使用 ULTRAMAT 23 气体分析仪，最多可连续测量 4 种气体组分。该装置可配有以下传感器：

• 适用于红外活性气体的红外检测器
• 适用于紫外活性气体的紫外光度计
• H2S 传感器（电化学）
• O2 传感器（电化学）
• O2 传感器（顺磁）
• 使用用于沼气厂的 ULTRAMAT 23 型气体分析仪，最多可以连续测量四种气体组分：两种红外敏感气体（CO2 和 CH4），以及采用电化学测量单元测量 O2 和 H2S。
• 使用配有顺磁性氧测量池的 ULTRAMAT 23 气体分析仪，可以连续测量最多 4 种气体组分：可测量三种红外敏感气体以及采用“哑铃型”测量单元测量 O2 。
• 使用配有紫外光度计的 ULTRAMAT 23 气体分析仪，可通过电化学传感器测量一种红外敏感气体、紫外活性气体（SO2、NO2）以及 O2。
  

• AUTOCAL 带有环境空气自动标定（取决于测量组分）
  由于不需要校准气体，成本效益高
• 由于采用多层检测器，选择性高，例如，低水蒸汽交叉灵敏度
• 可根据需要现场清洁样本室。
  由于污染后可以重新使用，因此可节约成本
• 纯文本格式的菜单提示操作
  无需操作员手动控制，安全性高
• 服务信息和日志
  预防性维护；为维修和维护人员提供帮助，节约成本
• 编码操作员级别，可防止未经授权的访问
  安全性提高
• 开放式接口结构 (RS 485，RS 232，PROFIBUS，SIPROM GA)
  简化的过程集成；远程操作和控制

在生物气设备中使用时的独特优势

• 连续测量所有四个重要组分，包括 H2S
• 即使在高浓度下也能保证很长 H2S 传感器使用寿命； 无需稀释或反吹
• 可燃性气体的导入和测量（出现在生物气设备中）（例如，允许 70% 的 CH4）（TÜ认证）

应用范围

• 小型燃烧系统的操作优化
• 对于使用所有类型燃料（油、燃气和煤）的燃烧系统，监测它们的废气排放浓度；并执行热力焚烧厂的运行测量
• 室内空气监测
• 监测水果贮藏间、温室、发酵室和仓库的空气质量
• 监控过程控制功能
• 在钢的热处理期间监测环境状况
• 在无潜在爆炸危险的环境中使用

沼气厂中的应用

• 对用于生成沼气的发酵罐进行监控（进料端和纯产品端）
• 监控气体驱动的电机（发电）
• 监控沼气向商业燃气网络的输送情况

顺磁氧传感器的应用

• 烟气分析
• 装置惰性化
• 室内空气监测
• 医疗工程

其它应用

• 环境保护
• 化工厂
• 水泥工业

特殊型号

单独气路

无带泵的双红外组分 ULTRAMAT 23 提供有两个单独的气路。这样，它就可以同时测量两个采样点，例如，可测量 NOx 转化炉前后的 NOx 含量。
ULTRAMAT 23 气体分析仪可在排气测量系统中使用，并可用于过程及安全监控。

符合 EN 14181 和 EN 15267 的型号

根据在欧盟已标准化且在许多欧洲国家都需要遵守的 EN 14181，连续排气监测系统 (CEMS) 需要进行 QAL 1 合格测试，即对包括气路和调节部分在内的整个测量系统进行认证。根据 EN 15267，这种测试必须由独立的认证机构来完成。例如在德国，该测试由德国技术监督协会 (TÜV) 来完成，并且要将报告提交给联邦/州排放物控制工作 (Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft für Immissionsschutz - LAI) 进行审批。随后由德国联邦环境部 Agency (Umweltbundesamt - UBA) 在联邦公报 (Bundesanzeiger) 中以及由德国基础监督协会 (TÜV) 发出通告：https://www.qal1.en。
在英国，英国环境署下属的 Sira Environmental 公司根据 MCERTS 方案出具 QAL 1 测试报告、提交审批和在 SIRA Environmental 上公布。其它欧洲国家均按照德国或英国的认证方案执行。
为了在 EN 14181 应用中使用，在 CEM CERT 组中具有订货号 7MB235X 的设备 (7MB1957) 都已根据德国标准 EN 15267 进行了认证测试。这些德国技术监督协会版 ULTRAMAT 适合根据第 13 和 27 版 BlmSchV 以及 TA Luft 标准来测量 CO、NO、SO2 和 O2。经过德国技术监督协会测试与认证的最小量程：

单组份和双组份分析仪

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

3 组分分析仪

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

经测试，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

可根据 EN 14181 (QAL 3) 标准来测定分析仪的漂移，也可通过 PC 并使用 SIPROM GA 维护和维修软件测定。另外，部分排放气体分析计算机厂商提供了通过分析仪的串行端口读取漂移数据并在分析计算机上进行自动记录和处理的功能。

响应时间更短的型号

两个冷凝阀间的连接件装配在一个阻流器上，引导整个气流穿过测量室（否则仅 1/3 流量），也就是说响应时间快了 2/3。所有其它组件的功能保持不变

斩光器清洗

消耗 100 ml/min（上游压力设定：约 3000 hPa）

• 19" 机架式，具有 4 HU 高度
  • 处于铰链机架中
  • 机柜内
• 前面板上有样气流量指示器；
  可选：集成的样气泵（便携型的标准配置）
• 样气入口和出口以及零气的气体连接；管道直径为 6 mm 或 ¼"
• 气和电气连接在后部（便携型：样气进口在前端）

显示和控制面板

• 操作方式基于NAMUR 标准
• 分析仪的参数化和试运行快速简单
• 带有大屏幕背光灯的 LCD 显示测量值
• 用于参数化、测试功能、校准的菜单驱动输入
• 可清洗薄膜键盘
• 纯文本用户帮助
• 6 种语言的操作软件

输入/输出

• 用于启动/停止样气泵、触发自动标定和让几个设备同步的三个数字量输入
• 8 个继电器输出可以任意配置用于故障检查、维护请求、维护开关、限制报警、量程识别和外接电磁阀。
• 八个附加的数字量输入和继电器输出（可选）
• 电隔离模拟量输出

通信

基本装置配备了 RS485 接口（从后面板连接）。

选项

• RS 485/RS 232 转换器
• RS 485/以太网转换器
• RS 485/USB 转换器
• 通过 PROFIBUS DP/PA 接口接入网络
• 作为维修和维护工具的SIPROM GA 软件

ULTRAMAT 23，薄膜键盘和图形显示器

设计 – 与样气相接触的部件

ULTRAMAT 23，设计

气路

ULTRAMAT 23，便携式，安装在钢板机壳中，带有内部样气泵，凝液罐在前板上带有安全过滤器，可选氧气测量

ULTRAMAT 23，19" 机架安装外壳，内置有样气泵；可进行氧气测量

ULTRAMAT 23，19“机架安装外壳，不带内置样气泵，用于氧气测量

ULTRAMAT 23，19" 机架单元外壳，不带内部样气泵，带有独立的气路，用于第二个测量组分或第二个和第三个测量组分，可选氧气测量

ULTRAMAT 23，19" 机架安装型外壳，管道中的样气路型，单独气路，通常不带样气泵，不带安全过滤器，不带安全凝液罐

ULTRAMAT 23，19" 机架安装型外壳，带内部样气泵和 H2S 传感器

ULTRAMAT 23，19" 机架安装外壳，内置有样气泵，可进行顺磁氧气测量

ULTRAMAT 23，19" 机架单元外壳，带有红外检测器、紫外光度计（紫外模块）；可以测量氧

ULTRAMAT 23，19" 机架安装外壳，带有红外检测器、紫外光度计（紫外模块）；可以测量氧

ULTRAMAT 23 使用了多种相互独立并可选择的测量原理。

红外气体测量

ULTRAMAT 23 红外气体测量原理基于气体分子具有特定的红外光吸收波段，采用单光束交变红外分析方法。一个辐射源 (7) 被加热到约 600 °C ，然后光源发出的红外辐射由一个斩波器 (5) 以 8 1/3 Hz 的频率进行调制。

IR 放射物穿过样本室 (4)，样气流到样本室中，由于被测成分的冷凝作用，样气的密度降低了。

接收室建立有两到三层检测器，充满了被测成分。

光谱吸收波段的中间位置的能量优先被第一层检测室 (11) 吸收。边缘波段的光则被第二层检测器室 (2) 和第三层检测器室 (12) 吸收。

上、下层之间的吸收经微流量传感器耦合。来自上层和下层的负反馈导致光谱灵敏度带的带宽变窄。提高分辨精度、消除红外交叉干扰。改变划片 (10) 的位置，可以改变下层检测气室的红外吸收。

旋转断束器 (5) 在样本室内产生一个脉动气流，微流量传感器 (3) 再把气流转换成电信号。

微流量传感器中有两个被加热到大约 120 ºC的镍格栅，这两个镍格栅和两个电阻形成惠斯通电桥。脉动气流与镍格栅的稠密分布一起引起了格栅电阻变化。这回导致桥路中的偏移，偏移量取决于样气的浓度。

注

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。

在分析仪所处的环境空气中不含有高浓度的被测组分。

ULTRAMAT 23，红外通道的工作原理（以三层检测器为例）

使用空气进行自动标定 (AUTOCAL)

ULTRAMAT 23 可以使用空气（如环境空气）进行自动标定。自动标定的周期可调（1 至 24 小时，0= no AUTOCAL），腔室用空气进行清洗。然后检测器会生成最大信号 U0（在样本室内无吸收）。该信号既可以作为待测红外组分的零点标定，又可以作为满量程的标定信号。

随着被测成分的浓度增加，样本室内的吸收也随着增加。由于采用这种预吸收，因此探测器中的可探测辐射能量减小，从而信号电压也随之降低。对于 ULTRAMAT 23 单束产品，被测成分和测得电压之间的数学关系可以近似表示为以下指数公式：

U = U0 · e-kc

c 浓度
k 设备相关常量
U0零气基本信号（无被测成分的样气）
U 检测器信号

放射能量中的变化、采样室的污染、或是探测器元件的老化都会对 U0 产生相同的影响，结果如下所示：

U’ = U’0 · e-kc

除取决于密度 c 之外，随着 IR 源的老化，测量电压不断出现变化，或者是由于污染的持久性。

每个 AUTOCAL 都会根据当前有效的值跟踪总特性。还将以这种方式来补偿温度和压力波动。

如上所述，只要设备监视的 U 值仍处于一定的容许范围之内，就可以忽略测量中污染和衰变的影响。

两个或两个以上的 AUTOCAL 间的范围误差可在 ULTRAMAT 23 和一报警报文输出上单独实现配置化。如果该值跌落到原始出厂设置 U0 值的 50 % 一下，仪器就会输出报警。大多数情况下，这是由于样本室被污染造成的。

校准

可将测量单元设置为每隔 1 到 24 小时使用环境空气或氮气自动校准零点。根据新确定的 U’o 和作为默认值存储的设备特定参数数学计算红外敏感元件的校准点。我们建议使用校准气体每年对校准点进行一次检查。（有关 TÜV 细信息，参见选择与订货数据下的“校准间隔(TÜV)”）。

如果安装有电化学传感器，建议使用空气进行自动校准。除了红外敏感元件的零点校准之外，还可以同时自动校准电化学氧气2传感器的校准点。单点校正后，氧2传感器的特性足够稳定。电化学传感器的零点只需要通过连接氮气每年检查一次。

校准

紫外测量

ULTRAMAT 23，紫外测量原理

该测量原理是使用双光束光度计来测量与具体分子相关的紫外辐射光谱带吸收。

光源是一种采用 AlGaN 或 InGaN 半导体的固态二极管 (LED) (1)。为了改进信号分析，光源以脉冲光源形式工作。

紫外辐射光线经过准直后先通过一个分光器 (3)，产生两个大小完全相同的光束（测量光束和参比光束）。测量光束通过样品室 (6)，样气流入该样品室，并根据被测组分的浓度而得到衰减。将根据朗伯-比尔定律，对这种衰减进行评估。

测量光线由位于样气从中流过的样品室下游的一个光二极管 (4) 进行记录（测量信号）。同样，参比光线由另一个光二极管进行记录（5，参比信号）。测量信号与参比信号的比值用来计算气体组分浓度。

该分光器还可以连接第二个光源 (2) 以测量另一种气体组分。通过这种方式，可以交替测量二氧化硫 (SO2) 和氮氧化物 (NO2) 的吸收，并通过传感器级电路将其转换为连续浓度值。通过适当选择 LED，可实现其它样气测量应用。

氧含量测量

氧气传感器基于燃料电池原理来工作的。氧气在阴极和电解液的边界层发生转换。电子发射电流在铅阳极和阴极之间流动，并流经一个存在测量电压的电阻器。测得的电压与样气中的氧浓度成正比。

使用弱酸性的电解液，相比其它类型的传感器，对于交叉干扰不敏感，诸如 CO2，CO，H2 和 CH4等的影响。

注

氧气传感器可以用于大于 1% 和小于 1% 这两种氧气浓度。但是，在从高浓度到低浓度（小于 1%）的突然变化的情况下，该传感器将需要更长的运行时间，以获得一个恒定的测量值。特别是在测量点之间切换时，应考虑到该情况，并设置合适的冲洗次数。

ULTRAMAT 23，氧传感器的工作原理

用于测定硫化氢的电化学传感器2

硫化氢通过扩散阻挡层（气体隔膜）进入到传感器中，并在工作电极处氧化。在反电极上发生减少大气中氧气的形式的反应。可以将电子的作为与气体浓度成正比的电流在连接器针脚上传输。

校准

当连接有氮气或空气时，“自动校准”(AUTOCAL) 会自动重新校准零点。建议每月使用校准气检查校准点（45 至 50 vpm）。

必须每隔一小时执行一次自动校准（例如，使用环境空气）。在执行该操作时，必须确保环境空气按照 11°C 的露点饱和。

如果干燥的环境空气无法保证满足该条件，调整气体必须通过加湿器，然后通过一个冷却器（露点 11°C）。

如果载气含有如下成分，则绝对不能使用硫化氢传感器：

• 含有氯的化合物
• 含有氟的化合物
• 重金属
• 气溶胶
• 碱性组分
• NH3 > 5 vpm

硫化氢传感器的工作原理2

顺磁性氧气电池

与其它气体相比，氧具有极高的顺磁性。该属性用作测量方法的基础。

两个永久磁铁在测量单元中产生不均匀的磁场。如果氧分子流入到测量单元 (1) 中，它们将被吸入到磁场中。这将产生脱离磁场的两个反磁性空心球体 (2)。该旋转运动以光学的形式记录，并用作控制补偿流量的输入变量。这会通过金属丝环 (3) 产生与围绕两个空心球体的旋转运动相反的转矩。补偿电流与氧气的浓度成比例。

校准

在处理空气时使用自动校准功能对校准点进行校准（对应于使用电化学氧气传感器进行的校准）。为了遵守技术数据，在测量范围小于 5% 的情况下，必须每个星期使用氮气对顺磁测量单元的零点进行一次校准，在测量范围较大的情况下，必须每两个月使用氮气对顺磁测量单元的零点进行一次校准。

或者，也可以使用惰性气体（如氮气）进行自动校准。在测量范围的极限点在很大程度上保持稳定时，每年调整一次极限点就足够了。

顺磁性氧气电池的工作原理