Photoakustischer Low-Cost CO2-Sensor für Automobilanwendungen

Abstract

Die Einführung des Kühlmittels R744 für Klima-Systeme im Automobilbereich erfordert zukünftig einen zuverlässigen und kostengünstigen CO2-Sensor. Die Hauptfunktion des Sensors ist die Überwachung des Kühlsystems und im Falle einer Leckage die Meldung eines Fehlers. Es wird ein photoakustischer CO2-Sensor präsentiert, der durch seinen miniaturisierten und robusten Aufbau die technischen Bedingungen für den Einsatz im Automobil erfüllt. Der Sensor arbeitet im akustisch nicht-resonanten Betriebsmodus und nutzt eine breitbandige IR-Quelle. Die Detektion des photoakustischen Signals findet mit einem MEMS-basierten Mikrofon statt. Der Sensor kann des Weiteren als Luftqualitätssensor für den Fahrzeuginnenraum eingesetzt werden. Beide Messbereiche werden somit von nur einem Sensor abgedeckt, welcher dadurch das von Automobilherstellern anvisierte Preisziel erreicht

Development of an Indirect Photoacoustic Sensor Concept for Highly Accurate Low-ppm Gas Detection

“…Allan Deviation measurements provided a theoretical limit of detection of 3.14 ppm, with an integration time of 5.2 × 10 3 s. Gas concentrations of up to 4 ppm were measured. In previous work [4], the resistance welding approach was used to seal the gas in TO housing and long measurement times were used to measure the minimum gas concentration of 250 ppm. In a related work [5], up to 100 ppm CO 2 was detected.…”

“…The attenuation of light due to radiation absorption between the optical source and the reference chamber was used to infer the gas concentration. The performance of this device is compared to similar state-of-the art concepts [4,5].…”

Anodically Bonded Photoacoustic Transducer: An Approach towards Wafer-Level Optical Gas Sensors

“…As a result, the exposition to harsh environments or the need for non-standard manufacturing processes is limited to a minimum. Earlier studies with pressure or sound transducers directly encapsulated in the gas-filled cell, either needed to use non-standard low-temperature encapsulation processes in gas bias atmospheres individually manufactured samples or harsh process environments [25][26][27][28][29].…”