Nyt sensorsystem forbedrer pålideligheden af ​​fugtmålinger ved høje temperaturer

Et nyt sensorsystem udviklet i Saarbrücken, Tyskland kan ikke kun nøje kontrollere tørreprocesser i industrielle ovne, men kan levere pålidelige luftfugtighedsmålinger selv ved høje temperaturer og ved tilstedeværelse af andre baggrundsdampe. Professor Andreas Schütze, projektleder Tilman Sauerwald og deres forskerhold ved Saarland University har sammen med partnervirksomheder udviklet et sensorsystem, der præcist overvåger industriel tørring, bage- og madlavningsprocesser. Det nye system forbedrer produktkvaliteten, optimerer produktionsprocessen og sænker procesenergibehovet. Projektet har modtaget støtte fra Forbundsministeriet for Uddannelse og Forsknings prioriterede finansieringsprogram "KMU-Innovativ", der fremmer innovativ teknologi i små og mellemstore virksomheder.

Ingeniørerne vil fremvise deres varmebestandige sensorsystem fra den 1. til den 5. april på dette års Hannover Messe (Hal 2, Stand B46).

Når mad bliver bagt eller dampet som en del af en industriel produktionsproces, det er vigtigt at holde godt øje med luftfugtigheden. Hvis brød eller bagværk mister for meget fugt eller mister det for hurtigt, de endelige produkter vil ikke have de nødvendige egenskaber. Hvis, på den anden side, du kan styre fugtigheden i ovnen præcist, croissanterne bliver perfekt luftige, og brødet får en lækker sprød skorpe. "Nøjagtig overvågning af luftfugtighed kan have en afgørende betydning for kvaliteten af ​​produkterne. At kende fugtniveauerne giver os mulighed for nøje at kontrollere temperatur og luftmængder under produktionsprocessen, og dermed også spare på energien, " siger professor Andreas Schütze fra Saarland University – en ekspert inden for sensor- og måleteknologi. Præcise målinger af fugtindhold er også kritiske ved tørring af træ, tekstiler og belægninger i industritørretumblere – især for at forhindre varmeskader på materialerne.

Ved fugtmålinger er det vigtigt, at temperaturudsving registreres præcist, da forkerte temperaturaflæsninger kan forfalske fugtdataene. Et andet problem, der skal løses, er det faktum, at andre gasser også frigives ved de høje tørretemperaturer, der bruges i industrielle ovne og tørretumblere. For eksempel, alkohol udsendes under bagningsprocessen, og adskillige flygtige forbindelser frigives, når maling eller belægninger tørres eller hærdes. Indtil nu, konventionelle fugtsensorer har kæmpet for at overvåge relative vanddampniveauer på grund af tilstedeværelsen af ​​disse andre stoffer i den varme luft. Og disse luftbårne forbindelser kan væsentligt forkorte sensorernes levetid eller endda beskadige dem. "I sådanne tilfælde, vi taler om at sensoren bliver forgiftet, " forklarer Tilman Sauerwald, seniorforsker i Schützes team. Når alle disse faktorer tages sammen, det forklarer, hvorfor de hidtil tilgængelige fugtmålesystemer har haft korte levetider og enten ikke har været særlig præcise eller meget dyre.

Måleteknologiske eksperter ved Saarland University har udviklet et sensorsystem, der kan bestemme fugtigheden i industrielle ovne og tørretumblere med meget høj nøjagtighed selv ved ekstreme temperaturer og ved tilstedeværelse af baggrundsinterferens fra andre gasser. Den anvendte måleteknologi er kompleks, men det gør langt mere end blot at registrere data om individuelle mængder. "Vi bruger en speciel keramisk sensor i kombination med et Fourier-transformationsimpedansspektrometer. Dette giver os mulighed for at foretage målinger på tværs af et stort dynamisk område og giver os fremragende opløsning over et bredt temperaturområde, " forklarer Henrik Lensch, en ph.d. elev i professor Schützes team.

Forskerne måler den elektriske impedans (dvs. den frekvensafhængige modstand til strømflow) ved forskellige frekvenser og beregner ud fra dette den ækvivalente modstand og ækvivalente kapacitansværdier samt et bredt spektrum af andre størrelser. "De resulterende spektrale data gennemgår derefter modelbaseret analyse, " forklarer Tilman Sauerwald. Analysatorenheden bruger matematiske modeller til at udtrække de parametre, der er relevante for fugtmålingerne. Analysatoren er i stand til at identificere og frafiltrere de interferenssignaler, der ikke har noget at gøre med fugtigheden. Ved at bruge denne tilgang, sensorsystemet kan også identificere, når der opstår en fejltilstand eller fejl.