Ultraschallanalytik von Gasen

Bis heute gibt es keinen einfachen Sensor zur direkten Echtzeitmessung der Konzentration in Gasgemischen. Zwar gibt es eine Vielzahl an verschiedenen Sonden zur Gasmessung, jedoch sind diese meist auf ein Gas beziehungsweise auf eine Gruppe von Gasen beschränkt. So ist es zum Beispiel mit einer Lambdasonde nur möglich, Sauerstoff zu messen, während Metalloxid-Halbleitergassensoren lediglich für bestimmte brennbare Gase geeignet sind. Auch ist es möglich, eine Vielzahl verschiedener Gase mittels eines Gaschromatografen zu untersuchen, jedoch benötigt diese Messung einige Zeit, so dass die Konzentrationsbestimmung nicht in Echtzeit erfolgt. Außerdem sind solche Analysegeräte meist sehr groß und teuer, was den mobilen Einsatz oder die Integration in chemische Anlagen erschwert. Andererseits  bietet die Firma Karl Deutsch aus Wuppertal ein Ultraschall-Messgerät zur Konzentrationsmessung in Flüssigkeiten an. Jedoch wird hier die Schallgeschwindigkeit mittels Laufzeitmessung bestimmt, was zwar in Flüssigkeiten aufgrund der hohen Schallgeschwindigkeit weniger problematisch ist, in Gasen jedoch zum Erreichen einer gewissen Empfindlichkeit eine Mess­strecke von einigen Metern erfordert. Ein Ausweg fand sich in der Messung der Phasenverschiebung von Ultraschallsignalen. Sie ergibt ein Maß für den Grad der Verzögerung des Empfangssignals gegenüber dem Sendesignal und erlaubt das kontinuierliche Senden der Ultraschallwelle, wodurch der Abstand auch bei hoher Empfindlichkeit auf wenige Millimeter reduziert werden kann.