Photometrische Staubmessung

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Optischer Feinstaubsensor für geringe Staubkonzentrationen. Messverfahren mit Streulicht.

Die photometrische Staubmessung ist ein Verfahren zur Bestimmung von Schwebstaub und Staubemissionen. Messgeräte, die nach diesem Prinzip arbeiten, erfassen entweder die Abschwächung eines Lichtstrahls (Extinktion) oder dessen Streuung.[1][2] Ein Vorteil der optischen Verfahren liegt in der quasi verzögerungsfreien Ausgabe des Messergebnisses.[3]

Verfahrensbeschreibung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zur Messung der Lichtschwächung eines staubbeladenen Abgases wird ein Lichtstrahl, der mittels eines teildurchlässigen Spiegels geteilt wird, teilweise durch das Abgas geleitet. Der andere Teil des Lichtstrahls durchleuchtet eine staubfreie Referenzstrecke. Die Abschwächung des durch den Abgasstrom geleiteten Lichtstrahls im Vergleich zu dem Lichtstrahl, der die staubfreie Referenzstrecke durchleuchtet, ist gemäß Lambert-beerschen Gesetz ein Maß für den Staubgehalt des Abgases. Die Kalibrierung des Messgeräts erfolgt am Einsatzort, indem einer bestimmten Extinktion die entsprechende Staubbeladung zugeordnet wird.[3]

Die Messung kann sowohl in situ als auch mit extraktiver Probenahme ex situ erfolgen.[1] Die optischen Eigenschaften des zu messenden Staubs sollten bekannt sein. Eine möglichen Abschwächung des Lichtstrahls durch das Trägergas wird in der Praxis durch die Auswahl einer geeigneten Wellenlänge, wie dem Einsatz von Infrarotlicht, begegnet.[4]

Ist die Staubkonzentration im Gas so gering, dass das durchleuchtende Licht nahezu ungehindert transmittieren kann, so werden Messgeräte eingesetzt, die nach dem Prinzip der Streulichtmessung (Tyndall-Effekt) arbeiten.[1] In einem genügend großen Beobachtungswinkel, der beispielsweise 15°,[5] aber auch bis zu 90°[6] betragen kann, ist ein Detektor angebracht, der das gestreute Licht erfasst. Vergleichbar der Transmissionsmessung wird der Lichtstrahl geteilt, um die Alterung der Lichtquelle als Fehlerquelle auszuschließen.[1]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Karl-Wilhelm Bühne: Untersuchungen über die Richtungsabhängigkeit von fotoelektrischen Rauchdichtemessgeräten. In: Staub – Reinhalt. Luft. 31, Nr. 7, 1971, ISSN 0949-8036, S. 285–290.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d Franz Joseph Dreyhaupt (Hrsg.): VDI-Lexikon Umwelttechnik. VDI-Verlag Düsseldorf 1994, ISBN 3-18-400891-6, S. 1118–1119.
  2. Günter Baumbach: Luftreinhaltung. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2. Auflage 1992, ISBN 3-540-55078-X, S. 220–222.
  3. a b VDI 2066 Blatt 4:1989-01 Messen von Partikeln; Staubmessung in strömenden Gasen; Bestimmung der Staubbeladung durch kontinuierliches Messen der optischen Transmission (Particulate matter measurement; measurement of particulate matter in flowing gases; determination of dust load by continuous; measurement of optical transmission). Beuth Verlag, Berlin, S. 2.
  4. VDI 2066 Blatt 4:1989-01 Messen von Partikeln; Staubmessung in strömenden Gasen; Bestimmung der Staubbeladung durch kontinuierliches Messen der optischen Transmission (Particulate matter measurement; measurement of particulate matter in flowing gases; determination of dust load by continuous; measurement of optical transmission). Beuth Verlag, Berlin, S. 3.
  5. VDI 2066 Blatt 6:1989-01 Messen von Partikeln; Staubmessung in strömenden Gasen; Bestimmung der Staubbeladung durch kontinuierliches Messen des Streulichtes mit dem Photometer KTN (Particulate matter measurement; measurement of particulate matter in flowing gases; determination of dust load by continuous measurement of scattered light with the photometer KTN). Beuth Verlag, Berlin, S. 4.
  6. Wilhelm Dunkhorst, Hubert Lödding, Wolfgang Koch: Streulichtfotometrisches Messverfahren für den zeitlichen Verlauf der PM10- und PM2,5-Konzentration in der Außenluft. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 68, Nr. 5, 2008, ISSN 0949-8036, S. 197–201.