德國METROTEC氧氣傳感器技術(shù)綜述

一、 品牌與產(chǎn)品概述

德國METROTEC GmbH是一家長期從事氧氣測量與控制系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)。該公司以氧化鋯技術(shù)為基礎(chǔ)，提供多種用于工業(yè)過程氣體分析的氧氣傳感器及配套電子設(shè)備。其產(chǎn)品旨在滿足不同工業(yè)環(huán)境中對氧氣濃度監(jiān)測的需求，涵蓋從常量到痕量級別的測量。

二、 產(chǎn)品型號與技術(shù)參數(shù)

METROTEC的產(chǎn)品線主要圍繞不同的測量方式和安裝條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以下是其主要產(chǎn)品類型及代表型號：

主要產(chǎn)品類型:

在線式 (Inline) 氧氣傳感器

抽取式 (Extractive) 氧氣傳感器

適用于測量腔室的氧氣傳感器

適用于管道直接安裝的氧氣傳感器

帶金屬保護(hù)套管的高溫傳感器

帶陶瓷保護(hù)套管的高溫傳感器

傳感器供電與控制模塊

模擬量或數(shù)字量輸出的變送器

傳感器安裝連接組件

校準(zhǔn)與測試配件

主要產(chǎn)品型號:

A19-N / A19-NC: 通用型，設(shè)計(jì)用于測量腔室內(nèi)安裝。

A19-P / A19-PC: 抽取式，需通過泵或壓力將樣氣引至傳感器。

A15-N: 抽取式設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊。

CMM: 在線式，帶金屬保護(hù)套管，適用于高溫過程直接插入。

CSM: 在線式，帶陶瓷保護(hù)套管，適用于腐蝕性高溫環(huán)境。

C-Sensor 系列: 專為高溫在線測量設(shè)計(jì)，內(nèi)置熱電偶。

E系列變送器: 用于為傳感器供電并處理、輸出標(biāo)準(zhǔn)信號。

M12 連接頭組件: 提供電氣連接的接口部件。

不銹鋼安裝法蘭: 用于傳感器的過程連接。

校準(zhǔn)適配器: 用于傳感器的功能檢查和校準(zhǔn)。

產(chǎn)品介紹與工作原理:

METROTEC的核心傳感器基于穩(wěn)定氧化鋯 (ZrO?) 電化學(xué)原理工作。在一定高溫下（通常由內(nèi)置加熱器實(shí)現(xiàn)），氧化鋯電解質(zhì)對氧離子具有導(dǎo)電性。當(dāng)傳感器兩側(cè)存在氧濃度差時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與濃度差成比例關(guān)系的電勢（能斯特電壓）。通過測量該電勢，即可計(jì)算出被測氣體中的氧含量。

以A19-N型號為例的技術(shù)參數(shù):

測量原理: 氧化鋯電化學(xué)電池

測量范圍: 線性：0-100% O?；對數(shù)：100% ~ 10?33 bar (氧分壓)

響應(yīng)時(shí)間 (T90): < 2秒 (典型值)

工作溫度 (傳感器頭部): 最高 200 °C (樣氣溫度)

預(yù)熱時(shí)間: 約 5分鐘

安裝接口: M27 x 2 螺紋

供電需求: 需搭配外部供電模塊 (如E系列)

三、 核心特點(diǎn)

寬范圍測量能力: 部分傳感器型號具備從百分含量到極低ppm級別的寬量程測量能力，適用于多種工藝控制點(diǎn)。

較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng): 優(yōu)化的傳感器設(shè)計(jì)使氧氣濃度變化能夠被較快地偵測并反饋，有利于過程的實(shí)時(shí)控制。

適應(yīng)不同的安裝條件: 產(chǎn)品線涵蓋在線插入式和抽取式，能夠應(yīng)對直接高溫安裝或需要?dú)怏w采樣的不同工況。

適用于高溫環(huán)境: CMM/CSM等系列采用耐高溫材料作為保護(hù)套管，可在數(shù)百攝氏度的工藝氣氛中直接進(jìn)行測量。

模塊化設(shè)計(jì): 傳感器與供電/變送模塊通常分離，這種設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)配置的靈活性，便于維護(hù)和更換。

四、 應(yīng)用領(lǐng)域

熱處理與工業(yè)爐: 用于可控氣氛爐（如滲碳、滲氮、釬焊）、燒結(jié)爐及退火爐中的氧勢或殘氧監(jiān)測，以保障工藝質(zhì)量和重現(xiàn)性。

燃燒優(yōu)化與環(huán)保監(jiān)測: 應(yīng)用于鍋爐、焚燒爐、玻璃熔窯等燃燒過程，監(jiān)測煙氣或助燃空氣中的氧含量，為優(yōu)化燃燒效率、控制排放提供數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)室與安全監(jiān)測: 作為氣體分析儀的核心部件，用于實(shí)驗(yàn)室研究；或用于監(jiān)測手套箱、惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)、可能發(fā)生缺氧或富氧環(huán)境的安全預(yù)警。

化工與材料生產(chǎn): 在化工合成、粉末金屬生產(chǎn)、半導(dǎo)體制造等涉及特殊氣體環(huán)境的工藝中，用于監(jiān)控反應(yīng)氣氛或保護(hù)氣體的純度。

食品與制藥包裝: 監(jiān)測改性氣氛包裝 (MAP) 過程中的氧氣濃度，確保包裝內(nèi)氣體成分符合產(chǎn)品保質(zhì)要求。