Verfahren der Online-Sauerstoffmessung | Restsauerstoff | Oxiometrie

Paramagnetischer Sensor für 0-100% O2

Diese Sauerstoffsensoren nutzen die paramagnetische Eigenschaft des Sauerstoffatoms aus. Sauerstoff lässt sich durch Magnetfelder beeinflussen (beschleunigen und abbremsen). Oberhalb von ~300°C verliert der Sauerstoff diese Eigenschaft.

Paramagentische Sensoren arbeiten verschleißfrei und schnell und haben eine sehr hohe Lebensdauererwartung. Es gibt quasi keine Querempfindlichkeiten auf andere Gase.

Messprinzip: Paramagnetisch (Partialdruckmessung mit drehbarer Glashantel).

Der Sensor wird auf 55°C beheizt. Sauerstoff ist eines der wenigen Gase mit ausgeprägten paramagnetischen Eigenschaften, die wie folgt für die Messung ausgenützt werden: Eine kleine Glashantel, gefüllt mit Stickstoff, ist in einem inhomogenen Magnetfeld in der Messzelle aufgehängt. Die Ruhelage des Systems wird durch einen Lichtstrahl, einen Spiegel auf der Hantel und einen Photo-Detektor festgelegt. Die Glashantel ist diamagnetisch und neigt dazu, sich aus dem Magnetfeld herauszudrehen. Die paramagnetischen Sauerstoff-Moleküle des Messgases hingegen werden in das Magnetfeld hineingezogen, was die Glashantel verdrängt beziehungsweise zur Drehung in die andere Richtung veranlasst. Diese Drehung wird durch ein entgegengesetztes Magnetfeld aufgehoben, welches mit Hilfe einer Spule um die Glashantel erzeugt wird, wobei die notwendige Stromstärke vom Signal des Photo-Detektors abhängt. Die Differenz zwischen dem Spulenstrom, wenn reiner Stickstoff durch die Messzelle strömt, und dem Spulenstrom bei fliessendem Messgas,ist proportional zur Sauerstoff-Konzentration im Messgas.

Einsatzgebiete

• Überwachung medizinischer Sauerstoff bzw. medizinischer Gase
• Restsauerstoff-Messung bei Feuerungsanlagen aller Art
• Raumluftüberwachung zum Schutz von Personen und Gütern
• Überwachung des Sauerstoffgehalts in Gärungsbehältern und biochemischen Fermentern
• Überwachung des Sauerstoffgehalts in Faulgasen
• Überwachung der Atmosphäre in Fruchtlagern und Treibhäusern
• Prozessgas-Messung zur kontinuierlichen Überwachung des erforderlichen bzw. zulässigen Sauerstoffgehalts
• Überwachung von Schwel- und Brandgasen
• Überwachung von Fahrzeugabgasen und Verbrennungsmotoren
• Überwachung von Schutzgasen
• Überwachung von Stollen- und Tunnelluft
• Restsauerstoff-Messung in Schutzatmosphären von Systemen oder Verpackungen der Lebensmittelindustrie
• Bio- und Deponiegasüberwachung
• Restsauerstoff-Messung in Prozessen
• Luftüberwachung im Tierstall
• Luftüberwachung in Trainingssimulatoren
• Restsauerstoff bei der Verglasungsindustrie

Elektrochemischer Sensor für den %- sowie ppm-Bereich

Ein elektrochemischer Sauerstoff Sensor ist eine bestimmte Art einer Brennstoffzelle. Wenn das in der Messzelle befindliche Kaliumhydroxid mit Sauerstoff in Berührung kommt, erfolgt eine chemische Reaktion. Daraus resultiert ein elektrischer Strom, der zwischen Anode und Kathode durch einen Widerstand fließt. Der Strom verhält sich dabei proportional zur Sauerstoffkonzentration.

Die Lebensdauer der Messzelle ist beschränkt. Die Messmethode eignet sich hervorragend um Spuren von Sauerstoff nachzuweisen, ist aber auch für den Prozentbereich geeignet.

Wir empfehlen den Einsatz von elektrochemischen Sensoren im Ex-Bereich oder allgemein überall da, wo brennbare Bestandteile im Gasstrom vorhanden sind.

Das Messgerät unterliegt keinem nennenswerten Verschleiß, lediglich die Brennstoffzelle muss regelmäßig ersetzt werden (normaler Zyklus ca. 3-4 Jahre).

Wir arbeiten mit der Firma ProChem Analytik zusammen, wenn es um elektrochemische Sauerstoffmessungen geht.

Einsatzgebiete

• Halbleiterindustrie
• Gashersteller
• Metallindustrie
• Chemische Industrie
• Wärmebehandlung

Potentiometrische O2-Zirkonoxidsonden, für den %- sowie ppm-Bereich

Herkömmliche λ-Sonden aus dem Kfz-Bereich haben den entscheidenden Nachteil, dass durch die ungeregelte Heizung und keramische Abdeckschichten, welche die Diffusion bestimmter Gase fördern, erhebliche Messfehler entstehen können. Die Firma ZIROX baut hochpräzise potentiometrische Sauerstoffmesszellen. So haben die Messzellen SS27/MS27 eine integrierte geregelte Heizung und eine Primärelektronik. Kernstück der Sonde ist die bewährte potentiometrische drift- und kalibrierfreie ZIROX-Messzelle. Aufgrund der Sondenkonstruktion sind Messungen mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit möglich.
Um günstige Werte für die Oxidionenleitfähigkeit des Zirkonium Dioxids zu erhalten und Störreaktionen durch Nichtgleichgewichte mit brennbaren Komponenten des Messgases zu vermeiden, wird die Messzelle bis auf 750 °C aufgeheizt. Ein Thermoelement an der Messzelle ermittelt die aktuelle Messtemperatur. Eine konstante Messtemperatur wird durch eine elektronische Regelschaltung gewährleistet.

Einsatzgebiete

• Sauerstoffmessungen in Schutzgasen
• Abgasuntersuchung in Feuerungsanlagen, Großmotoren und Blockheizkraftwerken
• Feuerungsoptimierung in Kleinfeuerungsanlagen
• Ofengasmessungen in Wärmebehandlungsanlagen
• Optimierung von Deponie- und Biogasverbrennungsanlagen
• Überwachung industrieller Prozesse unter Schutz- und Formiergasatmosphäre

Allgemeines zur λ-Sonde

Die λ-Sonde misst den Restsauerstoff in Abgasen und wird beispielsweise zur Optimierung des Verbrennungsprozesses sowie des Wirkungsgrades in Verbrennungsmotoren. Aber auch in Müllverbrennungsanlagen, Stahlhütten und Kohlekraftwerken kommen sie zum Einsatz.
Es wird in zwei Messprinzipien unterschieden: Spannung eines Festkörperelektrolyten (NERNST-Sonde) und Widerstandsänderung einer Keramik (Widerstandssonde). Die meisten Sauerstoffsonden sind als NERNST-Sonden aufgebaut, benannt nach ihrem Erfinder Walther Nernst. Diese nutzen einen festen, keramischen, Sauerstoffionen leitenden Elektrolyten als Membran (Zirkoniumoxid). An der Membran entsteht eine Spannung (Messgröße), die in Abhängigkeit zum Unterschied des Sauerstoffgehalts der Gase auf beiden Seiten steht.