TY - CONF A1 - Moufid, M. A1 - Tiebe, Carlo A1 - El Bari, N. A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Bouchikhi, B. T1 - Characterization of Unpleasant Odors in Poultry Houses Using Metal Oxide Semiconductor-Based Gas Sensor Arrays and Pattern Recognition Methods N2 - In this study, the ability of an electronic nose developed to analyze and monitor odor emissions from three poultry farms located in Meknes (Morocco) and Berlin (Germany) was evaluated. Indeed, the potentiality of the electronic nose (e-nose) to differentiate the concentration fractions of hydrogen sulfide, ammonia, and ethanol was investigated. Furthermore, the impact change of relative humidity values (from 15% to 67%) on the responses of the gas sensors was reported and revealed that the effect remained less than 0.6%. Furthermore, the relevant results confirmed that the developed e-nose system was able to perfectly classify and monitor the odorous air of poultry farms. T2 - 1st International Electronic Conference on Chemical Sensors and Analytical Chemistry CY - Online meeting DA - 01.07.2021 KW - Pattern recognition methods KW - Gas sensors KW - Electronic nose KW - poultry odorous air monitoring PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-544005 UR - https://csac2021.sciforum.net/ DO - https://doi.org/10.3390/CSAC2021-10481 VL - 5 IS - 52 SP - 1 EP - 7 PB - MDPI AN - OPUS4-54400 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schukar, Vivien A1 - Köppe, Enrico A1 - Hofmann, Detlef A1 - Westphal, Anja A1 - Sahre, Mario A1 - Gong, Xin A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Beck, Uwe T1 - Magnetic field detection with an advanced FBG-based sensor device N2 - A high-performance fiber Bragg grating-based (FBG) sensor device has been developed for the detection of small magnetic fields. Based on a smart multilayer jacket around the fibre over the physical length of the FBG, magnetic fields generated by rotating machine parts, power generators or power cable can be easily detected, analysed and evaluated. Consequently, this innovative, on-line and non-contact inspection method results in an increase in quality and reliability of high-performing machine parts, devices and cables. The basic physical principle is based on a magnetostrictive multilayer system that strains the high-resolution FBG element in presence of magnetic fields. Subsequently, a fixed relationship between induced magnetic field and wavelength change of the FBG element describes the characteristic sensitivity curve. Intensive tests regarding characterisation of this magnetic field FBG sensor have been carried out and its performance has been evaluated. T2 - 30th Eurosensors Conference, EUROSENSORS 2016 CY - Budapest, Hungary DA - 04.09.2016 KW - Fiber Bragg grating KW - Magnetostriction KW - Strain KW - Magnetic field PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-376703 DO - https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.11.445 SN - 1877-7058 VL - 168 SP - 1270 EP - 1274 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-37670 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 - Neumann, Patrick P. A1 - Johann, Sergej A1 - Tiebe, Carlo A1 - Gawlitza, Kornelia A1 - Bartelmeß, Jürgen A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Airborne Remote Gas Sensing and Mapping N2 - Leaking methane (CH4) 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, we 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 aerial platform 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 hexacopter. The proposed system can be deployed in scenarios that cannot be addressed by currently available robots 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 - Colloquium of Optical Spectrometry (COSP) 2017 CY - Berlin, Germany DA - 27.11.2017 KW - Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) KW - UAV-REGAS KW - Mobile Robot Olfaction KW - Tomographic reconstruction of gas plumes KW - Localization of gas sources PY - 2017 AN - OPUS4-43204 LA - eng 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 - CONF A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Tiebe, Carlo 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 - Tiebe, Carlo A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Hüllmann, Dino A1 - Bartholmai, Matthias 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 - Bartholmai, Matthias A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Johann, Sergej A1 - Tiebe, Carlo A1 - Gawlitza, Kornelia A1 - Bartelmeß, Jürgen T1 - KonSens - Kommunizierende Sensorsysteme für die Bauteil- und Umweltüberwachung N2 - In the KonSens Project, sensor systems are developed, validated, and operated in form of functional models for the application areas Structure Integrated Sensors and Mobile Multi-gas Sensors. Key aspects are the detection and evaluation of corrosion processes in reinforced concrete structures as well as the detection and quantification of very low concentrations of toxic gases in air. The adaption of sensor principles from the lab into real-life application including appropriate communication techniques is a major task. In recent years, Structural Health Monitoring have gained in importance, since growing age of buildings and infrastructure as well as increasing load requirements demand for reliable surveillance methods. In this regard, the project follows two strategies: First, the development and implementation of completely embedded sensor systems consisting of RFID-tag and in situ sensors, and their further application potential (e.g. for precast concrete elements, roadways, wind power plants, and maritime structures). Secondly, the development of a long-term stable, miniaturized, fiber optic sensor for a ratiometric and referenced measurement of the pH-value in concrete based on fluorescence detection as an indicator for carbonation and corrosion. Environmental pollution through emission of toxic gases becomes an increasing problem not only in agriculture (e.g. biogas plants) and industry but also in urban areas. This leads to increasing demand to monitor environmental emissions as well as ambient air and industrial air components in many scenarios and in even lower concentrations than nowadays. The selectivity of luminescence-based sensors is enabled by the combination of the sensing dye and the material, which is used as accumulation medium for concentration of the analyte. This principle allows for developing gas sensors with high selectivity and sensitivity of defined substances. Additional benefits, particularly of fluorescence-based sensors, are their capability for miniaturization and potential multiplex mode. Objective is the development and implementation of sensors based on fluorescence detection for defined toxic gases (ammonia, hydrogen sulfide, ozone, and benzene) with sensitivity in the low ppm or even ppb range. Additionally, the integration of such sensors in mobile sensor devices is addressed. T2 - Colloquium of Optical Spectrometry (COSP) 2017 CY - Berlin, Germany DA - 27.11.2017 KW - RFID sensors KW - Sensors in concrete KW - Gas sensors KW - Mobile sensors KW - Fluorescence sensors PY - 2017 AN - OPUS4-43183 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bayat, Mehmet E. A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Identifizierung und Bewertung von Einflussgrößen bei der Sprengstoffspuren-detektion durch Ionenmobilitätsspektrometrie N2 - IMS trägt zur Luftfrachtsicherheit bei Luftsicherheitsgesetze verpflichten Luftsicherheitsbehörden, Flughafenbetreiber und Fluggesellschaften umfassende Sicherheitsmaßnahmen auf den Flughäfen zu ergreifen, um Gefahren z. B. durch potenziell gefährliche Frachtgüter zu erkennen. Von der Europäische Zivilluftfahrt-Konferenz (ECAC) zertifizierte IMS-Geräte werden vor Ort an den Kontrollpunkten orthogonal zur Radiologie eingesetzt, um chemische Informationen von verdächtiger Fracht über Gefahrstoffe wie Sprengstoffe oder Drogen vor dem Verladen 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 Identifizierung und Beurteilung der Probenahme (PN) entwickelt: I) direkte PN durch lösemittelbasierten Auftrag einer bekannten Sprengstoffmenge auf einem Probensammler, II) Auftrag 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. Der Zusammenhang zwischen vorgelegter Sprengstoffmenge und der Detektionswahrscheinlichkeit (POD) erfolgt durch Anwendung des binären Regressionsverfahrens mit einer Logit-Funktion: POD=1/(1+exp⁡(-A(m-B)) )·100% Dabei entspricht m der vorgelegten Sprengstoffmasse bis 1000 ng, Parameter A / ng-1 der logistischen Wachstumsrate der Kurve und Parameter B / ng dem m-Wert des Mittelpunktes des Sigmoids. Die Bestimmung der Parameter wurde nach der Methode der kleinsten Quadrate berechnet. Das entwickelte Messunsicherheitsmodell kombiniert quantitative Ergebnisse aus Stammlösung und deren Verdünnungen sowie Stoffauftrag und qualitative Ergebnisse nach Anzeige "Alarm" oder "Kein Alarm". Dieses Auswerteverfahren wurde auf die Probenahme angewandt. Identifizierte Unsicherheitsursachen sind die Durchführung der Wischprobenahme, Staub, Lösemitteleffekte und die Unsicherheit bei der Herstellung von Testlösungen. T2 - 8. Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS)-Anwendertreffen CY - Online meeting DA - 17.03.2021 KW - IMS KW - Ionenmobilitätsspektrometrie KW - Ion mobility spectrometry KW - Sprengstoffspurendetektion KW - Luftfrachtsicherheit PY - 2021 UR - https://www.uni-potsdam.de/de/ims2021/tagungsprogramm AN - OPUS4-52474 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Moufid, M. A1 - Bouchikhi, B. A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bartholmai, Matthias A1 - El Bari, N. T1 - Assessment of outdoor odor emissions from polluted sites using simultaneous thermal desorption-gas chromatography-mass spectrometry (TD-GC-MS), electronic nose in conjunction with advanced multivariate statistical approaches N2 - Poor air quality, particularly in urban areas, causes various diseases and degrades living standards. Air Quality could be affected by emissions of odor, Volatile Organic Compounds (VOCs), and other gases. Therefore, assessment and monitoring of odorous air quality using sensitive, simple, rapid, accurate and portable tools is very important for public health. This study aimed to characterize odor emissions to detect malfunctions in facilities and to prevent air pollution and olfactory nuisance in the environment. A gas chromatographic method, in conjunction with sensorial analysis were performed for odorous air samples analysis collected from neighborhood of Meknes city (Morocco). Advanced multivariate statistical approaches, such as Principal Components Analysis (PCA), Discriminant Function Analysis (DFA), Support Vector Machines (SVMs), and Hierarchical Cluster Analysis (HCA), were used to describe samples similarities. The electronic nose (e-nose) data processing exhibits a satisfactory discrimination between the odorous air samples. Twenty-four VOCs with known molecular formulas were identified with Thermal Desorption-Gas Chromatography-Mass Spectrometry (TD-GC-MS). A validated Partial Least Square (PLS) model foresees good calibration between e-nose measurement and TD-GCMS analysis. The finding indicates that TD-GC–MS approach in conjunction with e-nose unit could be suitable tool for environmental measurement-based odor emissions. KW - Electronic nose KW - TD-GC-MS KW - PLS regression KW - Multivariate analysis KW - Outdoor odor emissions PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2021.118449 SN - 1352-2310 VL - 256 SP - 118449 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-52626 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -