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Querempfindlichkeiten
Der Einfluss von anderen Gasen auf das Messergebnis eines Analysators für eine spezifische Komponente wird als Querempfindlichkeit bezeichnet. Die Ursachen für diesen Messfehler können sehr unterschiedlicher Natur sein. Absolut selektive Gasanalysatoren, die nur auf eine Messkomponente ansprechen und andere Komponenten im Gasgemisch nicht berücksichtigen sind praktisch nicht verfügbar. Der Einfluss dieser Störgase muss für Vergleichszwecke quantifiziert werden. Die formale Berechnung der Querempfindlichkeit Q erfolgt gemäß:
Die Querempfindlichkeit ist also das Verhältnis zwischen den beiden Anzeigen des Störgases A₂ und des Messgases A₁, jeweils dividiert durch die eigenen Gaskonzentration c₁,₂ (Hengstenberg 1980). Q ist eine dimensionslose Größe, die lediglich für Vergleichszwecke genutzt wird. Die Selektivität S ist der Kehrwert der Querempfindlichkeit
Beispiel: Ein Gasanalysator erzeugt bei einer Konzentration c₁=10 Vol.-% eine Ausgangsspannung von 1 Volt. Ein Störkomponente mit der Konzentration c₂=100 Vol.-% liefert hingegen ein Ausgangsignal von 125mV. Die Querempfindlichkeit ist also:
Trägergasabhängigkeit
Eine andere Art der Querempfindlichkeit ist die Trägergasabhängigkeit der Kalibrierfunktion bei unterschiedlichen Begleitgasengasen. Im Gegensatz zur Querempfindlichkeit, die sich in Anwesenheit der Störgase im Nullpunkt zeigt, tritt die Trägergasabhängigkeit nur im Ausschlag auf. Im Normalfall wird die Kalibrierfunktion durch Zumischen von Grundgas (Nullgas) zum Messgas aufgezeichnet. In der späteren Anwendung sind jedoch auch andere Komponenten vorhanden. Durch diese Komponenten kann sich die Kalibrierfunktion durch physikalische Effekte verändern. Der bekannteste Effekt ist die Stoßbandenverbreiterung durch andere Gase, die zu einer Veränderung der Absorptionsverhältnisse in einem Fotometer führt. Liegen die Konzentrationen der Störkomponenten im ppm- Bereich vor, ist dieser Einflusseffekt vernachlässigbar klein. Steigen die Konzentrationen jedoch in den zweistelligen Volumen %-Bereich, kann dieser Effekt einen deutlichen Einfluss auf die Kennlinie haben. Ein typisches Beispiel ist die simultane CO₂ - und CH₄-Messung in einer Biogasanlage. Werden die Kalibrierkurven für die CO₂ - und CH₄-Sensoren jeweils in Stickstoff als Nullgas ermittelt, so erhält man für ein reales Biogasgemisch deutliche Abweichungen. Die Kalibrierung sollte daher auch in der praktisch vorkommenden Matrix erfolgen, um diese Fehlereinflüsse ausschließen zu können. Die Abbildung zeigt das Verhalten für eine Zumischung bei unterschiedlichen Konzentrationsverhältnissen:
Autor: Gerhard Wiegleb, »Gasmesstechnik in Theorie und Praxis (Messgeräte, Sensoren, Anwendungen)« veröffentlicht von Springer