Institutsleiter

Prof. Dr.-Ing.
Stefanos Fasoulas

Stellvertreter

Prof. Dr.-Ing. Sabine Klinkner

Prof. Dr. rer. nat. Alfred Krabbe

Sekretariat
Prof. Fasoulas

Larissa Schunter

Sekretariat
Prof. Klinkner

Annegret Möller

Sekretariat
Prof. Krabbe

Barbara Klett

Administration

Dr. Thomas Wegmann

 


Institut für Raumfahrtsysteme
Pfaffenwaldring 29
70569 Stuttgart

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Fax +49 711 685-63596

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IRS-Arbeitsgruppe entwickelt flexiblen Sauerstoffsensor

10. April 2014; Martin Eberhart (eberhart@irs.uni-stuttgart.de)

Das IRS setzt Sauerstoffsensoren im Moment zum Beispiel auf Forschungsraketen ein, um in der WADIS-Mission die Atmosphärenzusammensetzung in großen Höhen zu bestimmen. Die bisherigen Sensoren sind allerdings aufgrund des keramischen Elektrolyten steif und starr.

In der Arbeitsgruppe Diagnostik hochenthalper Strömungen wurde jetzt ein vielversprechechender Prototyp
entwickelt, der ein flexibles Sensorelement beinhaltet. Martin Eberhart und Dr. Stefan Löhle gelang es,
mittels eines Lasers Platinelektroden auf einem weichen, biegsamen Elektrolyten anzubringen. Diese
Elektroden sind ein Grundelement der Sensoren. Zwischen ihnen wird eine elektrische Spannung angelegt, die dann Sauerstoffionen durch den Elektrolyten pumpt. Dieser Vorgang ist abhängig vom Sauerstoffdruck und der fließende Strom wird als Signal gemessen. Erste Versuche zeigen, dass der neue Sensor an Luft im Bereich von etwa 0.5 bis 50mbar funktioniert und eine auswertbare Kennlinie zeigt (Bild 1).

  

Die Reaktion auf Druckänderungen erfolgt dabei ohne nennenswerte Verzögerung (Bild 2).


Da die Elektroden und damit auch die Sensorsignale sehr klein sind, ist zu erwarten, dass bei zukünftigen Versionen der messbare Druckbereich noch ausgedehnt werden kann. Großformatige, flexible Sensorelemente lassen sich dann auch auf gewölbten Oberflächen anbringen, um dort die lokalen Sauerstoffkonzentrationen zu bestimmen. Beispiele dafür sind etwa Brennkammerwände oder Turbinenschaufeln. Das ist noch etwas Zukunftsmusik: Auch die gesamte Infrastruktur, die zur Sauerstoffmessung notwendig ist, muss an die biegsamen Elemente angepasst werden.