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概述
OXYMAT 7 模块的功能基于顺磁交变压力原理，用于测量气体中的含氧量。
优势
顺磁交变压力原理
- 小量程测量（0-0.5% 或 99.5-100%）O2）
- 完全线性
检测单元与样气无接触
- 适合在不存在腐蚀性样气时使用
- 使用寿命长
可通过物理方式抑制零点，例如在 98% 或 99.5% 至 100% O2 量程内
应用
应用领域
- 用于焚烧工厂中的锅炉控制
- 化工厂
- 用于超纯气体质量监视
- 在环境保护应用中
- 用于质量控制
- 纯度控制/空气分离器
设计
高压型的结构，标准模块，氧气管路
高压型的结构，现场模块，氧气管路
气路
高压型带有可选的压力开关，用于监视参比气体压力
参比气压力
2000-4000 hPa，高于样气压力，但*高为 5000 hPa
样气压力
- 带有软管
500?..?,500爃Pa （绝压）
- 带硬管
500 ... 2 500 hPa（**），带内部压力传感器
500 ... 3 000 hPa（**），带外部压力传感器
样气路径
带软管或带硬管
气路平面图，高压型带有可选的压力开关，用于监视参比气体压力
低压型带有外部参比气体泵
参比气压力
100 hPa 高于样气压力（低压型），用于连接外部泵
样气压力
空气压力 ±50 hPa
样气路径
带有软管
参比气气路
带有软管
气路平面图，低压型带有外部参比气泵，带软管
操作模式
氧具有很高的顺磁性。这种凸出的顺磁性可用来以物理方式对氧进行分析。
不均匀磁场中的氧分子总是向场强更高的方向移动。这就导致在场强较高的位置样气浓度也较高（氧的分压较高）。如果含有不同氧含量的两种气体在磁场中混合，那么它们之间就会产生一个压力差（O2 分压）。
由于测量总是基于两种气体的氧含量差进行，我们就将这种两种分别称作“样气”和“参比气”。
为了在 OXYMAT 7 中测量样气，需要让参比气（N2、O2 或空气）经两个通道流到样气室 (6) 中。其中一部分气体进入磁场区域中的测量室 (7)。如果样气不含 O2，那么参比气可以自由流出。但是，如果样气含有 O2，氧分子就会在磁场区域中浓集。参比气随后就不再能自由流出。两倍参比气入口之间会产生一个交变压力。此压力随磁场进行阶跃脉动，其大小取决于氧的浓度。这会导致微流量传感器 (4) 中产生交变流量。
微流量传感器中有两个被加热到大约 120ºC 的镀镍格栅，这两个镀镍格栅和两个电阻形成惠斯通电桥。脉动的气流导致镀镍格栅的电阻发生变化。电桥中所产生的偏移是样气中样气浓度的量度。
因为微流量传感器位于参比气路中，因此样气的热导率、比热或内部摩擦对测量结果都不产生影响。另外，通过这种安排，还可为微流量传感器提供保护，防止其受到样气的腐蚀。
其它信息
振荡磁场 (8) 意味着检测不到微流量传感器处的基本流量。因此，测量值与模块的工作位置或样气室的位置无关。
样本室直接处于样气路径上，且容量很小，同时微流量传感器是一个低延迟传感器。因此可实现极短的响应时间。
安装位置处的振动可干扰测量信号（例如，输出信号产生较大波动）。通过另外一个（可选的）微流量传感器 (10)（用作振动传感器），可对这种行为加以补偿。由于样气和参比气之间的较大密度差会进一步放大振动的不利影响，参比气被分流到补偿微流量传感器 (10) 和样气微流量传感器 (4)。
进入到分析仪的样气必须不含灰尘。必须防止样品室中发生冷凝。因此，大多数应用中有必要对气体进行改性。
流动的参比气可防止微流量传感器受损，并保持模块的测量能力。
OXYMAT 7，工作原理
基本特性
技术功能
根据所用的参比气，可以将物理零点设定在 0% 和 100%（氧气）之间。
- 可实现很小的量程（*高 0.5% O2）
- 可实现以物理方式抑制零点的量程（例如，99.5% 至 100%）
- 短响应时间
- 低长期漂移
- 通过 2500 至 5000 hPa（**）（可选）的参比气接头来监视参比气压力：基准气体压力必须比样品气体压力高 2 000 ± 150 hPa。
功能
- 内部压力传感器用于在 500-2500 hPa（**）范围内校正样气压力变化
- 可以连接外部压力传感器（仅使用硬管作为气路）对高达 3000 hPa（**）的样气压力变化进行校正（可选）
- 监视参比气（可选）
- 可以订购带有流动型补偿回路的分析部件来降低安装位置处的振动影响
- 对于带软管的样气气路：与带软管的压力传感器相连的连接电缆
- 根据应用调整的硬件
- 可以定制分析仪选件，例如：
- 漂移记录
- Kalrez 垫圈
参比气
量程
建议参比气
参比气压力
备注
0 至 vol % O2
N2
2000-4000 hPa 高于样气压力（*高 5000 hPa **）
参比气流量自动设定为 5-10 ml/min（带流动型补偿支路时，可高达 20 ml/min）
... 至 100 vol.% O2 （校正零点，满刻度值为 100 vol.% O2）
O2
约 21 vol. % O2（校正零点，量程内 21 vol. % O2）
空气
100 hPa 相对于样气压力，样气压力可在大气压力附近*大变化 50 hPa
表 1：OXYMAT 7 的参比气
校正零点误差/交叉灵敏度
伴随气体（浓度 100 vol.%）
零点偏差，vol.% O2 **
有机气体
乙烷 C2H6
-0.49
乙烯 C2H4
-0.22
乙炔 C2H2
-0.29
1.2 丁二烯 C4H6
-0.65
1.3 丁二烯 C4H6
-0.49
正丁烷 C4H10
-1.26
异丁烷 C4H10
-1.30
1-丁烯 C4H8
-0.96
异丁烯 C4H8
-1.06
二氯二氟甲烷 (R12) CCl2F2
-1.32
醋酸 CH3COOH
-0.64
正庚烷 C7H16
-2.40
正庚烷 C6H14
-2.02
环己烷 C6H12
-1.84
正己烷 CH4
-0.18
甲烷 CH3OH
-0.31
正辛烷 C8H18
-2.78
正戊烷 C5H12
-1.68
异戊烷 C5H12
-1.49
丙烷 C3H8
-0.87
丙烯 C3H6
-0.64
三氯氟甲烷 (R11) CCl3F
-1.63
氯乙烯 C2H3Cl
-0.77
氟乙烯 C2H3F
-0.55
1,1 偏二氯乙烯 C2H2Cl2
-1.22
惰性气体
氦 He
+0.33
氖 Ne
+0.17
氩 Ar
-0.25
氪 Kr
-0.55
氙 Xe
-1.05
无机气体
氨 NH3
-0.20
溴化氢 HBr
-0.76
氯气 Cl2
-0.94
氯化氢 HCl
-0.35
氧化亚氮 N2O
-0.23
氟化氢 HF
+0.10
碘化氢 HI
-1.19
二氧化碳 CO2
-0.30
一氧化碳 CO
+0.07
一氧化氮 NO
+42.94
氮气 N2
0.00
二氧化氮 NO2
+20.00
二氧化硫 SO2
-0.20
六氟化硫 SF6
-1.05
硫化氢 H2S
-0.44
水 H2O
-0.03
氢气 H2
+0.26
表 2：60 °C 和 1 000 hPa（**压力）下，由于某些伴生气体相对于氮气存在逆磁性和顺磁性而产生的零点误差（根据 IEC 1207/3 标准）
其它温度下的零点误差的变换：
在表 2中列出的零点偏差必须乘以一个校正系数 (k)：
- 逆磁性气体：k = 333 K / (ϑ [°C] + 273 K)
- 顺磁性气体：k = [333 K / (ϑ [°C] + 273 K)]2
所有逆磁性气体的零点偏差均为负
技术规范
技术数据基于 DIN EN 61207-1 的定义。
除非另有规定，下面列出的数据与以下测量条件相关：
环境温度
25°C
气压
大气压力（约 1000 hPa）
样气流量
0.6 l/min（或 Nl/min）
参比气体
氮气
安装地点
无振动和冲击
常规信息
重量
约 5.5 kg（标准型）
量程
量程数目
*多 4 个；可任意分配参数
可在量程内分配参数
- 可能的*小量程
0.5%、1%、2% 或 5% O2
- *大可能满量程
100% O2
气体进口条件
样气压力
- 带软管的标准装置
500 - 1500 hPa（**）
- 带软管和外部 RG 泵的标准装置
空气压力 ± 50 hPa
- 带硬管的标准装置
500 … 3000 hPa（**）；
瞬时值 < 5000 hPa（**）- 现场模块
- 适用于不易燃气体
500 … 2 500 hPa（**）
- 适用于易燃气体以及偶尔发生爆炸的混合气体
800 ?1 100 hPa（**）
参比气压力
- 高压连接
高于样气压力 2000 hPA（在允许的参考气压范围 2500 至 5000 hPa（**）内）
- 低压连接带有外部参比气体泵
高于样气压力 100 hPa
样气进口与样气出口之间的压降
< 100 hPa，1 l/min 时
样气流量
18 … 60 l/h (0.3 … 1 l/min)
样气温度
0 … 60 °C
样气湿度（相对湿度）
<90%（需避免气路内发生冷凝）
样气室温度
标准型号
大约 72°C
时间响应
室温下的预热时间
<2 h
响应特性
- 电子阻尼设置为 0 s 且样气流量为 1 Nl/min 时的显示延迟 T90
≤ 1.9 s; ≤ 2.4 s（现场模块，包括阻火器）
- 死区时间 T10
≤ 1.1 s; < 1.6 s（现场模块）
测量响应
输出信号波动，静态阻尼常量 0 s，动态噪声抑制 5%/10 s
≤ *小量程的 ±0.5%（噪声带相当于 1% = 6σ 值或者 0.333% = 2σ 值），已激活振动补偿： < 值的 1.5 倍
检测限值
根据铭牌数据，≤*小量程的 1%（已激活振动补偿时：< 值的 1.5 倍）
测量值漂移
- 在零点处
≤ *小量程的 ±0.5%/月或者 ≤ ±50 vpm O2/月，取其较大值
- 对于量程气体
≤ 当前量程的 ±0.5%/月或者 ±50 vpm O2/月，取其较大值
可重复性
- 在零点处
≤ *小量程的 ±0.5%/月或者 ≤ ±50 vpm O2/月，取其较大值
- 对于量程气体
d≤ 当前量程的 ±0.5%/月或者 ≤ ±50 vpm O2，取其较大值
干燥环境空气时的线性误差1)
< 0.1%
影响变量
环境温度
- 零点偏移
≤ *小量程的 0.5%/10 K 或 ≤ 50 vpm O2/10 K，取其较大值
- 量程气体偏差
≤ 当前量程的 0.5%/10 K 或 ≤ 50 vpm O2/10 K，取其较大值
样气压力
- 零点偏移
≤ 0.2% *小量程/1% 压力变化或 ≤ 50 vpm O2/1% 压力变化，以较大值为准
- 量程气体偏差
≤0.2% 当前量程/1% 压力变化，或 ≤50 vpm O2/1% 压力变化，以较大者为准
样气流量
- 零点偏移
在允许的流量范围（0.3 至 1 l/min）内，对于每 0.1 l/min 的流量变化，≤ *小量程的 1% 或 ≤ 50 vpm O2，取其较大值
- 量程气体偏差
在允许的流量范围（0.3 至 1 l/min）内，对于每 0.1 l/min 的流量变化，≤ 当前量程的 1% 或 ≤ 50 vpm O2，取其较大值
伴生气体
零点偏差（交叉灵敏度），根据 EN 61207-3 的表 A.1
电源电压
< 当前量程的 0.1%（在标称使用范围内）
电气输入和输出
模拟量和数字量接口
请参见基本单元
气体连接
连接配件
外径为 6 mm 的管连接
气候条件
贮存和运输
-30 至 70 ℃
允许环境温度2)
0 ~ 50 °C
贮存、运输或运行期间的相对湿度 (RH)
<90%（需避免安装的部件上发生冷凝）
1) 由于氧气含量的现有湿度相对降低，因此，未处理的环境空气包含低于 20.95% 的 O2（文献数值）。
2)与 ULTRAMAT 7 模块一起安装时的限制：5 ~ 45 °C
电路图
气体连接
用于样气气路入口和出口的气路连接件,参比气体管件，6 mm 管直径
现场模块的气体接头
壁装式装置
墙壁安装型设备，底部
西门子销售热线;1376150920 罗经理（微信同号） QQ：1985288127
