Infos zum Sensor PPD42NS (Besuch FZ Jülich)

Beim Besuch des Forschungszentrums Jülich hat Dr. Ulrich Bundkte mir die Funktionsweise des Sensors etwas genauer erklärt.

Der Sensor misst eigentlich die Trübung der Luft unabhängig von der Partikelgröße. Dabei wird eine Steulichtmessung über ein (zugegeben relativ kleines, wenige mm³ großes) Volumen. Prinzipbedingt kann dabei keine Aussage über die genaue Partikelanzahl oder -größe getroffen werden. Lediglich die untere Partikelgrößengrenze kann durch die Wellenlänge der verwendeten Lichtquelle abgeschätzt werden. Bei unseren Sensoren liegt die Wellenlänge im infraroten Bereich, wahrscheinlich bei ca. 940 nm, da LEDs mit dieser Wellenlänge am günstigsten zu beschaffen sind auf Grund der Verwendung in vielen anderen Bereichen wie z.B. Fernbedienungen. Bei Partikeln kleiner der Wellenlänge nimmt dann die Stärke des reflektierten Lichtes als Funktion des Partikelvolumens ab.

Es werden 2 Arten der Streulichtmessung unterschieden. Zum einen die Messung im Winkel von 90° zur Lichtquelle (Seitwärtsstreuung) und die Messung im Winkel von 12° zu Lichtquelle (Vorwärtsstreuung). Die Vorwärtsstreuung reagiert empfindlicher auf größere Partikel, die Seitwärtsstreuung empfindlicher auf kleine. Wenn beide Messwerte vorliegen, kann auch eine quantitative Aussage über das Verhältnis großer zu kleiner Partikel getroffen werden.

Der Sensor PPD42NS misst jedoch nur einen Wert aus einer Position zwischen diesen beiden Messmethoden. Damit kann er zwar relativ gleichmäßig die Lufttrübung über einen breiten Bereich an Partikelgrößen messen. Grundsätzlich ist aber durch das Messverfahren eine Unterscheidung zwischen PM1 und PM2.5 nicht möglich.

Da die Streuung auch noch vom Material der Partikel abhängt, wird eine Angabe von Partikeln pro Volumen ebenfalls nur als Schätzung möglich sein.

Die durch die Kurve in der Spezifikation angegebene Partikelzahl bezieht sich im Grunde genommen auf eine vom Hersteller normierte "Luft" und müsste eigentlich jedesmal neu ermittelt werden.

ABER: Für eine vergleichende Messung (mit z.B. einem oder mehreren Sensoren direkt bei offiziellen Messstationen) ist das Funktionsprinzip durchaus tauglich. Qualitative Aussagen sollten sich durchaus treffen lassen, quantitative Angaben wären aber eher Spekulationen.

PPD42NS <-> SDS011: Das grundsätzliche Funktionsprinzip des SDS011 dürfte dem des PPD42NS entsprechen. Prüfen ließe sich dies nur durch ein Zerlegen des Sensors.

Beim Vergleich PPD42NS zu SDS011 lässt sich sagen, das der SDS011 deutlich verlässlichere Werte liefert. Durch den eingebauten Ventilator wird ein größeres und vor allem über die Zeit stabileres Volumen untersucht. Die Reaktion auf Änderungen der Partikelmenge ist gut. Der PPD42NS produziert zum Teil deutliches Rauschen und reagiert träger.