Tragbares Feinstaubmessgerät

Fidas^® Frog kommuniziert per WLAN mit seinem kabellosen Bedienpanel (Tablet). Dadurch wird eine Durchführung von Messungen mit einem Abstand zwischen dem eigentlichen Messort und dem Bediener des Fidas^® Frog ermöglicht, z. B. an schlecht zugänglichen Messstellen. Dieses Konzept erlaubt weiterhin auch die Einbindung eines oder mehrerer Fidas^® Frog in ein vorhandenes Netzwerk und die Steuerung von einem zentralen PC aus, z. B. zur flächendeckenden Überwachung einer Produktionsstätte.

Fidas^® Frog verwendet die anerkannte Messtechnik der optischen Lichtstreuung am Einzelpartikel und ist mit einer LED-Lichtquelle mit hoher Lichtintensität (dpmin = 180 nm), hoher Lichtstabilität und langer Lebensdauer ausgestattet. Der Sensor und die Auswerteroutinen des Fidas^® Frog werden auch im vom TÜV/Umweltbundesamt für die Überwachung von PM_2,5 und PM₁₀ in der Außenluft zertifizierten Fidas^® 200 eingesetzt und wurden in umfangreichen Vergleichskampagnen gegen die gravimetrische Referenzmethode validiert. Durch die Implementierung dieser vielfach bewährten Technik und durch die umfangreichen Qualitätssicherungsmaßnahmen in der Fertigung (u. a. Vergleich jedes Fidas^® Frog mit einem zertifizierten Fidas^® 200), werden präzise und qualitätsgesicherte Messungen sichergestellt.

Die Kalibrierung der Messeinrichtungen kann mithilfe eines monodispersen Prüfaerosols jederzeit einfach und schnell vor Ort überprüft und gegebenenfalls justiert werden.

Der Fidas^® Frog arbeitet mit einem Volumenstrom von 1,4 l/min und ist mit Sensoren zur Erfassung der Umgebungsbedingungen, Temperatur, des Luftdrucks und der relativen Luftfeuchte ausgestattet.

Beim eigentlichen Aerosolsensor handelt es sich um ein optisches Aerosolspektrometer, das über die Streulichtanalyse am Einzelpartikel nach Lorenz Mie die Partikelgröße bestimmt. Die Partikel bewegen sich einzeln durch ein optisch abgegrenztes Messvolumen, das mit Weißlicht homogen ausgeleuchtet ist. Von jedem einzelnen Partikel entsteht ein Streulichtimpuls, der unter einem Winkel von 85° bis 95° erfasst wird. Die Partikelanzahl wird anhand der Anzahl der Streulichtimpulse gemessen. Die Höhe des Streulichtimpulses ist ein Maß für den Partikeldurchmesser.

Durch eine verbesserte Optik, eine höhere Lichtdichte durch eine neue Weißlicht-LED als Lichtquelle und eine verbesserte Signalauswerteelektronik (logarithmischer A/D-Wandler) konnte die untere Detektionsgrenze für die Immissionsmessung bis auf 180 nm gesenkt werden. Dadurch werden insbesondere kleinere Partikel sehr viel besser berücksichtigt (siehe Abb. 1).

Abb. 1: Höhere Empfindlichkeit mit dem Fidas^® Feinstaubmesssystem für den Partikelgrößenbereich 0,18 – 18 µm

Je besser die Klassifiziergenauigkeit und das Auflösungsvermögen eines Partikelmessgerätes sind, desto genauer kann die Partikelgrößenverteilung bestimmt werden.

Durch die Verwendung einer Weißlichtquelle erhält man eine eindeutige Kalibrierkurve ohne Mehrdeutigkeiten, woraus eine extrem hohe Größenauflösung resultiert. Die Verwendung der patentierten T-Blende führt zu einem exakt bestimmten optischen Messvolumen und ermöglicht die Partikelmessung ohne Randzonenfehler und damit eine genaue Größenbestimmung. Die neue und schnelle digitalisierte Signalauswerteelektronik erlaubt, Koinzidenz zu erkennen und gegebenenfalls zu korrigieren.

Abb. 2: Vergleich von Algorithmen zur Umrechnung der Partikelgrößenverteilung nach PM-Werten

Zur Umwandlung dieser gemessenen Messgrößen in eine Masse oder Massefraktion wird die hochaufgelöste Partikelgrößenverteilung in jedem Wert mit einem Korrelationsfaktor multipliziert, der widerspiegelt, dass das Umweltaerosol je nach Partikelgröße aus unterschiedlichen Quellen (z. B. Verbrennungsaerosol, Reifenabrieb, Pollen) zusammengesetzt ist (siehe Abb. 2). Eine Massefraktion erhält man, indem man zusätzlich noch die Abscheidekurve (siehe DIN EN 12341) auf die ermittelte Partikelgrößenverteilung anwendet. Auf dieselbe Größenverteilung lassen sich gleichzeitig mehrere Abscheidekurven anwenden, sodass eine gleichzeitige Ausgabe von PM₁₀, PM_2,5, PM₁ (und anderen) möglich ist. So wird der Fidas^® Frog mit dem gleichen Umwandlungsalgorithmus betrieben, welcher auch in dem für die behördliche PM_2,5- und PM₁₀-Immissionsüberwachung zugelassenen und zertifizierten Immissionsmesssystem Fidas^® 200 implementiert ist.

Die Bedienung des Fidas^® Frog ist intuitiv und einfach. Mit der Bedienoberfläche können alle Messreihen direkt ausgewertet und verglichen werden. Schon während einer Messung sind Meldungen zu Grenzwertüberschreitungen möglich. Diese Grenzwerte können nach gesetzlichen Vorgaben oder nach individuellen Bedürfnissen definiert werden (siehe hierzu die Grenzwerte in Abb. 3).

Abb. 3: Darstellung Messdaten während einer Messung

Eine integrierte Kamera hält die Messanordnung fest. So können zur Dokumentation Bilder dem Messdatensatz und dem im Gerät erstellten pdf-Messreport direkt und komfortabel zugeordnet werden. Abb. 5 zeigt einen solchen pdf-Messreport, der u. a. vom Benutzer hinterlegte Daten zu den Messbedingungen und grafische Auswertungen der Messdaten enthält. Auch diesem Messreport wurden beispielhaft Bilder einer Arbeitsplatzmessung hinzugefügt.

Abb. 4: Beispiel eines generierten Messreports (Seite 1 und 2)

Die gemessenen Daten können wahlweise direkt ausgedruckt oder über eine Micro-USB-Schnittstelle auf einen USB-Datenträger übertragen und auf einem externen Rechner weiter verarbeitet werden. Für diesen Fall ermöglicht die Auswertesoftware PDAnalyze Fidas^® zusätzlich vielfältige Datenauswertungen, insbesondere der Partikelgrößenverteilungen, und bietet Exportmöglichkeiten.