Sensoren für Industrie-Öfen und Trockner: Feuchtesensor misst auch im heißen Ofen

Temperaturschwankungen und Störwerte sowie Störgase in industriellen Öfen und Trocknern verfälschen häufig die Messwerte von Sensoren. Messtechniker der Universität des Saarlandes haben Sensoren entwickelt, die sich davon nicht hinters Licht führen lassen.

Feuchtesensor Bildquelle: © Oliver Dietze

Projektleiter Tilman Sauerwald (l.) und Forscher Henrik Lensch (r.) aus dem Team von Professor Andreas Schütze messen auch in heißen Öfen präzise Feuchtegehalte.

Lebensmittel in Back- und Garstraßen sind nur schwer punktgenau zuzubereiten, denn Temperaturschwankungen selbst sind immer ein verfälschender Störfaktor bei Feuchtemessungen. Ferner werden bei hohen Temperaturen Gase und Alkohol freigesetzt, die Feuchtegehaltsensoren altern lassen, sie in die Irre führen und sogar beschädigen. »Man spricht in den letzteren Fällen von einer Vergiftung des Sensors«, erklärt Projektleiter Tilman Sauerwald aus Pofessor Andreas Schützes Team von der Universität des Saarlandes. Diese »Vergiftung« macht die Prozesse ungenau, kurzlebig oder sehr teuer.

Das Team hat mit den Partner-Unternehmen Canway Technology und UST Umweltsensortechnik zusammen ein Sensorsystem entwickelt, das Trocknungs-, Back- und Garprozesse besonders präzise überwacht und die Produktqualität verbessert sowie den Energieverbrauch senkt. Auch Holz, Textilien, Beschichtungen, sowie sonstige Materialien die in Industrieordnern getrocknet werden, profitieren von hitze- und gasbeständigen Feuchtesensoren.

Das von den Forschern entwickelte Sensorsystem ist weitgehend immun gegen extreme Hitze, Störwerte und Störgase und ermittelt den Feuchtegehalt von Ofen- oder Trocknerluft sehr genau. »Es kommt ein spezieller Keramiksensor in Kombination mit einem so genannten fourierbasierten Impedanzspektrometer zum Einsatz. Damit erreichen wir eine hohe Messdynamik und gute Auflösung über einen großen Temperaturbereich«, erläutert Henrik Lensch, Wissenschaftler in Professor Schützes Team.

Die Forscher bestimmen bei verschiedenen Frequenzen die Impedanz, die Kapazität und sowie ein Spektrum zahlreicher weiterer Messwerte. »Die so erhaltenen Spektraldaten wertet das System modellbasiert aus«, erklärt Sauerwald. Anhand von Modellen zieht die Auswerteeinheit Rückschlüsse und extrahiert die Parameter, die von der Feuchte beeinflusst werden.

Dabei identifiziert sie Störsignale, die nichts mit der Feuchte zu tun haben, und filtert sie heraus. Auch Fehlerzustände kann das Sensorsystem auf diese Weise erkennen.