TY - CONF A1 - Hüllmann, Dino A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Tiebe, Carlo A1 - Paul, Niels A1 - Lilienthal, A. J. T1 - Wind Vector Estimation on Multirotor Aircraft N2 - An equation for wind vector estimation using a multirotor aircraft as a flying anemometer is shown. To compute the wind vector an estimate of the thrust of the aircraft is required, which is related to the rotational speed of the rotors. Hence, a sensing system for the rotational speed using phototransistors is presented. T2 - NetMon International training course - Low-cost Environmental Monitoring CY - BAM, Berlin, Germany DA - 09.04.2019 KW - Anemometer KW - Phototransistor KW - Thrust KW - Wind PY - 2019 AN - OPUS4-47801 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Moufid, M. A1 - Hofmann, Michael A1 - El Bari, N. A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Bouchikhi, B. T1 - Wastewater monitoring by means of e-nose, VE-tongue, TD-GC-MS, and SPME-GC-MS N2 - The presence of wastewater and air pollution has become an important risk factor for citizens, not only in terms of problems related to health risks, but also because of its negative impact on the country's image. For this reason, malodorous emission monitoring and control techniques are in high demand in urban areas and industries. The aim of this work is first to build an electronic nose (e-nose) and a Voltammetric Electronic tongue (VE-tongue) in order to study their ability to discriminate between polluted and clean environmental samples. Secondly, Thermal Desorption-Gas Chromatography-Mass Spectrometry (TD-GC-MS), and Solid Phase Micro Extraction-Gas Chromatography–Mass Spectrometry (SPME-GC-MS) are utilized to explain this discrimination by identifying specific compounds from these samples. Indeed, the e-nose, consisted of metal oxide semiconductor gas sensors, is used for the assessment of the studied odorous air and headspace samples from water and wastewater sites. Moreover, the VE-tongue, based on metal electrodes, is utilized to determine the patterns of the sensor array responses, which serve as fingerprints profiles of the analyzed liquid samples. Chemometric tools, such as Principal Component Analysis (PCA), Hierarchical Cluster Analysis (HCA), and Support Vector Machines (SVMs) are operated for the processing of data from the e-nose and the VE-tongue. By using the both systems, the analyses of headspace and liquid samples from the seven sites allow better discrimination. To explain the cause of the obtained discrimination, TD-GC-MS and SPME-GC-MS analyses are well performed to identify compounds related sites. According to these outcomes, the proposed e-nose and VE-tongue are proved to be rapid and valuable tools for analysis of environmental polluted matrices. KW - Wastewater KW - Electronic nose KW - Voltammetric electronic tongue KW - Thermal desorption-gas chromatography-mass spectrometry KW - Solid phase micro extraction-gas chromatography–mass spectrometry PY - 2021 U6 - https://doi.org/10.1016/j.talanta.2020.121450 VL - 221 SP - 121450 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-51099 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Hüllmann, Dino A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Hofmann, Michael T1 - VDI/VDE 3518 Technische Richtlinie für Multigassensoren N2 - Der Beitrag präsentiert die erarbeiteten technischen Richtlinien zur Anwendung und Prüfung von Multigassensoren innerhalb der Richtlinienreihe VDI/VDE 3518 sowie in diesem Zusammenhang die Möglichkeiten der Sensorprüfung im akkreditierten Prüflabor des Fachbereichs 8.1 der BAM. Im Speziellen wird das in Kürze veröffentlichte Blatt 3 der Richtlinienreihe vorgestellt, das Bezug auf Multigassensoren für geruchsbezogene Messungen mit elektronischen Nasen nimmt. T2 - NetMon International training course - Low-cost Environmental Monitoring CY - BAM, Berlin, Germany DA - 09.04.2019 KW - Multigassensoren KW - Prüfung KW - Richtlinie PY - 2018 AN - OPUS4-47885 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nattuveettil, Keerthana A1 - Brunner, Nanine A1 - Tiebe, Carlo A1 - Melzer, Michael A1 - Johann, Sergej A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Einsatz von Sensortechnologien an einer Wasserstofftankstelle als Beitrag zur digitalen Qualitätsinfrastruktur T1 - Use of sensor technologies at hydrogen test platform as a part of QI Digital N2 - Die Optimierung und Validierung des digitalen Wasserstofftankstellenmanagements mit Sensortechnologien ist das übergeordnete Ziel des Teilprojekts Digitale Qualitätsinfrastruktur mit Sensortechnologien (QIST) am Use Case H2, im Rahmen der digitalen Qualitätsinfrastruktur (QI digital[1]). Hierfür sollen u.a. Sensornetzwerke mit digital-gestützten Auswertungsstrategien intelligent gestaltet werden (Stichwort KI bzw. digitaler Zwilling). Verschiedene, sich ergänzende Sensoren, Systemkomponenten und KI-Methoden stehen als Bausteine intelligenter Sensorsysteme zur Verfügung, mit dem Zweck, die physikalischen und chemischen Parameter an und in Anlagen umfassend und effizient zu überwachen sowie Fehlfunktionen zuverlässig zu detektieren und zu interpretieren, Abbildung 1. Konkrete Arbeitsschritte sind, nach dem Aufbau der Versuchsplattform „Wasserstofftankstelle“, die Instrumentierung von Sensorik und deren digitale Integration in das Tankstellenmanagementsystem sowie die Validierung im Realbetrieb. Die somit erzielten Messergebisse sowie die Messunsicherheiten, Historien und Verfahren werden in digitaler Form aufbereitet, gespeichert und fortlaufend in die KI-basierte Datenauswertung einbezogen, inkl. der Anbindung an die metrologische Rückführungskette. Ziele sind: • Einführung eines neuen messtechnischen Ansatzes und eines digitalen Zwillings für den Anwendungsfall "Wasserstofftankstelle" auf Basis der H2-Sensorik sowie der Zustandsgrößen Druck und Temperatur • Qualitätssicherung durch Applikationen zuverlässiger Gassensorik, Manometer und Thermometer sowie KI-Methoden zur Prozesskontrolle und Detektion von Fehlfunktionen • Nutzung von digitalen Kalibrierscheinen (DCCs) insbesondere für die Messgröße Temperatur zur Realisierung der metrologischen Rückführung in einer digitalen Qualitätsinfrastruktur T2 - Sensorik für die Digitalisierung chemischer Produktionsanlagen CY - Frankfurt a. M., Germany DA - 13.06.2022 KW - QI Digital KW - H2Safety@BAM KW - Wasserstoff KW - Hydrogen KW - Sensorik KW - Digitalisierung KW - Digitalisation PY - 2022 AN - OPUS4-55399 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bayat, Mehmet E. A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Unsicherheit bei der Probenahme von Sprengstoffspuren und Detektion durch Ionenmobilitätsspektrometrie N2 - IMS trägt zur Luftfrachtsicherheit bei Geltende Luftsicherheitsgesetze verpflichten Luftsicherheitsbehörden, Flughafenbetreiber und Fluggesellschaften umfassende Sicherheitsmaßnahmen auf den Flughäfen zu ergreifen, um die Gefahr möglicher terroristischer Bedrohungen zu erkennen und zu verhindern. Wenn ein verdächtiges Objekt durch Röntgenstrahlen identifiziert wurde, kann die IMS als schnelles Analyseverfahren vor Ort orthogonal zur Radiologie eingesetzt werden, um chemische Informationen über Gefahrstoffe wie Sprengstoffe oder Drogen vor dem Abflug zu erhalten. Vor der Detektion von Sprengstoffen beginnt die Untersuchung eines verdächtigen Objekts mit der Probenahme mittels Wischprobensammlern. Eine Luftsicherheitskontrollkraft wischt dabei Oberflächen des Objekts mit einem Probensammler ab, um Partikel von Gefahrstoffen zu sammeln. Der beladene Probensammler wird anschließend in einen Probeneinlass eingeführt. Nach thermischer Desorption der gesammelten Stoffe erhält der Bediener (z. B. Luftsicherheitskontrollkraft) ein boolesches Ergebnis - "Alarm" oder "Kein Alarm". Verfahren und Ergebnisse In dieser Studie wurden drei Verfahren mit vier ECAC-zertifizierten ETD-Geräten zur Entwicklung eines Unsicherheitskonzeptes bezüglich der Probenahme (PN) angewandt: I) direkte Probenaufnahme durch lösemittelbasierten Auftrag einer bekannten Sprengstoffmenge auf einem Probensammler, II) Auftragung einer bekannten Menge eines gelösten Sprengstoffs auf einem 10 cm × 10 cm Substrat (Aluminium, Papier, Eisen und Polyvinylchlorid) und manuelle PN nach Lösemittelverdampfung, III) lösemittelbasierter Sprengstoffauftrag auf eine PTFE- oder PTFE-beschichtete Glasfaseroberfläche, nach Lösemittelverdunstung trockene Übertragung auf das zu beprobende Substrat zur PN. Nach dem binären Regressionsverfahren wurde die funktionale Abhängigkeit der Detektionswahrscheinlichkeit von einer bekannten Sprengstoffmasse mit einer Logit-Funktion beschrieben: POD=1/(1+e^(-A·(m-B))). Dabei ist POD die Wahrscheinlichkeit der Detektion für eine bekannte Sprengstoff-Masse, die Parameter A (logistische Wachstumsrate der Kurve) und B (m-Wert des Mittelpunktes des Sigmoids) sind geschätzte Parameter nach der Methode der kleinsten Quadrate, und m ist die Sprengstoffmasse. Das entwickelte Messunsicherheitsmodell kombiniert quantitative Ergebnisse aus Wägen, Lösen und Pipettieren sowie qualitative Ergebnisse - "Alarm" oder "Kein Alarm" und die Unsicherheit der PN. Identifizierte Unsicherheitsursachen sind die Durchführung der Wischprobenahme, Staub, Lösemitteleffekte und die Unsicherheit bei der Herstellung von Testlösungen. T2 - 8. IMS-Anwendertreffen CY - Potsdam, Germany DA - Veranstaltung wurde abgesagt - Meeting was cancelled KW - IMS KW - Ionenmobilitätsspektrometrie KW - Wischprobenahme KW - binäres Regressionsverfahren KW - ETD KW - Sprengstoffspurendetektion PY - 2020 VL - 2020 SP - 9 EP - 9 PB - Universität Potsdam CY - Potsdam AN - OPUS4-51136 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Gawlitza, Kornelia T1 - Two tasks in environmental monitoring - calibration and characterization of gas sensors and remote sensing with multicopter platforms - Part 2 N2 - Emissions of ammonia into the environment are mainly caused by agriculture, but also by combustion processes in waste and by road traffic. Even at low concentrations, this substance is not only an odour nuisance, but also a substance with ecological and climatic relevance. Therefore, BAM tested commercial electrochemical, and metal oxide based sensors, which have limited suitability for measuring in the environmental molar fraction range. Alternatively, own developments for the detection of ammonia in the trace range were implemented, wherein the analyte is measured by changing the fluorescence of a BODIPY dye at 550 nm by means of a portable fluorescence sensor directly from the gas phase. For the calibration of ammonia sensors and measuring instruments, a stationary system based on the mixture of certified test gases from pressure cylinders with calibrated mass flow controllers is available. A test gas generator was developed for on-site calibration and testing of sensors and measuring devices. The generation of ammonia-containing gases in the environmental relevant range of levels below 1000 nmol/mol is carried out by the permeation method according to ISO 6145-10. For the traceability of ammonia, standards are provided and further developed by the National Metrological Institutes and designated institutes. Metrological standards are based on SI units and are a basis for traceability of sensors or gas analysers. T2 - Aarhus University, Department of Environmental Science, External seminar with Matthias Bartholmai and Carlo Tiebe CY - Roskilde, Denmark DA - 29.08.2018 KW - Environmental monitoring KW - Test gas generation KW - Fluorescence sensor KW - Ammonia PY - 2018 AN - OPUS4-45842 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Tiebe, Carlo A1 - Neumann, Patrick P. T1 - Two tasks in environmental monitoring - calibration and characterization of gas sensors and remote gas sensing with multicopter platforms - Part 1 N2 - Leaking methane from infrastructures, such as pipelines and landfills, is critical for the environment but can also pose a safety risk. To enable a fast detection and localization of these kind of leaks, BAM developed a novel robotic platform for aerial remote gas sensing. Spectroscopic measurement methods for remote sensing of selected gases lend themselves for use on mini-copters, which offer a number of advantages for inspection and surveillance over traditional methods. No direct contact with the target gas is needed and thus the influence of the copter downwash on the measured gas plume can be kept to a minimum. This allows to overcome one of the major issues with gas-sensitive mini-copters. On the other hand, remote gas sensors, most prominently Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) sensors have been too bulky given the payload and energy restrictions of mini-copters. Here, we present the Unmanned Aerial Vehicle for Remote Gas Sensing (UAV-REGAS), which combines a novel lightweight TDLAS sensor with a 3-axis aerial stabilization gimbal for aiming on a versatile multicopter. The proposed system can be deployed in scenarios that cannot be addressed by currently available systems and thus constitutes a significant step forward for the field of Mobile Robot Olfaction (MRO). It enables tomographic reconstruction of gas plumes and a localization of gas sources. We also present first results showing its performance under realistic conditions. T2 - Aarhus University, Department of Environmental Science, External seminar with Matthias Bartholmai and Carlo Tiebe CY - Roskilde, Denmark DA - 29.08.2018 KW - Environmental monitoring KW - Remote gas sensing KW - Flying platforms KW - Mobile robot olfaction KW - UAS PY - 2018 AN - OPUS4-45838 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gawlitza, Kornelia A1 - Johann, Sergej A1 - Mansurova, Maria A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bell, Jérémy A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Rurack, Knut T1 - Semi-automatic Measurement Device for Long-Term Monitoring of Ammonia in Gas Phase N2 - In the present paper the development of a semi-automated device for long-term monitoring of gaseous ammonia is described. A sensor material was produced that changes its optical properties in the pres-ence of low concentrations of ammonia in air. The implementation into an electronic device enables precise, simple, economic and fast monitoring of low concentrations of harmful gases, like ammonia, and hence can help to improve the climate monitoring in livestock housing, barns or stables. T2 - SMSI 2021 CY - Online meeting DA - 03.05.2021 KW - Spectroscopy KW - Embedded sensor KW - Environment KW - Air quality PY - 2021 SP - 133 EP - 134 AN - OPUS4-52576 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gawlitza, Kornelia A1 - Johann, Sergej A1 - Mansurova, M. A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bell, Jérémy A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Rurack, Knut T1 - Semi-automatic Measurement Device for Long-Term Monitoring of Ammonia in Gas Phase N2 - The present paper describes the development of a sensor material that changes its fluorescence in the presence of gaseous ammonia in a relevant concentration range. The implementation into a semi-automatic gas measurement device enables low-cost, precise, simple and fast monitoring of low con-centrations of harmful gases, like ammonia, and hence can help to improve the climate monitoring in livestock housing, barns or stables. T2 - SMSI 2020 CY - Meeting was canceled KW - Spectroscopy KW - Emmbedded sensor KW - Environment KW - Air quality PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.5162/SMSI2020/B5.4 SP - 133 EP - 134 AN - OPUS4-50867 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Johann, Sergej A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Gawlitza, Kornelia A1 - Bell, Jérémy A1 - Mansurova, Maria A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Semi-automatic Gas Measurement Device Based on Fluorescent Multi-gas Sensors N2 - This paper describes the development of a semi-automatic gas measurement device presenting potentially a broad range of applications, noteworthy in the agricultural sector. Non-reversible fluorescent molecular sensors were designed and syn-thesized. Upon, integration into a hydrogel matrix with an optimal ratio of co-solvents, the sensors reacting selectively to ammonia were illuminated by excitation light to produce a concentration-correlated fluorescence emission. An automated mechanical-elec-trical device initiates a given gas mixture and thus simulates con-centrations similar to a threshold value. The aim of this project is to develop a sensor or a low-cost method which can monitor low concentrations of harmful gases and aid in their elimination or regulation in livestock housing, barns or stables. T2 - IEEE Sensors 2019 CY - Montreal, Canada DA - 27.10.2019 KW - gas analysis KW - fluorescence KW - embedded sensor KW - spectroscopy KW - environment KW - agricultural economy PY - 2019 SN - 978-1-7281-1634-1 SP - 88 EP - 92 PB - IEEE AN - OPUS4-49506 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -