Resonante photoakustische Zellen zum laserbasierten Methannachweis

In dieser Arbeit wurde ein photoakustisches Sensorsystem zur Methandetektion untersucht. Im Fokus stand ein spezielles Zellendesign, die sogenannte T-Zelle, eine Anordnung aus zwei senkrecht zueinanderstehenden Zylinderresonatoren. Es wurden unterschiedliche Designs von T-Zellen und der Einfluss auf das Sensorverhalten ermittelt. Für die Anregung wurde ein DFB-Interband-Cascade-Laser mit einer Wellenlänge von 3270 nm verwendet. Ein MEMS-Mikrofon diente als Detektor des photoakustischen Signals. Untersucht wurden sechs T-Zellen mit unterschiedlichen Zylindergeometrien. Mit den T-Zellen ist eine kompakte Bauweise, wie es z.B. für die Anwendung eines Leck-Detektionssystems wichtig ist, möglich. Die erreichten Detektionsgrenzen liegen unter dem Methangehalt in Luft von 1,8 ppm.

In this work a photoacoustic sensor system for methane detection was investigated. The focus was on a special cell design, the so-called T-cell, an arrangement of two cylindrical resonators arranged perpendicular to one another. Different designs of T-cells and the influence on the sensor performance were determined. A DFB interband cascade laser with a wavelength of 3270 nm was used for the excitation. A MEMS microphone served as a detector of the photoacoustic signal. Six T-cells with different cylinder geometries were examined. With the T-cells, a compact design is possible, as it is important for example for a leak detection system. The detection limits achieved are below the methane content in air of 1.8 ppm.