使用 ULTRAMAT 23 氣體分析儀，最多可連續(xù)測量 4 種氣體組分。該裝置可配有以下傳感器：

• 適用于紅外活性氣體的紅外檢測器
• 適用于紫外活性氣體的紫外光度計(jì)
• H2S 傳感器（電化學(xué)）
• O2 傳感器（電化學(xué)）
• O2 傳感器（順磁）
• 使用用于沼氣廠的 ULTRAMAT 23 型氣體分析儀，最多可以連續(xù)測量四種氣體組分：兩種紅外敏感氣體（CO2 和 CH4），以及采用電化學(xué)測量單元測量 O2 和 H2S。
• 使用配有順磁性氧測量池的 ULTRAMAT 23 氣體分析儀，可以連續(xù)測量最多 4 種氣體組分：可測量三種紅外敏感氣體以及采用“啞鈴型"測量單元測量 O2 。
• 使用配有紫外光度計(jì)的 ULTRAMAT 23 氣體分析儀，可通過電化學(xué)傳感器測量一種紅外敏感氣體、紫外活性氣體（SO2、NO2）以及 O2。
  

• AUTOCAL 帶有環(huán)境空氣自動標(biāo)定（取決于測量組分）
  由于不需要校準(zhǔn)氣體，成本效益高
• 由于采用多層檢測器，選擇性高，例如，低水蒸汽交叉靈敏度
• 可根據(jù)需要現(xiàn)場清潔樣本室。
  由于污染后可以重新使用，因此可節(jié)約成本
• 純文本格式的菜單提示操作
  無需操作員手動控制，安全性高
• 服務(wù)信息和日志
  預(yù)防性維護(hù)；為維修和維護(hù)人員提供幫助，節(jié)約成本
• 編碼操作員級別，可防止未經(jīng)的訪問
  安全性提高
• 開放式接口結(jié)構(gòu) (RS 485，RS 232，PROFIBUS，SIPROM GA)
  簡化的過程集成；遠(yuǎn)程操作和控制

在生物氣設(shè)備中使用時(shí)的*優(yōu)勢

• 連續(xù)測量所有四個(gè)重要組分，包括 H2S
• 即使在高濃度下也能保證很長 H2S 傳感器使用壽命； 無需稀釋或反吹
• 可燃性氣體的導(dǎo)入和測量（出現(xiàn)在生物氣設(shè)備中）（例如，允許 70% 的 CH4）（Tü認(rèn)證）

應(yīng)用范圍

• 小型燃燒系統(tǒng)的操作優(yōu)化
• 對于使用所有類型燃料（油、燃?xì)夂兔海┑娜紵到y(tǒng)，監(jiān)測它們的廢氣排放濃度；并執(zhí)行熱力焚燒廠的運(yùn)行測量
• 室內(nèi)空氣監(jiān)測
• 監(jiān)測水果貯藏間、溫室、發(fā)酵室和倉庫的空氣質(zhì)量
• 監(jiān)控過程控制功能
• 在鋼的熱處理期間監(jiān)測環(huán)境狀況
• 在無潛在爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中使用

沼氣廠中的應(yīng)用

• 對用于生成沼氣的發(fā)酵罐進(jìn)行監(jiān)控（進(jìn)料端和純產(chǎn)品端）
• 監(jiān)控氣體驅(qū)動的電機(jī)（發(fā)電）
• 監(jiān)控沼氣向商業(yè)燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)的輸送情況

順磁氧傳感器的應(yīng)用

• 煙氣分析
• 裝置惰性化
• 室內(nèi)空氣監(jiān)測
• 醫(yī)療工程

其它應(yīng)用

• 環(huán)境保護(hù)
• 化工廠
• 水泥工業(yè)

特殊型號

單獨(dú)氣路

無帶泵的雙紅外組分 ULTRAMAT 23 提供有兩個(gè)單獨(dú)的氣路。這樣，它就可以同時(shí)測量兩個(gè)采樣點(diǎn)，例如，可測量 NOx 轉(zhuǎn)化爐前后的 NOx 含量。
ULTRAMAT 23 氣體分析儀可在排氣測量系統(tǒng)中使用，并可用于過程及安全監(jiān)控。

符合 EN 14181 和 EN 15267 的型號

根據(jù)在歐盟已標(biāo)準(zhǔn)化且在許多歐洲國家都需要遵守的 EN 14181，連續(xù)排氣監(jiān)測系統(tǒng) (CEMS) 需要進(jìn)行 QAL 1 合格測試，即對包括氣路和調(diào)節(jié)部分在內(nèi)的整個(gè)測量系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)證。根據(jù) EN 15267，這種測試必須由獨(dú)立的認(rèn)證機(jī)構(gòu)來完成。例如在德國，該測試由*監(jiān)督協(xié)會 (TüV) 來完成，并且要將報(bào)告提交給聯(lián)邦/州排放物控制工作 (Bund/L?nder-Arbeitsgemeinschaft für Immissionsschutz - LAI) 進(jìn)行審批。隨后由德國聯(lián)邦環(huán)境部 Agency (Umweltbundesamt - UBA) 在聯(lián)邦公報(bào) (Bundesanzeiger) 中以及由德國基礎(chǔ)監(jiān)督協(xié)會 (TüV) 發(fā)出通告：https://www.qal1.en。
在英國，英國環(huán)境署下屬的 Sira Environmental 公司根據(jù) MCERTS 方案出具 QAL 1 測試報(bào)告、提交審批和在 SIRA Environmental 上公布。其它歐洲國家均按照德國或英國的認(rèn)證方案執(zhí)行。
為了在 EN 14181 應(yīng)用中使用，在 CEM CERT 組中具有訂貨號 7MB235X 的設(shè)備 (7MB1957) 都已根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn) EN 15267 進(jìn)行了認(rèn)證測試。這些*監(jiān)督協(xié)會版 ULTRAMAT 適合根據(jù)第 13 和 27 版 BlmSchV 以及 TA Luft 標(biāo)準(zhǔn)來測量 CO、NO、SO2 和 O2。經(jīng)過*監(jiān)督協(xié)會測試與認(rèn)證的最小量程：

單組份和雙組份分析儀

• CO：0 - 150 mg/m3
• NO：0 - 150 mg/m3
• SO2：0 - 400 mg/m3

3 組分分析儀

• CO：0 - 250 mg/m3
• NO：0 - 250 mg/m3
• SO2：0 - 400 mg/m3

經(jīng)測試，也具有符合 EN 15267-3 的附加量程：

• CO：0 - 1 250 mg/m3
• NO：0 - 2 000 mg/m3
• SO2：0 - 7 000 mg/m3

可根據(jù) EN 14181 (QAL 3) 標(biāo)準(zhǔn)來測定分析儀的漂移，也可通過 PC 并使用 SIPROM GA 維護(hù)和維修軟件測定。另外，部分排放氣體分析計(jì)算機(jī)廠商提供了通過分析儀的串行端口讀取漂移數(shù)據(jù)并在分析計(jì)算機(jī)上進(jìn)行自動記錄和處理的功能。

響應(yīng)時(shí)間更短的型號

兩個(gè)冷凝閥間的連接件裝配在一個(gè)阻流器上，引導(dǎo)整個(gè)氣流穿過測量室（否則僅 1/3 流量），也就是說響應(yīng)時(shí)間快了 2/3。所有其它組件的功能保持不變

斬光器清洗

消耗 100 ml/min（上游壓力設(shè)定：約 3000 hPa）

• 19" 機(jī)架式，具有 4 HU 高度
  • 處于鉸鏈機(jī)架中
  • 機(jī)柜內(nèi)
• 前面板上有樣氣流量指示器；
  可選：集成的樣氣泵（便攜型的標(biāo)準(zhǔn)配置）
• 樣氣入口和出口以及零氣的氣體連接；管道直徑為 6 mm 或 ?"
• 氣和電氣連接在后部（便攜型：樣氣進(jìn)口在前端）

顯示和控制面板

• 操作方式基于NAMUR 標(biāo)準(zhǔn)
• 分析儀的參數(shù)化和試運(yùn)行快速簡單
• 帶有大屏幕背光燈的 LCD 顯示測量值
• 用于參數(shù)化、測試功能、校準(zhǔn)的菜單驅(qū)動輸入
• 可清洗薄膜鍵盤
• 純文本用戶幫助
• 6 種語言的操作軟件

輸入/輸出

• 用于啟動/停止樣氣泵、觸發(fā)自動標(biāo)定和讓幾個(gè)設(shè)備同步的三個(gè)數(shù)字量輸入
• 8 個(gè)繼電器輸出可以任意配置用于故障檢查、維護(hù)請求、維護(hù)開關(guān)、限制報(bào)警、量程識別和外接電磁閥。
• 八個(gè)附加的數(shù)字量輸入和繼電器輸出（可選）
• 電隔離模擬量輸出

通信

基本裝置配備了 RS485 接口（從后面板連接）。

選項(xiàng)

• RS 485/RS 232 轉(zhuǎn)換器
• RS 485/以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器
• RS 485/USB 轉(zhuǎn)換器
• 通過 PROFIBUS DP/PA 接口接入網(wǎng)絡(luò)
• 作為維修和維護(hù)工具的SIPROM GA 軟件

ULTRAMAT 23，薄膜鍵盤和圖形顯示器

設(shè)計(jì) – 與樣氣相接觸的部件

ULTRAMAT 23，設(shè)計(jì)

氣路

ULTRAMAT 23，便攜式，安裝在鋼板機(jī)殼中，帶有內(nèi)部樣氣泵，凝液罐在前板上帶有安全過濾器，可選氧氣測量

ULTRAMAT 23，19" 機(jī)架安裝外殼，內(nèi)置有樣氣泵；可進(jìn)行氧氣測量

ULTRAMAT 23，19“機(jī)架安裝外殼，不帶內(nèi)置樣氣泵，用于氧氣測量

ULTRAMAT 23，19" 機(jī)架單元外殼，不帶內(nèi)部樣氣泵，帶有獨(dú)立的氣路，用于第二個(gè)測量組分或第二個(gè)和第三個(gè)測量組分，可選氧氣測量

ULTRAMAT 23，19" 機(jī)架安裝型外殼，管道中的樣氣路型，單獨(dú)氣路，通常不帶樣氣泵，不帶安全過濾器，不帶安全凝液罐

ULTRAMAT 23，19" 機(jī)架安裝型外殼，帶內(nèi)部樣氣泵和 H2S 傳感器

ULTRAMAT 23，19" 機(jī)架安裝外殼，內(nèi)置有樣氣泵，可進(jìn)行順磁氧氣測量

ULTRAMAT 23，19" 機(jī)架單元外殼，帶有紅外檢測器、紫外光度計(jì)（紫外模塊）；可以測量氧

ULTRAMAT 23，19" 機(jī)架安裝外殼，帶有紅外檢測器、紫外光度計(jì)（紫外模塊）；可以測量氧

ULTRAMAT 23 使用了多種相互獨(dú)立并可選擇的測量原理。

紅外氣體測量

ULTRAMAT 23 紅外氣體測量原理基于氣體分子具有特定的紅外光吸收波段，采用單光束交變紅外分析方法。一個(gè)輻射源 (7) 被加熱到約 600 °C ，然后光源發(fā)出的紅外輻射由一個(gè)斬波器 (5) 以 8 1/3 Hz 的頻率進(jìn)行調(diào)制。

IR 放射物穿過樣本室 (4)，樣氣流到樣本室中，由于被測成分的冷凝作用，樣氣的密度降低了。

接收室建立有兩到三層檢測器，充滿了被測成分。

光譜吸收波段的中間位置的能量優(yōu)先被層檢測室 (11) 吸收。邊緣波段的光則被第二層檢測器室 (2) 和第三層檢測器室 (12) 吸收。

上、下層之間的吸收經(jīng)微流量傳感器耦合。來自上層和下層的負(fù)反饋導(dǎo)致光譜靈敏度帶的帶寬變窄。提高分辨精度、消除紅外交叉干擾。改變劃片 (10) 的位置，可以改變下層檢測氣室的紅外吸收。

旋轉(zhuǎn)斷束器 (5) 在樣本室內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)脈動氣流，微流量傳感器 (3) 再把氣流轉(zhuǎn)換成電信號。

微流量傳感器中有兩個(gè)被加熱到大約 120 oC的鎳格柵，這兩個(gè)鎳格柵和兩個(gè)電阻形成惠斯通電橋。脈動氣流與鎳格柵的稠密分布一起引起了格柵電阻變化。這回導(dǎo)致橋路中的偏移，偏移量取決于樣氣的濃度。

注

進(jìn)入到分析儀的樣氣必須不含灰塵。必須防止樣品室中發(fā)生冷凝。因此，大多數(shù)應(yīng)用中有必要對氣體進(jìn)行改性。

在分析儀所處的環(huán)境空氣中不含有高濃度的被測組分。

ULTRAMAT 23，紅外通道的工作原理（以三層檢測器為例）

使用空氣進(jìn)行自動標(biāo)定 (AUTOCAL)

ULTRAMAT 23 可以使用空氣（如環(huán)境空氣）進(jìn)行自動標(biāo)定。自動標(biāo)定的周期可調(diào)（1 至 24 小時(shí)，0= no AUTOCAL），腔室用空氣進(jìn)行清洗。然后檢測器會生成信號 U0（在樣本室內(nèi)無吸收）。該信號既可以作為待測紅外組分的零點(diǎn)標(biāo)定，又可以作為滿量程的標(biāo)定信號。

隨著被測成分的濃度增加，樣本室內(nèi)的吸收也隨著增加。由于采用這種預(yù)吸收，因此探測器中的可探測輻射能量減小，從而信號電壓也隨之降低。對于 ULTRAMAT 23 單束產(chǎn)品，被測成分和測得電壓之間的數(shù)學(xué)關(guān)系可以近似表示為以下指數(shù)公式：

U = U0 · e-kc

c 濃度
k 設(shè)備相關(guān)常量
U0零氣基本信號（無被測成分的樣氣）
U 檢測器信號

放射能量中的變化、采樣室的污染、或是探測器元件的老化都會對 U0 產(chǎn)生相同的影響，結(jié)果如下所示：

U’ = U’0 · e-kc

除取決于密度 c 之外，隨著 IR 源的老化，測量電壓不斷出現(xiàn)變化，或者是由于污染的持久性。

每個(gè) AUTOCAL 都會根據(jù)當(dāng)前有效的值跟蹤總特性。還將以這種方式來補(bǔ)償溫度和壓力波動。

如上所述，只要設(shè)備監(jiān)視的 U 值仍處于一定的容許范圍之內(nèi)，就可以忽略測量中污染和衰變的影響。

兩個(gè)或兩個(gè)以上的 AUTOCAL 間的范圍誤差可在 ULTRAMAT 23 和一報(bào)警報(bào)文輸出上單獨(dú)實(shí)現(xiàn)配置化。如果該值跌落到原始出廠設(shè)置 U0 值的 50 % 一下，儀器就會輸出報(bào)警。大多數(shù)情況下，這是由于樣本室被污染造成的。

校準(zhǔn)

可將測量單元設(shè)置為每隔 1 到 24 小時(shí)使用環(huán)境空氣或氮?dú)庾詣有?zhǔn)零點(diǎn)。根據(jù)新確定的 U’o 和作為默認(rèn)值存儲的設(shè)備特定參數(shù)數(shù)學(xué)計(jì)算紅外敏感元件的校準(zhǔn)點(diǎn)。我們建議使用校準(zhǔn)氣體每年對校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行一次檢查。（有關(guān) TüV 細(xì)信息，參見選擇與訂貨數(shù)據(jù)下的“校準(zhǔn)間隔(TüV)"）。

如果安裝有電化學(xué)傳感器，建議使用空氣進(jìn)行自動校準(zhǔn)。除了紅外敏感元件的零點(diǎn)校準(zhǔn)之外，還可以同時(shí)自動校準(zhǔn)電化學(xué)氧氣2傳感器的校準(zhǔn)點(diǎn)。單點(diǎn)校正后，氧2傳感器的特性足夠穩(wěn)定。電化學(xué)傳感器的零點(diǎn)只需要通過連接氮?dú)饷磕隀z查一次。

校準(zhǔn)

紫外測量

ULTRAMAT 23，紫外測量原理

該測量原理是使用雙光束光度計(jì)來測量與具體分子相關(guān)的紫外輻射光譜帶吸收。

光源是一種采用 AlGaN 或 InGaN 半導(dǎo)體的固態(tài)二極管 (LED) (1)。為了改進(jìn)信號分析，光源以脈沖光源形式工作。

紫外輻射光線經(jīng)過準(zhǔn)直后先通過一個(gè)分光器 (3)，產(chǎn)生兩個(gè)大小*相同的光束（測量光束和參比光束）。測量光束通過樣品室 (6)，樣氣流入該樣品室，并根據(jù)被測組分的濃度而得到衰減。將根據(jù)朗伯-比爾定律，對這種衰減進(jìn)行評估。

測量光線由位于樣氣從中流過的樣品室下游的一個(gè)光二極管 (4) 進(jìn)行記錄（測量信號）。同樣，參比光線由另一個(gè)光二極管進(jìn)行記錄（5，參比信號）。測量信號與參比信號的比值用來計(jì)算氣體組分濃度。

該分光器還可以連接第二個(gè)光源 (2) 以測量另一種氣體組分。通過這種方式，可以交替測量二氧化硫 (SO2) 和氮氧化物 (NO2) 的吸收，并通過傳感器級電路將其轉(zhuǎn)換為連續(xù)濃度值。通過適當(dāng)選擇 LED，可實(shí)現(xiàn)其它樣氣測量應(yīng)用。

氧含量測量

氧氣傳感器基于燃料電池原理來工作的。氧氣在陰極和電解液的邊界層發(fā)生轉(zhuǎn)換。電子發(fā)射電流在鉛陽極和陰極之間流動，并流經(jīng)一個(gè)存在測量電壓的電阻器。測得的電壓與樣氣中的氧濃度成正比。

使用弱酸性的電解液，相比其它類型的傳感器，對于交叉干擾不敏感，諸如 CO2，CO，H2 和 CH4等的影響。

注

氧氣傳感器可以用于大于 1% 和小于 1% 這兩種氧氣濃度。但是，在從高濃度到低濃度（小于 1%）的突然變化的情況下，該傳感器將需要更長的運(yùn)行時(shí)間，以獲得一個(gè)恒定的測量值。特別是在測量點(diǎn)之間切換時(shí)，應(yīng)考慮到該情況，并設(shè)置合適的沖洗次數(shù)。

ULTRAMAT 23，氧傳感器的工作原理

用于測定硫化氫的電化學(xué)傳感器2

硫化氫通過擴(kuò)散阻擋層（氣體隔膜）進(jìn)入到傳感器中，并在工作電極處氧化。在反電極上發(fā)生減少大氣中氧氣的形式的反應(yīng)。可以將電子的作為與氣體濃度成正比的電流在連接器針腳上傳輸。

校準(zhǔn)

當(dāng)連接有氮?dú)饣蚩諝鈺r(shí)，“自動校準(zhǔn)"(AUTOCAL) 會自動重新校準(zhǔn)零點(diǎn)。建議每月使用校準(zhǔn)氣檢查校準(zhǔn)點(diǎn)（45 至 50 vpm）。

必須每隔一小時(shí)執(zhí)行一次自動校準(zhǔn)（例如，使用環(huán)境空氣）。在執(zhí)行該操作時(shí)，必須確保環(huán)境空氣按照 11°C 的露點(diǎn)飽和。

如果干燥的環(huán)境空氣無法保證滿足該條件，調(diào)整氣體必須通過加濕器，然后通過一個(gè)冷卻器（露點(diǎn) 11°C）。

如果載氣含有如下成分，則不能使用硫化氫傳感器：

• 含有氯的化合物
• 含有氟的化合物
• 重金屬
• 氣溶膠
• 堿性組分
• NH3 > 5 vpm

硫化氫傳感器的工作原理2

順磁性氧氣電池

與其它氣體相比，氧具有*的順磁性。該屬性用作測量方法的基礎(chǔ)。

兩個(gè)磁鐵在測量單元中產(chǎn)生不均勻的磁場。如果氧分子流入到測量單元 (1) 中，它們將被吸入到磁場中。這將產(chǎn)生脫離磁場的兩個(gè)反磁性空心球體 (2)。該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以光學(xué)的形式記錄，并用作控制補(bǔ)償流量的輸入變量。這會通過金屬絲環(huán) (3) 產(chǎn)生與圍繞兩個(gè)空心球體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動相反的轉(zhuǎn)矩。補(bǔ)償電流與氧氣的濃度成比例。

校準(zhǔn)

在處理空氣時(shí)使用自動校準(zhǔn)功能對校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)（對應(yīng)于使用電化學(xué)氧氣傳感器進(jìn)行的校準(zhǔn)）。為了遵守技術(shù)數(shù)據(jù)，在測量范圍小于 5% 的情況下，必須每個(gè)星期使用氮?dú)鈱槾艤y量單元的零點(diǎn)進(jìn)行一次校準(zhǔn)，在測量范圍較大的情況下，必須每兩個(gè)月使用氮?dú)鈱槾艤y量單元的零點(diǎn)進(jìn)行一次校準(zhǔn)。

或者，也可以使用惰性氣體（如氮?dú)猓┻M(jìn)行自動校準(zhǔn)。在測量范圍的極限點(diǎn)在很大程度上保持穩(wěn)定時(shí)，每年調(diào)整一次極限點(diǎn)就足夠了。

順磁性氧氣電池的工作原理