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Thomas Kühner
Kontakt:
Dipl.-Ing. Thomas Kühner
Fachgruppenleitung

Tel.: +49 721 608 2 5660
E-Mail: Thomas Kühner

Das Ozonphotometer

 

Für das IMK-ASF (Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Bereich Atmosphärische Spurengase und Fernerkundung) wurde die Elektronik und die Messwerteerfassung für ein Ozonphotometer entwickelt und realisiert. Das Ozonphotometer dient zur Bestimmung der Ozonkonzentration in der Stratosphäre. Es befindet sich im Frachtraum eines Passagierflugzeugs der Lufthansa, Projekt CARIBIC (http://www.caribic.de/).
 

 

 

Das Messprinzip beruht auf der Absorption von UV-Strahlung durch Ozon.
 

 

Prinzipieller Aufbau des Ozonphotometers

Prinzipieller Aufbau des Ozonphotometers

 

 

 

Als Lichtquelle dient eine Niederdruck-Quecksilberdampflampe. In den Cüvetten befinden sich abwechselnd das zu messende Gas (Messluft) und Nullgas. Beim Nullgas handelt es sich um die Messluft, bei der zuvor das Ozon durch einen Scrubber entfernt wurde. Durch den Wechsel von Messluft und Nullgas in den Cüvetten (jede 4 Sekunden) und dem Verrechnen der beiden Kanäle werden Schwankungen, z.B. der Lichtintensität oder durch thermische Driften beseitigt. Als Sensor wird eine CsTe-Photoröhre verwendet. Sie wandelt die Lichtenergie in einen Photostrom um, der durch die Ozonphotometer-Elektronik erfasst, digitalisiert und an einen Steuerrechner weitergeleitet wird.
 
Um die Verwendungsmöglichkeiten zu erweitern und den EMV-Anforderungen gerecht zu werden, wurde die Ozonphotometer-Elektronik modular (4 Module) aufgebaut. Die Anforderung an die Genauigkeit des Systems stellt eine besondere Herausforderung dar. Die Messgenauigkeit von 0.3 ppbv entspricht einem Photostrom von <1 pA.
 
Um den Einsatz des Ozonphotometers im Forschungsflugzeug HALO (High Alitude and Long Range Research Aircraft) zu ermöglichen, wurde die Mechanik und Elektronik komplett überarbeitet.

 

Als Lichtquelle dient jetzt eine UV-LED. Als Sensor wird eine Si-Photodiode verwendet. Im Labor wird die Messgenauigkeit 0,059 ppbv erreicht, im Flug 0,184 ppbv (inklusive atmosphärischem Rauschen)*