Methodische und technische Grundlagen zur Messung von geruchsaktiven Gasen durch Nutzung eines Multigas-Sensorsystems

Abstract

Die Technik der Chemosensoren bietet ein breites Anwendungsspektrum im Bereich der Gaserfassung. Selektive Chemosensoren werden häufig als sicherheitstechnologische Überwachung für schädliche Gase, aber auch als Detektion von Verunreinigungen in Reinstoffen eingesetzt.<br /> Die Kombination nicht selektiver Chemosensoren zu einem Sensorarray ermöglicht, durch das Prinzip der Mustererkennung, eine Gasklassifizierung verschiedener Gaskompositionen. In dieser Arbeit wurde ein theoretisches Konzept entwickelt, welches die notwendigen Bedingungen und das Vorgehen für eine erfolgreiche elektronische Geruchsmessung, mittels beschichteter und nicht selektiver QMB-Sensoren enthält.<br /> Um das Reaktionsverhalten sowie die analytischen Eigenschaften der QMB-Sensoren auf verschiedene Geruchssubstanzen zu analysieren, wurde eine automatische Referenzgasmischanlage konzipiert, mit dessen Hilfe eine effiziente Methode zur Musteranalyse erarbeitet werden konnte, welche anschließend erfolgreich in ein „Geruchserfassungsgerät“ implementiert wurde.<br /> Des Weiteren wurde die Relevanz des Geruchmessverfahrens der Olfaktometrie herausgearbeitet. Erst durch eine Kalibration der Sensordaten mit den „echten“ Geruchswerten, welche nur durch die Olfaktometrie bestimmbar sind, lässt sich der Geruch elektronisch detektieren. Das Verfahren der Olfaktometrie basiert auf der Verwendung von menschlichen Probanden, welches die Bestimmung der „echten“ Geruchswerte ermöglicht, aber dementsprechend mit einer hohen Messunsicherheit behaftet ist. Diesen Messfehler galt es basierend auf der DIN-Norm EN 13725 „Bestimmung der Geruchsstoffkonzentration mit dynamischer Olfaktometrie“, durch eine Monte-Carlo-Simulation abzuschätzen. Durch die Simulationsergebnisse wurden die Parameter, welche den Fehler einer olfaktometrischen Messung beeinflussen, bestimmt.<br /> Der letzte Teil der Untersuchungen beschäftigt sich mit der praktischen Umsetzung des theoretischen Konzeptes. Hierzu wurden mehrere künstlich erzeugte Geruchsklassen olfaktometrisch und mit Hilfe des Geruchserfassungssystems OdourVector vermessen. Das Ergebnis zeigt eine Korrelation zwischen dem Sensorsignal und den Geruchswerten und bestätigt die theoretischen Annahmen zur Durchführung einer Geruchsmessung. <br /> Ferner wurden weitere Praxisversuche vorgenommen, um unter anderem die Langzeitstabilität einer Geruchsüberwachung zu verifizieren.