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Sensorik Neue Sensoren erkennen Schwelbrand bei Kabeln

| Redakteur: Jan Vollmuth

Feuer entstehen häufig durch schmorende Elektrokabel. Eine neuartige Sensortechnologie hilft solche Schwelbrände frühzeitig zu entdecken, indem sie die Kunststoff-Ausdünstungen überhitzter Isolierkabel analysiert.

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(Bild: KIT/HsKA)

Wissenschaftler am KIT und der Hochschule Karlsruhe sind maßgeblich an der Einwicklung der Hybrid-Sensoren beteiligt, die Messprozesse und deren informationstechnologische Auswertung kombinieren.

Die Sensoren können auch Störgase wie zum Beispiel Propen oder Kohlenmonoxid erkennen und somit Fehlalarme ausschließen. Möglich wird dies, weil die Hybrid-Sensoren nicht nur über einen Gas detektierenden Sensorchip, sondern auch über Rechenleistung und Algorithmen für die Auswertung der Messdaten verfügen. „Die Kombination des intelligenten Auswertungsverfahrens mit der physikalischen Messung ist Kern der Entwicklung“, erläutert Dr. Hubert Keller, Projektleiter Simulation und Messtechnik am Institut für Angewandte Informatik des KIT.

Äußerst empfindlich

Die sehr empfindlichen und dadurch höchst zuverlässigen Hybrid-Sensoren könnten die Sicherheit in Kabelschächten erhöhen. Ihre Fähigkeit, Gasgemische aufzuspüren und Einzelgas-Konzentrationen zu bestimmen, ließe sich aber auch nutzen, um in der Lebensmittelüberwachung giftige Schimmelpilzgase nachzuweisen, um in Düngemittelsilos vor dem Auftreten explosiver Gase zu warnen oder um Leckagen an Erdgasleitungen zu entdecken. „Hybrid-Sensoren lassen sich universell als einzelnes Sensorsystem oder als Netzwerk und auch kombiniert mit klassischen Sicherheitsansätzen wie Infrarotkameras einsetzen“, betont Keller.

„Für die Entwicklung des Sensors nutzen wir den Effekt, dass vielerlei Gase in Abhängigkeit der Temperatur ganz unterschiedlich mit gassensitiven Metalloxiden reagieren“, sagt Professor Dr. Heinz Kohler vom Institut für Sensorik und Informationssysteme (ISIS) an der Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft. „Auf diesem Effekt haben wir einen eigenbeheizten, temperaturgeregelten Sensorchip mit vier Einzelsensoren - Sensorarray - aufgebaut.“ Das Sensorarray wird zyklisch erhitzt und wieder abgekühlt und liefert bei simultaner Messung des elektrischen Widerstands oder des Leitwertes vier verschiedene, spezifische Leitwert-Signaturen, deren Auswertung Aufschluss über die Zusammensetzung und Konzentration des Gases gibt. In der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Sensors & Transducers Journal berichten die Wissenschaftler über ihre zukunftsweisende Forschung zur Hybrid-Sensortechnologie.

Verfahren zweimal ausgezeichnet

Die Verschmelzung von Sensortechnologie und Analysemethode haben die Informatiker und Mathematiker des KIT und die Wissenschaftler der Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft sowie zwei Industriepartner im Zuge des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über drei Jahre mit rund 1,3 Millionen Euro geförderten Projekts Hybrid-Sensor-Plattform entwickelt. Das weltweit beachtete Verfahren wurde bereits zweimal auf internationalen Konferenzen mit einem Best Paper Award für herausragende Forschungsbeiträge ausgezeichnet. (jv)

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