DE19958014A1 - Invertierter Betriebsmodus für elektronische Nasen - Google Patents

Abstract

Konventionelle elektronische Nasen, die eine Kopplung eines oder mehrerer chemischer Gassensoren darstellen, betreiben die Sensoren in einer definierten Gasatmosphäre, "Referenz- bzw. Trägergas", um ein mögliches Driften der Sensoren zu vermindern und die Sensoren in die Nähe eines oder in einen Gleichgewichtszustand zu bringen. Für eine kurze Zeit werden dann die Sensoren dem zu analysierenden Gasgemisch "Analytgas" ausgesetzt und zeigen in der Regel ohne Erreichen eines Gleichgewichtszustandes ein Signal. Das neue Verfahren vermindert den Verbrauch an Referenzgas, ermöglicht eine integrierte Erzeugung eines Referenzgases über Filter mit geringer Nutzung und langer Lebensdauer und erlaubt eine Miniaturisierung. DOLLAR A Die Gassensoren werden ständig dem Analytgas ausgesetzt und nur für eine kurze Zeit ohne Erreichen eines Gleichgewichtssignals einem Referenzgas. Das Referenzgas kann aus dem Analytgas über einen Filter gewonnen werden oder über eine Druckmodulation. Somit kann der Verbrauch von Referenzgas und von Filtermaterial für die Erzeugung des Referenzgases verringert werden.

Description

Die Erfindung betrifft die Art des Betriebes "elektronischer Nasen", die eine Kopplung eines oder mehrerer chemischer Gassensoren darstellt. Konventionelle elektronische Nasen betreiben die Sensoren in einer definierten Gasatmosphäre, um ein mögliches Driften der Sensoren zu vermindern und die Sensoren in die Nähe eines Gleichgewichtszustandes oder in einen Gleichgewichtszustand zu bringen. Dazu wird der Gasweg und die Meßkammern der Sensoren mit Gas konstanter Zusammensetzung (z. B. Gase oder Gasgemische aus Gasflaschen oder durch Filterung erzeugt) gespült. Für eine kurze Zeit werden dann die Sensoren dem zu analysierenden Gasgemisch ausgesetzt, und zeigen in der Regel ohne Erreichen eines Gleichgewichtszustandes ein Signal. Dieser Betriebsmodus erfordert eine große Menge von Referenzgas.

Die Idee, die dem Patentanspruch 1 zugrunde liegt, ist die Verminderung des Verbrauches an Referenzgas durch Invertierung des Betriebsmodus. Die Gassensoren werden überwiegend dem Analytgas ausgesetzt und nur für eine kurze Zeit einem Referenzgas (siehe Abb. 1). Beim Verfahren nach Patentanspruch 1 ist der Verbrauch an Referenzgas minimiert. Ein Filter, der gemäß Patentanspruch 2 zur Referenzgaserzeugung verwendet wird, kann durch den geringeren Verbrauch von Referenzgas verkleinert werden. Damit kann bei der Miniaturisierung elektronischer Nasen auch eine Referenzgaserzeugung verkleinert und integriert werden.

Beim Verfahren nach Patentanspruch 3 wird kein zusätzliches Referenzgas benötigt. Über ein vollständiges oder teilweises Evakuieren der Meßkammern wird das Analytgas auf geringeren Druck entspannt und kann anstelle eines Referenzgases verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel für ein System ist in Abb. 2 angegeben:
Abb. 2 zeigt eine "elektronische Nase" als Kombination mehrerer gleich- oder verschiedenartiger chemischer Gassensoren (1), in mehreren Meßkammern (2) montiert. Eine aktive Probenahme erfolgt durch Pumpen (4) und Umschalten (3) zwischen Analytgas und Referenzgas. Das Referenzgas wird in der Abbildung über einen Filter (5) erzeugt. (40, 50) stellt ein nachgeschaltetes Datenerfassungs- und Auswertesystem dar, in dem die Sensordaten weiterverarbeitet und zur quantitativen oder qualitativen Analyse eines Gasgemisches verwendet werden.

Claims (3)

1. Elektronische Nase aufgebaut als eine Kombination eines oder mehreren gleich- oder verschiedenartiger chemischer Gassensoren, die in einer oder mehreren gleich- oder verschiedenartigen Meßkammern zur Führung des zu analysierenden Gases montiert sind und die mit einer aktiven Probenahme durch Pumpen innerhalb des Gerätes oder mit einem geeigneten externen Probennahmesystem versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Gasbeaufschlagung der Sensoren in einem einmaligen, mehrmaligen oder kontinuierlichen Wechsel von Analytgas und Referenzgas konstanter Zusammensetzung erfolgt,
daß die Beaufschlagung der Sensoren mit Analytgas für eine Zeit erfolgt, die die Sensoren einen Gleichgewichtszustand erreichen läßt,
daß die Beaufschlagung der Sensoren mit Referenzgas für eine Zeit erfolgt, die entweder keinen vollständigen Gasaustausch innerhalb des Gasführungssystems erlaubt und damit die Sensoren keinen Gleichgewichtszustand erreichen läßt oder die Sensoren aufgrund ihres langsamen Ansprechverhaltens keinen Gleichgewichtszustand erreichen läßt,
daß die Sensorsignale in einem nachgeschalteten Datenerfassungs- und Auswertesystem weiterverarbeitet werden und zur quantitativen oder qualitativen Analyse eines Gasgemisches verwendet werden.

2. Elektronische Nase gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzgas aus dem Analytgas über ein integrierten oder externen Filter gewonnen wird oder aus einem Gasvorrat konstanter Zusammensetzung entnommen wird.

3. Elektronische Nase gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein vollständiges oder teilweises Evakuieren der Meßkammern das Analytgas auf geringeren Druck entspannt wird und als Referenzgas näherungsweise konstanter Zusammensetzung verwendet werden kann.