Arbeitsweise Oxymat-Kanal - Siemens ULTRAMAT 6F Gerätehandbuch

3.5

Arbeitsweise OXYMAT-Kanal

Sauerstoff ist im Gegensatz zu fast allen anderen Gasen
paramagnetisch. Diese Eigenschaft wird in dem
OXYMAT- -Analysenkanal als Messeffekt genutzt.
Sauerstoffmoleküle werden aufgrund ihres Paramagnetis-
mus in einem inhomogenen Magnetfeld in Richtung höherer
Feldstärke bewegt. Werden zwei Gase mit unterschiedli-
chem Sauerstoffgehalt in einem Magnetfeld zusammenge-
führt, so entsteht zwischen ihnen ein Druckunterschied.
Beim OXYMAT- -Kanal ist das eine Gas (15, Bild 3.4) ein Ver-
gleichsgas (N , O oder Luft), das andere das Messgas (19,
2 2
Bild 3.4). Das Vergleichsgas wird der Messkammer (20) durch
zwei Kanäle (17) zugeführt. Einer dieser Vergleichsströme trifft
im Bereich des Magnetfelds (21) mit dem Messgas zusam-
men. Da die Kanäle miteinander verbunden sind, bewirkt die
entstehende Druckdifferenz, die dem Unterschied der Sauer-
stoffgehalte des Messgases und des Vergleichsgases propor-
tional ist, eine Strömung, die von einem Mikroströmungsfühler
(18) in ein elektrisches Signal umgeformt wird.
Der Mikroströmungsfühler besteht aus zwei auf etwa 120 °C
aufgeheizten Nickelgittern, die zusammen mit zwei Ergän-
zungswiderständen eine Wheatstonebrücke bilden. Die
pulsierende Strömung führt zu einer Widerstandsänderung
der Ni- -Gitter. Es resultiert eine Brückenverstimmung, die
von der Sauerstoffkonzentration des Messgases abhängig
ist.
Da der Mikroströmungsfühler im Vergleichsgasstrom angeord-
net ist, wird die Messung nicht von der Wärmeleitfähigkeit, der
spezifischen Wärme oder der inneren Reibung des Messga-
ses beeinflusst. Außerdem wird hierdurch ein guter Korrosions-
schutz erzielt, da der Mikroströmungsfühler nicht der direk-
ten Einwirkung des Messgases ausgesetzt ist.
Durch Anwendung eines Magnetfeldes mit wechselnder
Flussstärke (22) wird die Grundströmung am Mikroströ-
mungsfühler nicht erfasst, so dass die Messung unabhängig
von der Messkammerlage und daher auch von der Ge-
brauchslage des Gasanalysengerätes ist.
Die direkt beströmte Messkammer hat ein kleines Volumen,
und der Mikroströmungsfühler ist verzögerungsarm. So ergibt
sich für den OXYMAT- -Kanal eine sehr kurze Ansprechzeit.
Häufig treten am Messort Vibrationen auf. Diese verfälschen
u.U. das Messsignal (Rauschen). Deshalb wurde ein weite-
rer, nicht beströmter Mikroströmungsfühler (24) als Vibrati-
onsaufnehmer eingebaut. Dessen Signal wird als Kom-
pensationssignal mit dem Messsignal
zusammengeschaltet.
Weicht die mittlere Dichte des Messgases um mehr als
50 % von der Dichte des Vergleichsgases ab, wird der
Kompensations- -Mikroströmungsfühler (24) wie der Mess- -
Mikroströmungsfühler (18) ebenfalls mit Vergleichsgas be-
strömt.
Gasanalysengeräte ULTRAMAT 6E/F, OXYMAT 6E/F
Gerätehandbuch - C79000-G5200-C143-07
16
+
-
15 Vergleichsgas-Eingang
16 Drosseln
17 Vergleichsgaskanäle
18 Mikroströmungsfühler für Messsignal
19 Messgaseingang
20 Messkammer
21 Paramagnetischer Messeffekt
22 Elektromagnet mit wechselnder Flussstärke
23 Messgas- und Vergleichsgas-Ausgang
24 Mikroströmungsfühler im Kompensationssystem
(unbeströmt)
Bild 3.4 Arbeitsweise
Technische Beschreibung
15
16
18
17
∆P
19
17
20
22
21
O
2
O
2
∆P
O
2
Uµ
O
2
23
24
3-7