder zumindest behindert wird. Im Aufbau der 1 wird diese reduzierte Diffusion aus dem zweiten Volumen 130 in die zweite Kavität 142 des als Referenzelement verwendeten zweiten Sensorelements 20 durch eine zusätzliche Materialschicht 147 am Kavernenboden 146 realisiert. Durch diese diffusionsverringernde Schicht 147 verringert sich der Diffusionskoeffizient zwischen dem zweiten Volumen 130 und der zweiten Kavität 142, so dass in der zweiten Kavität 142 im Vergleich zur ersten Kavität 141 des als Messelements verwendeten ersten Sensorelements 141 keine oder nur weniger Gasteilchen der zu erfassenden Gasart ansammeln. Mit Hilfe einer Differenzbetrachtung der entsprechenden Sensorgrößen des ersten und zweiten Sensorelements kann so auf das Vorhandensein und/oder die Konzentration der zu erfassenden Gasart im zweiten Volumen geschlossen werden. Statt die diffusionsverringernde Schicht 147 auf der Rückseite des Substrats 147 im Bereich des Kavernenbodens 146 anzubringen, kann diese Schicht auch im Inneren der zweiten Kavität 142 vorgesehen sein. Bei beiden Ausgestaltungen ist jedoch darauf zu achten, dass zumindest die dünnste Stelle des Kavernenbodens 146 mit der Schicht 147 bedeckt ist, um eine Diffusion um diese Schicht herum zu verhindern oder zu erschweren beziehungsweise zu verlangsamen.
Die Erfassung der speziellen Gasart aus dem ersten Volumen 120, die durch eine Diffusion durch die zweite Membran 144 in die zweite Kavität 142 eindringen, ist mit diesem Aufbau ebenfalls möglich. Da die Schicht 147 eine Diffusion der Gasteilchen von der zweiten Kavität 142 in das zweite Volumen 130 verhindert oder zumindest verlangsamt, kann mit einer Differenzbetrachtung zwischen dem ersten und zweiten Sensorelement 10 und 20 ebenfalls ein Unterschied erfasst werden.
Zur Erfassung der Gasteilchen oder der Gasart im ersten Volumen kann jedoch auch ein anderer Aufbau verwendet werden. Hierbei wird die zweite Membran 144 direkt mit einem diffusionsverringernden Material hergestellt oder mit einer entsprechenden Schicht bedeckt werden. Auch hier kann diese diffusionsverringernde Schicht sowohl auf der Vorderseite auf die zweite Membran 144 aufgebracht werden oder auf der zur Kaverne hin zugewandten Seite der Membran 144 aufgebracht sein. So kann bei einem mikromechanischen Herstellungsverfahren zunächst diese diffusionsverringernde Schicht auf das Substrat 140 aufgebracht werden, bevor die zweite Membran 144 darauf abgeschieden wird.
Zur Erfassung der Sensorgrößen der Sensorelemente können verschiedene Erfassungsmittel verwendet werden. Dabei können diese Erfassungsmittel je nach Erfassungsart in der Kavität oder an der Membran innerhalb oder außerhalb der Membran angebracht sein. So kann innerhalb der Kavität eine Schwingmasse betrieben werden, die durch eindiffundierende Gasteilchen abgebremst werden. In diesem Fall ist vorteilhafterweise vorgesehen, die Kavität jeweils zu evakuieren oder unter einem niedrigen Gasdruck zu halten. Darüber hinaus können als Erfassungsmittel Leitfähigkeitsstrukturen oder Absorptionsmaterialien verwendet werden, die bei Anwesenheit der Gasart eine Veränderung der Leitfähigkeit erkennen. Durch die Erfassung des Drucks in der Kavität kann ebenfalls erkannt werden, ob Gasteilchen in die Kavität eindiffundiert sind. Hierbei kann das Erfassungsmittel zur Erkennung der Durchbiegung der Membran sowohl in der Kaverne als auch außerhalb auf der Membran angebracht sein.
Optional kann auch vorgesehen sein, dass die Sensorelemente 10 und 20 jeweils wenigstens zwei Erfassungsmittel aufweisen. So kann beispielsweise neben einer Druckerfassung auch eine Wärmeleitfähigkeitserfassung vorgesehen sein, um genauere Informationen über die Diffusion und insbesondere des Driftverhaltens zu erlangen. Durch zusätzliche Sensorgrößen kann die Erfassung präziser erfolgen, beispielsweise indem Messungenauigkeiten kompensiert werden können.
Die Auswertung der Sensorgrößen erfolgt über eine Auswerteeinheit 200, die in dem Gassensor 100 vorgesehen sein kann, zum Beispiel in Form eines Asics, oder separat zugeordnet sein kann. Die Auswerteeinheit 200, wie sie beispielhaft in der 2 dargestellt ist, kann einen Speicher 210 aufweisen, in dem Vergleichswerte oder eine Messdatenhistorie in Form vorangegangener Sensormesswerte oder Schwellenwerte abgespeichert sein können, auf die das Auswerteverfahren zugreifen kann. Die Auswerteeinheit 200 erfasst vom ersten Sensorelement 10 beziehungsweise 220 erste Sensorgrößen und vom zweiten Sensorelement 20 beziehungsweise 230 zweite Sensorgrößen. Diese Sensorgrößen stellen elektrische Signale dar, die jeweils eine mit dem jeweils verwendeten Erfassungsmittel erfassten physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften innerhalb der Kavität darstellt. Anhand der so erfassten ersten Sensorgrößen des ersten Sensorelements und der zweiten Sensorgrößen des zweiten Sensorelements kann eine Diffusion der Gasteilchen in wenigstens eine der Kavitäten erkannt werden. So kann beispielsweise durch einen erhöhten Druck in der zweiten Kaverne 142 erkannt werden, dass Wasserstoff vom ersten Volumen 120 eindiffundiert ist, während der Wasserstoff in der Kaverne 141 weiter in das zweite Volumen 130 diffundiert ist. In Abhängigkeit von den Sensorgrößen kann auch ein Sensorwert abgeleitet werden, welcher die Gaskonzentration repräsentiert. Für die Berechnung einer aktuellen Gaskonzentration kann die Auswerteeinheit 200 auch Werte aus dem vorangegangenen zeitlichen Verlauf der Messwerte heranziehen, um so auch schnelle Konzentrationsänderungen, die durch die Diffusion bedingt noch nicht zu einem Gleichgewichtszustand der Sensorelementwerte geführt haben, erkennen und ggf. rekonstruieren und darstellen zu können. Optional kann auch ein Vergleich mit einem Schwellenwert durchgeführt werden, um eine vorgegebene Konzentration zu erkennen. Das Ergebnis der Auswertung kann an eine weitere Verarbeitungseinheit 240 und/oder an eine Anzeigeeinheit 250 weitergegeben werden.
Das Flussdiagramm der 3 zeigt ein mögliches Auswerteverfahren, wie es in der Auswerteinheit 200 verwendet werden kann. In einem ersten Schritt 300 wird wenigstens eine erste Sensorgröße des ersten Sensorelements 10 erfasst. Entsprechend wird im nächsten Schritt 310 wenigstens eine zweite Sensorgröße erfasst, die von dem zweiten Sensorelement 20 erzeugt wird. Anschließend wird aus den so erfassten Sensorgrößen in einem Schritt 320 die Erkennung der Gasart abgeleitet. Optional kann auch die Gaskonzentration berechnet werden oder eine Vergleich mit einem Schwellenwert durchgeführt werden. Das Ergebnis des Verfahrens kann dann für weitere Auswertungen zur Verfügung gestellt werden.

Claims

Gassensor (100) zur Erfassung einer Gasart oder einer Gaskonzentration mit wenigstens zwei Sensorelementen (10, 20), wobei • das erste Sensorelement (10) eine erste Kavität (141) aufweist, die durch eine erste Membran (143) und einen ersten Kavernenboden (145) begrenzt ist, und • das zweite Sensorelement (20) eine zweite Kavität (142) aufweist, die durch eine zweite Membran (144) und einen zweiten Kavernenboden (146) begrenzt ist, und • die Sensorelemente (10, 20), über die jeweilige Membran oder den Kavernenboden an ein die zu erfassende Gasart enthaltenes Volumen (120, 130) angebunden ist, wobei jeweils • die erste und die zweite Membran (143, 144) und/oder • der erste und der zweite Kavernenboden (145, 146) einen für die zu erfassende Gasart unterschiedliche Diffusionskoeffizienten aufweist, so dass die beiden Sensorelemente unterschiedliche Sensitivitäten hinsichtlich der zu erfassenden Gasart oder Gaskonzentrationen aufweisen.
Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der beiden Sensorelemente (10, 20) an ein erstes Volumen (120) und ein vom ersten Volumen (120) getrenntes zweites Volumen (130) angebunden ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Anbindung an das zweite Volumen (130) über den jeweiligen Kavernenboden (145, 146) erfolgt.
Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (20) wenigstens eine für die zu erfassende Gasart diffusionsverringernde Schicht (147) aufweist, wobei die wenigstens eine diffusionsverringernde Schicht (147) der zweiten Membran (144) und/oder dem Kavernenboden (146) zugeordnet ist und insbesondere vollständig die Anbindung an das erste und/oder zweite Volumen (120, 130) bedeckt.
Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweite Kavität (143, 142) in einem einstückigen Substrat (140) vorliegt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die erste und zweite Membran (143, 144) aus einer zusammenhängenden Membranschicht gebildet ist.
Gassensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor (100) eine Auswerteinheit (200) aufweist, die in Abhängigkeit von wenigstens einer Sensorgröße des ersten Sensorelements (10) und einer Sensorgröße des zweiten Sensorelements (20) einen Sensorwert erzeugt, der das Vorhandensein der Gasart oder eine Gaskonzentration repräsentiert, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Sensorwert in Abhängigkeit der Differenz der Sensorgrößen beider Sensorelemente erzeugt wird.
Gassensor (100) nach Anspruch 5, wobei die Sensorelemente (10, 20) jeweils an einem ersten und an einem zweiten Volumen (120, 130) angebunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (200) in Abhängigkeit der Sensorgrößen des ersten und zweiten Sensorelements (10, 20) eine Information erzeugt, die angibt, in welchem der beiden Volumen die erfasst Gasart vorhanden ist oder die erfasste Gaskonzentration vorliegt.
Gassensor (100) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (200) eine weitere Information erzeugt, wenn eine vorgegebene Gaskonzentration überschritten wird.
Gassensor (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorwert der Auswerteeinheit (200) das Vorhandensein und/oder die Konzentration von Wasserstoff oder Helium repräsentiert.
Gassensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsmittel des Sensorelements (10, 20) innerhalb der jeweiligen Kavität angeordnet ist.
Gassensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines des beiden Sensorelement (10, 20) eine Druckgröße, eine Leitfähigkeitsgröße, eine Absorptionsgröße oder eine Temperaturgröße erfasst, mittels der die zu erfassende Gasart erkannt wird oder deren Konzentration abgeleitet wird.
Verfahren zur Erfassung einer Gasart oder einer Gaskonzentration mit einem Gassensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, insbesondere zur Ausführung in einer Auswerteeinheit (200) des Gassensors (100), wobei der Gassensor (100) wenigstens zwei Sensorelemente (10, 20) aufweist, wobei • das erste Sensorelement (10) eine erste Kavität (141) aufweist, die durch eine erste Membran (143) und einen ersten Kavernenboden (145) begrenzt ist, und • das zweite Sensorelement (20) eine zweite Kavität (142) aufweist, die durch eine zweite Membran (144) und einen zweiten Kavernenboden (146) begrenzt ist, und • die Sensorelemente (10, 20), über die jeweilige Membran oder den Kavernenboden an ein die zu erfassende Gasart enthaltenes Volumen (120, 130) angebunden ist, wobei jeweils • die erste und die zweite Membran (143, 144) und/oder • der erste und der zweite Kavernenboden (145, 146) einen für die zu erfassende Gasart unterschiedliche Diffusionskoeffizienten aufweist, so dass die beiden Sensorelemente unterschiedliche Sensitivitäten hinsichtlich der zu erfassenden Gasart oder Gaskonzentrationen aufweisen, wobei das Verfahren in Abhängigkeit von wenigstens einer Sensorgröße des ersten Sensorelements (10) und einer Sensorgröße des zweiten Sensorelements (20) einen Sensorwert erzeugt, der das Vorhandensein der Gasart oder eine Gaskonzentration repräsentiert, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Sensorwert in Abhängigkeit der Differenz der Sensorgrößen beider Sensorelemente erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei vorgesehen ist, dass wenigstens eines der beiden Sensorelemente (10, 20) an ein erstes Volumen (120) und ein vom ersten Volumen (120) getrenntes zweites Volumen (130) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Abhängigkeit der Sensorgrößen des ersten und zweiten Sensorelements (10, 20) eine Information erzeugt, die angibt, in welchem der beiden Volumen die erfasste Gasart vorhanden ist oder die erfasste Gaskonzentration vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine weitere Information erzeugt, wenn eine vorgegebene Gaskonzentration überschritten wird.