DE102005024394B4

DE102005024394B4 - Verfahren zur Konzentrationsmessung von Gasen

Info

Publication number: DE102005024394B4
Application number: DE102005024394.0A
Authority: DE
Inventors: Dr. Bahs Hans-Jürgen; Mladen Schlichte; Matthias Martens; Andreas Sürig; Dr. Diekmann Wilfried
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2025-05-28
Also published as: GB2426592B; CA2542799A1; GB0609787D0; US7559228B2; US20060266103A1; FR2886408A1; US20080034841A1; GB2426592A; US7287414B2; DE102005024394A1

Abstract

Verfahren zur Messung einer Gaskonzentration mit einem als Pellistor ausgebildeten thermischen Messelement, welches gepulst betrieben wird, wobei zwischen den Pulsen Ruhephasen mit weniger als 10 mW Leistungsaufnahme eingehalten werden, die mindestens halb so lang sind wie die Messphasen und wobei die Messphasen zwischen 50 ms und 3500 ms betragen und aus der Auswertung der Antwort des Messelementes auf mindestens einen einzelnen Puls ein Messwert der Gaskonzentration in der Umgebung des Messelementes gewonnen wird, indem über zugängliche elektrische Messgrößen transiente Zustände des thermischen Messelementes während des eingeprägten Pulses bestimmt werden, aus denen sich der Messwert der Gaskonzentration in der Umgebung des Messelementes ableiten lässt, wobei der Pellistor aufgeheizt wird, bis ein vorgegebener Widerstand erreicht wird, der Pellistor anschließend mittels einer Konstantwiderstandsregelung bei diesem vorgegebenen Widerstand betrieben wird, die zum geregelten Betrieb des Pellistors erforderlichen Strom- und Spannungswerte erfasst werden und aus diesen erfassten Werten stationäre Endwerte ermittelt werden, denen die erfassten Strom- und Spannungswerte zustreben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konzentrationsmessung von Gasen mit Hilfe von thermischen Messelementen.
Verfahren zur Messung der Gaskonzentration mit thermischen Messelementen sind an sich bekannt. In der Regel wird das thermische Verhalten des Messelementes beobachtet, indem elektrische Messgrößen ausgewertet werden. Das thermische Verhalten des Messelementes hängt dabei in unterschiedlicher Weise von der Konzentration verschiedener Gase in der Umgebung des Messelementes ab.
Es ist bekannt, derartige Verfahren mit sogenannten Pellistoren auszuführen, die teilweise katalytisch wirksam sind ( US 4,457,954 A , GB 2083630 A , US 4,583,070 A ). Beim katalytischen Messprinzip verwendet man üblicherweise zwei Pellistoren, wobei ein Pellistor katalytisch präpariert ist, während der zweite Pellistor diese katalytische Präparation nicht aufweist. Das für das nachzuweisende Gas charakteristische Verhalten der Widerstandsänderung des katalytisch präparierten Pellistors im Vergleich zum zweiten unpräparierten Pellistor kann mittels einer bekannten Widerstandsmessbrücke ausgewertet werden.
Verschiedene Betriebsverfahren wie Konstantstrom-, Konstantspannungs- oder Konstantwiderstandsverfahren sind an sich bekannt. Der Nachteil dieser Verfahren im kontinuierlichen Betrieb liegt in der hohen Leistungsaufnahme, die zwischen 250 und 700 mW betragen kann.
Die nachfolgenden Patentschriften US 4,861,557 A , DE 4330603 A1 und DE 3131710 A1 beschreiben Verfahren mit einer Pellistorbrücke. Die Nachteile derartiger Verfahren sind der erhöhte apparative Aufwand für zwei Messelemente, deren Ansteuerung in einem kontinuierlichen Betriebsmodus und der damit verbundene hohe Energiebedarf.
Es ist ein Verfahren mit einem geringeren Energiebedarf bekannt, bei dem der Nachweis brennbarer Gase mit nur einem Messelement erfolgt ( EP 0234251 A1 ). Nach diesem Verfahren wird kontinuierlich in zwei stationären Messphasen die Gaskonzentration bestimmt. Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, dass störende Umwelteinflüsse, wie z. B. Temperatur, Druck oder Feuchte, nicht kompensiert werden und der Energiebedarf für den Betrieb in zwei Messphasen immer noch sehr hoch ist.
Es ist bekannt, thermische Messelemente zyklisch zu betreiben, wobei sich drei unterschiedliche Betriebsphasen regelmäßig abwechseln ( DE 69020343 T2 ). Zuerst wird eine Heizphase durchlaufen, während der das Messelement auf einen vorgegebenen Widerstand erhitzt wird. Danach folgt eine Messphase, während der das Messelement auf einem konstanten Widerstandswert gehalten wird. Daran anschließend folgt eine Ruhephase, während der das Messelement auf einen Ruhewiderstand geregelt wird. Als Messelement wird eine Pt-Luftspule mit einem Drahtdurchmesser von 80 μm genannt. Aus diesem Grund wird die Arbeitstemperatur des Widerstandselementes so gewählt, dass die Solltemperatur der Pt-Wendel im Bereich von 570°C bis 1100°C liegt. Die Benutzung von Pellistoren wurde dagegen verworfen, vor allem wegen der thermischen Trägheit der Pellistorperlen und der begrenzten Langzeitstabilität. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, dass bei derart hohen Betriebstemperaturen auch die Pt-Luftspulen eine zu geringe Langzeitstabilität aufweisen und mit der hohen Betriebstemperatur auch eine verhältnismäßig hohe Leistungsaufnahme verbunden ist.
Aus der DE 69030320 T2 ist ein Verfahren zur Messung einer Gaskonzentration mit mindestens einem thermischen Messelement bekannt, welches gepulst betrieben wird, wobei die Antwort des Messelements auf mindestens einen einzelnen Puls aufwertet wird, um eine Messwert der Gaskonzentration der Umgebung des Messelements zu gewinnen. Hierzu werden die Zustände des thermischen Messelementes während des eingeprägten Pulses über zugängliche elektrische Messgrößen bestimmt.
Es ist weiterhin bekannt, sich zur Bestimmung des Anteils von brennbaren Gasen in einem Gasgemisch sowie zu deren Klassifizierung nach Gasklassenfaktoren der Aufprägung einer Anregungsfunktion und Auswertung der Antwortfunktion zu bedienen ( DE 4311605 C1 ). In Abhängigkeit von der gewählten Funktion kann sich ein hoher Regelungs- und Auswerteaufwand ergeben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, das es mit geringem Aufwand ermöglicht, mit möglichst wenig Energie Gaskonzentrationsmessungen durchzuführen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren nach Anspruch 1. Die Ansprüche 2 bis 15 geben vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens an.
Die Erfindung geht davon aus, dass es möglich ist, thermische Messelemente pulsweise mit Energie zu versorgen und aus der Auswertung der Antwort des Messelementes auf den einzelnen eingespeisten Puls einen Messwert der Gaskonzentration in der Umgebung des Messelementes zu gewinnen. Dazu werden über zugängliche elektrische Messgrößen transiente Zustände des thermischen Messelementes während eines eingeprägten Pulses bestimmt, bevor ein stabiler Endwert der jeweiligen Messgröße erreicht wird. Die Messung erfolgt vorzugsweise periodisch.
Unter transienten Zuständen thermischer Messelemente im Sinne der Erfindung sind in erster Linie physikalische oder chemische Eigenschaften der thermischen Messelemente zu verstehen, die kurzzeitig auftreten können, wenn sich thermische Messelemente nicht im thermischen Gleichgewicht befinden. Das ist beispielsweise in zeitlicher Nähe zu Änderungen einer eingeprägten Leistung der Fall, wenn diese Änderungen so schnell erfolgen, dass quasistationäre Zustandsänderungen im Volumen der thermischen Messelemente praktisch ausgeschlossen sind. Insbesondere bei einer pulsweisen Energieeinspeisung ist das der Fall.
Bedingt durch die technische Weiterentwicklung der katalytischen Pellistorperlen hat sich deren Stabilität der Empfindlichkeit gegenüber dem früheren Stand der Technik deutlich verbessert. Darüber hinaus sind inzwischen Pellistoren bekannt, deren thermische Masse so klein ist, dass sie für Transientenmessungen mit kurzen Zeitkonstanten geeignet sind. Das erfindungsgemäße Verfahren kann darüber hinaus auch mit anderen gassensitiven thermischen Messelementen ausgeführt werden.
Das thermische Messelement kann vorteilhafterweise ein katalytisch aktiver Pellistor sein. Dieser enthält in der katalytischen Schicht Katalysatoren wie beispielsweise Rh, Pt, Pd oder andere katalytisch wirksame Elemente oder Elementverbindungen bzw. Kombinationen daraus. Vorteilhafte Trägermaterialien, die der Aufnahme der Katalysatoren dienen, sind Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Magnesiumoxid oder andere Trägersubstanzen beziehungsweise Mischungen daraus. Es hat sich gezeigt, dass mit Pellistoren, die die vorgenannten Materialien enthalten, eine katalytische Umsetzung nachzuweisender Gase bereits bei einer Temperatur zwischen 100 und 570°C erfolgen kann. Das ist ein entscheidender Vorteil, was Langzeitstabilität und Energieverbrauch angeht.
Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein katalytisch aktiver Pellistor vorzugsweise immer dann einzusetzen sein, wenn eine chemische Umsetzung des Messgases zu einer Widerstandsänderung des thermischen Elementes führen soll.
Das thermische Messelement kann jedoch auch ein katalytisch inaktiver Pellistor sein. Vorzugsweise wird dieser inaktive Pellistor für die Messung ebenfalls auf eine Temperatur zwischen 100 und 570°C geheizt.
Ein katalytisch inaktiver Pellistor wird vorzugsweise immer dann einzusetzen sein, wenn thermische Eigenschaften des Messgases zu einer Widerstandsänderung des thermischen Elementes führen sollen, ohne dass eine katalytische Umsetzung erforderlich ist. Vorteilhafterweise kann das thermische Element auch in einer Kombination eines katalytisch aktiven mit einem inaktiven Pellistor sein, die temporär auf eine Temperatur zwischen 100 und 570°C geheizt werden. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren mit den meisten thermischen Messelementen, also beispielsweise mikrostrukturierten Elementen, Pt 100 oder Luftspulen, deren messbarer Effekt darin besteht, dass eine Temperaturänderung zu einer Änderung des elelektrischen Widerstandes führt, ausführbar.
Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur Messung einer Gaskonzentration mit genau einem als Pellistor ausgebildeten thermischen Messelement, welches gepulst betrieben wird, wobei zwischen den Pulsen Ruhephasen mit weniger als 10 mW Leistungsaufnahme eingehalten werden, die mindestens halb so lang sind wie die Messphasen und wobei die Messphasen zwischen 50 ms und 3500 ms betragen und aus der Auswertung der Antwort des Messelementes auf mindestens einen einzelnen Puls ein Messwert der Gaskonzentration in der Umgebung des Messelementes gewonnen wird, indem über zugängliche elektrische Messgrößen transiente Zustände des thermischen Messelementes während des eingeprägten Pulses bestimmt werden, aus denen sich der Messwert der Gaskonzentration in der Umgebung des Messelementes ableiten lässt, wobei der Pellistor aufgeheizt wird, bis ein vorgegebener Widerstand erreicht wird, der Pellistor anschließend mittels einer Konstantwiderstandsregelung bei diesem vorgegebenen Widerstand betrieben wird, die zum geregelten Betrieb des Pellistors erforderlichen Strom- und Spannungswerte erfasst werden und aus diesen erfassten Werten stationäre Endwerte ermittelt werden, denen die erfassten Strom- und Spannungswerte zustreben. In der Messphase (Dauer T_mess) wird eine für den Messbetrieb des thermischen Messelementes erforderliche variable elektrische Leistung P_mess eingespeist. In der Ruhephase (Dauer T_ruhe) wird eine für den Ruhebetrieb des thermischen Elementes erforderliche variable oder konstante elektrische Leistung P_ruhe eingespeist. Es gilt immer P_ruhe < P_mess und vorteilhafterweise T_ruhe > 0,5·T_mess. Es können auch deutlich längere Ruhephasen eingeschoben werden, um Energie einzusparen.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aber gerade darin, dass genau ein einzelnes thermisches Messelement, in Form eines Pellistors mit einer einzelnen Perle, ausreicht, um Umgebungseinflüsse zu kompensieren und sicher vom Einfluss des eigentlichen Zielgases, dessen Konzentration bestimmt werden soll, zu entkoppeln.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1 einen zur Ausführung des Verfahrens geeigneten Pellistor,
2 einen U-I-Verlauf eines erfindungsgemäß betriebenen Pellistors,
3 einen U-t-Verlauf eines erfindungsgemäß betriebenen Pellistors,
4 einen I-t-Verlauf eines erfindungsgemäß betriebenen Pellistors.
1: Ein zur Ausführung des Verfahrens geeigneter Pellistor umfasst eine Platinwendel 1, auf der sich eine katalytisch beschichtete Perle 2 befindet. Die Platinwendel 1 ist mit Kontaktstiften 3 verbunden, die durch einen Sockel 4 führen.
2 zeigt einen U-I-Verlauf im Kennlinienfeld eines erfindungsgemäß betriebenen Pellistors, wie er während eines Pulses durchlaufen wird. Vor dem Puls, in der Ruhephase, wird der Pellistor mit I_ruhe versorgt. Dieser Strom reicht unter Umständen aus, den Widerstand des Pellistors und damit seine Temperatur zu ermitteln. Der am Ende der Ruhephase in Punkt A erreichte Widerstand wird mit R_kalt bezeichnet. Der senkrecht verlaufende Abschnitt F-A zeigt, dass während der Ruhephase eine Abkühlung des Pellistors erfolgt und die Spannung mit dem Widerstand bei konstant niedrigem I_ruhe sinkt.
Zu Beginn der Messphase wird ein konstanter Heizstrom I_max eingeschaltet, was im Kennlinienfeld einen Sprung von A nach B bedingt. Dieser Strom führt zu einer Erwärmung des Pellistors und damit zu einem Anstieg des elektrischen Widerstandes, verdeutlicht durch Abschnitt B-C.
Die Spannung ist schaltungstechnisch auf einen Maximalwert U_max begrenzt. Wenn dieser Maximalwert erreicht wird, ist gleichzeitig in Punkt C die während eines Pulses maximale Heizleistung erreicht. Die Temperatur und damit der Widerstand steigen jedoch weiter an. Dadurch nimmt bei konstanter Spannung U_max der Strom ab, bis in Punkt D ein vorgegebener Regelwiderstand R_heiß erreicht wird.
Durch eine Konstantwiderstandsregelung werden ab Punkt D der Strom und die Spannung so nachgeführt, dass der Widerstand des Pellistors konstant auf R_heiß gehalten wird. In dieser Phase kommt es zur Einstellung des thermischen Gleichgewichts des Pellistors mit seiner Umgebung. Dieser Prozess verläuft auf dem linearen Kurvenabschnitt D-F. Dieser Abschnitt schneidet die Kurvenschar K, K', welche die U-I-Charakteristik des Pellistors im quasistationären Betrieb in Abhängigkeit von der Zielgaskonzentration beschreibt. Die Einstellung des thermischen Gleichgewichts des Pellistors wird daher im Kennlinienfeld am Schnittpunkt des linearen Abschnitts D-F mit der zur jeweiligen Zielgaskonzentration gehörenden Kennlinie K, K' enden. In diesem Fall ist der stationäre Arbeitspunkt des Pellistors erreicht, der zu einer bestimmten Temperatur und Zielgaskonzentration gehört. Punkt E markiert einen derartigen Arbeitspunkt in Abwesenheit des Zielgases, Punkt E' markiert einen stationären Arbeitspunkt bei einer bestimmten Zielgaskonzentration. Mit dem Erreichen des stationären Zustandes kann die Messphase spätestens abgeschlossen werden und die Ruhephase erneut beginnen.
Der Kern dieses Ausführungsbeispieles besteht darin, dass mindestens ein thermisches Messelement aufgeheizt wird, bis ein vorgegebener Widerstand R_heiß erreicht wird, das thermische Messelement anschließend mittels einer Konstantwiderstandsregelung bei diesem vorgegebenen Widerstand betrieben wird, die zum geregelten Betrieb des thermischen Messelementes erforderlichen Strom- und Spannungswerte erfasst werden und aus diesen erfassten Werten stationäre Endwerte ermittelt werden, denen die erfassten Strom- und Spannungswerte zustreben.
Es ist problemlos möglich, den vorgegebenen Widerstand R_heiß, bis zu dessen Erreichen mindestens ein thermisches Messelement aufgeheizt wird, gasartspezifisch vorzuwählen. Somit kann die Art eines anstehenden Gases ermittelt werden, indem die Messung nacheinander mit unterschiedlichen vorgewählten Widerständen R_heiß durchgeführt wird.
Vorteilhafterweise kann die Messphase kürzer gehalten werden, wenn die den stationären Arbeitspunkt beschreibenden Größen durch Extrapolation bestimmt werden. Dabei finden zur Stützung der Extrapolation Messwerte Verwendung, die während der geregelten Phase nach Erreichen des Heißwiderstandes R_heiß gewonnen werden können.
In einer typischen Ausführung liegt die Dauer der Messphase T_mess zwischen 10 und 3500 ms und die Dauer der Ruhephase T_ruhe zwischen 50 ms und mehreren Sekunden. Besonders vorteilhaft sind Messphasen zwischen 100 und 1500 ms.
Vorteilhafterweise wird zur Ermittlung der stationären Endwerte eine exponentielle Extrapolation durchgeführt. Als Maß für die Konzentration eines zu bestimmenden Zielgases wird vorteilhafterweise die Differenz zwischen den stationären Endwerten von Strom (ΔI) und Spannung (ΔU) ermittelt, die sich ergibt, wenn eine Messung in Abwesenheit des Zielgases und eine Messung bei der zu ermittelnden Zielgaskonzentration durchgeführt wird.
3 und 4 zeigen die zum oben beschriebenen Zyklus gehörenden Spannungs- und Stromverläufe an einem erfindungsgemäß betriebenen Pellistor in Abhängigkeit von der Zeit. Der Einfachheit halber sind die Abschnitte B-C und C-D linear dargestellt. In der Praxis können jedoch alle mit endlichem Anstieg verlaufenden Kurvenabschnitte auch Krümmungen aufweisen und in die erfindungsgemäße Bestimmung transienter Zustände einbezogen werden. Einen für die Auswertung besonders interessanten Bereich stellt der Abschnitt D-E bzw. D-E' dar. Die elektrischen Größen U und I nähern sich asymptotisch jeweils einem Endwert an, der den stationären Arbeitspunkt des Pellistors beschreibt. Aus der Lage dieses Arbeitspunktes lässt sich die Zielgaskonzentration bestimmen. Die dazu erforderlichen Messungen können beendet werden, wenn genügend Informationen bzw. Messwerte vorliegen, die eine Ermittlung des Arbeitspunktes durch Extrapolation erlauben.
Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind verschiedene Sonderfälle denkbar.
Bespielsweise kann der maximal eingespeiste Strom I_max gleich dem Messstrom sein. Dann erfolgt der Betrieb während des Pulses im Konstantstrom-Betrieb. Die für den Betrieb des thermischen Messelementes erforderliche Temperatur wird mit Hilfe eines konstanten Stromes erzeugt. Die Messgröße ist die Spannung, ihr Verlauf während der Messphase und der Endwert, der sich am Ende der Messphase einstellt. Dieser kann wiederum durch Extrapolation ermittelt werden.
In einem weiteren Sonderfall entspricht U_max der Messspannung. Dann erfolgt der Betrieb während des Pulses im Konstantspannungs-Betrieb. Die für den Betrieb des thermischen Messelementes erforderliche Temperatur wird mit Hilfe einer konstanten Spannung erzeugt. Die Messgröße ist der Strom, sein Verlauf während der Messphase und der Endwert, der sich am Ende der Messphase einstellt. Dieser kann wiederum durch Extrapolation ermittelt werden.
In einem dritten Sonderfall ist das thermische Messelement während der Ruhephase vollständig ausgeschaltet. Es finden keine Messungen statt.
Bei dem beschriebenen Verfahren werden als Messgrößen der Strom und/oder der Spannungsabfall an gassensitiven thermischen Messelementen, insbesondere an einem Pellistor, herangezogen, wobei deren Zeitverlauf erfasst wird. Daraus können abgeleitete Größen, wie z. B. der Widerstand, die Temperatur, die elektrische Heizleistung, Aufheiz- und Abkühlraten, eine chemische Heizleistung, ein Wärmewiderstand und andere physikalische Größen abgeleitet und in Auswertungen einbezogen werden.
Der zeitliche Verlauf der Strom- und Spannungskurven und die sich gegebenenfalls einstellenden Endwerte sind abhängig von Umgebungsbebedingungen wie Umgebungstemperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und der Gaszusammensetzung. Durch die Messung dieser zeitlichen Verläufe können gleichzeitig Informationen über die Gaszusammensetzung und die Umgebungsbedingungen gewonnen werden.
Das erfindungsgemäß als Transientenmethode zu bezeichnende Verfahren kann mit verschiedenen Auswerteverfahren realisiert werden. Wesentlich ist, dass die Auswertung der Antwort eines thermischen Messelementes auf einen eingespeisten Strom-Spannungs-Puls transiente Zustände des thermischen Messelementes erschließt, die gleichzeitig eindeutige Rückschlüsse auf eine herrschende Zielgaskonzentration und umgebungsbedingte Störgrößen zulassen.
Dadurch ist nur ein Messelement erforderlich, mit dem die eigentliche Messung und eine notwendige Kompensation von Störeinflüssen erfolgen kann. Es lassen sich mit einem Pellistor, der eine katalytisch beschichtete Perle mit einem Volumen von unter 2 mm³ aufweist, sehr gute Resultate bei einer Leistungsaufnahme von unter 80 mW erzielen, wobei durch Veränderung des Tastverhältnisses noch deutlich niedrigere mittlere Leistungsaufnahmen, beispielsweise unterhalb von 10 mW, realisiert werden können. Mit entsprechenden Materialkombinationen, beispielsweise Rh, Pt oder Pd als Katalysatoren und Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder Magnesiumoxid als Trägermaterialien, die der Aufnahme der Katalysatoren dienen, lassen sich für das wichtige Zielgas Methan an der Katalysatoroberfläche Umsetzungstemperaturen realisieren, die unter 570°C liegen. Die Messung erfolgt so schnell und setzt dabei so wenig Gas um, dass das Verfahren unabhängig von Transportvorgängen, also der Diffusion von Pro- und Edukten, wird.
Für eine Auswertung der aufgenommenen Kurvenverläufe können beispielsweise die Ableitungen der Strom- und Spannungskurven nach der Zeit, Integrale über die Zeit, Frequenzanalysen oder eine Bestimmung des Oberwellenanteils im Spektrum der aufgenommenen Kurven dienen.
Vorteilhafterweise können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Aktivitätsveränderungen bei einem katalytisch wirksamen thermischen Messelement, wie sie durch Alterungserscheinungen oder chemische Vergiftungen auftreten können, durch eine Ermittlung von Änderungen des transienten Verhaltens des thermischen Messelementes bestimmt werden.
Zur Erhöhung der Messgenauigkeit kann das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Lock-In-Verfahren kombiniert werden.

Claims

Verfahren zur Messung einer Gaskonzentration mit einem als Pellistor ausgebildeten thermischen Messelement, welches gepulst betrieben wird, wobei zwischen den Pulsen Ruhephasen mit weniger als 10 mW Leistungsaufnahme eingehalten werden, die mindestens halb so lang sind wie die Messphasen und wobei die Messphasen zwischen 50 ms und 3500 ms betragen und aus der Auswertung der Antwort des Messelementes auf mindestens einen einzelnen Puls ein Messwert der Gaskonzentration in der Umgebung des Messelementes gewonnen wird, indem über zugängliche elektrische Messgrößen transiente Zustände des thermischen Messelementes während des eingeprägten Pulses bestimmt werden, aus denen sich der Messwert der Gaskonzentration in der Umgebung des Messelementes ableiten lässt, wobei der Pellistor aufgeheizt wird, bis ein vorgegebener Widerstand erreicht wird, der Pellistor anschließend mittels einer Konstantwiderstandsregelung bei diesem vorgegebenen Widerstand betrieben wird, die zum geregelten Betrieb des Pellistors erforderlichen Strom- und Spannungswerte erfasst werden und aus diesen erfassten Werten stationäre Endwerte ermittelt werden, denen die erfassten Strom- und Spannungswerte zustreben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Pellistor als katalytisch wirksame Substanz mindestens eines der Elemente Rh, Pt oder Pd enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Pellistor als Trägermaterial mindestens eine der Substanzen Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder Magnesiumoxid enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Pellistor eine katalytisch beschichtete Perle mit einem Volumen von unter 2 mm³ aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Konzentration von Methan ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die maximale Temperatur, mit der der Pellistor betrieben wird, unter 570°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ermittlung der stationären Endwerte durch eine Extrapolation erfolgt, die sich auf Messwerte von Strom und/oder Spannung stützt, die während des Betriebes des Pellistors mittels Konstantwiderstandsregelung gewonnen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei zur Ermittlung der stationären Endwerte eine exponentielle Extrapolation durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 7 oder 8, wobei als Maß für die Konzentration eines zu bestimmenden Zielgases die Differenz zwischen den stationären Endwerten von Strom (ΔI) und Spannung (ΔU) ermittelt wird, die sich ergibt, wenn eine Messung in Abwesenheit des Zielgases und eine Messung bei der zu ermittelnden Zielgaskonzentration durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 7, 8 oder 9, wobei der vorgegebene Widerstand, bis zu dessen Erreichen mindestens der Pellistor aufgeheizt wird, gasartspezifisch vorgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Art eines anstehenden Gases ermittelt wird, indem die Messung nacheinander mit unterschiedlichen vorgewählten Widerständen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei als Maß für die Konzentration eines zu bestimmenden Zielgases Parameter verwendet werden, die aus der Auswertung aufgenommener Kurvenverläufe gewonnen werden, wobei zur Auswertung Ableitungen der Strom- und Spannungskurven nach der Zeit, Integrale über die Zeit oder Frequenzanalysen, oder eine Bestimmung des Oberwellenanteils im Spektrum der aufgenommenen Kurven, ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei als Maß für die Konzentration eines zu bestimmenden Zielgases aus Strom- und Spannungsmessungen abgeleitete Größen herangezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei Aktivitätsveränderungen bei einem katalytisch wirksamen Pellistor durch eine Ermittlung von Änderungen des transienten Verhaltens des Pellistors bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Auswertung der Messwerte mit einem Lock-in-Verfahren kombiniert wird.