OXYMAT 7 分析儀模塊的功能基于順磁交變壓力原理，用于測量氣體中的含氧量。
高壓型的結(jié)構(gòu)，帶管的樣氣氣路
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氣路 |
材質(zhì) |
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|---|---|---|
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帶有軟管 |
襯套 |
PVDF |
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軟管 |
FKM（如氟橡膠） |
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樣氣室 |
不銹鋼（材料號 1.4571） |
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O 型密封圈/密封件 |
FPM |
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節(jié)流器 |
PTFE（如特氟隆） |
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帶硬管 |
襯套 |
不銹鋼（材料號 1.4571） |
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硬管 |
不銹鋼（材料號 1.4571） |
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樣氣室 |
不銹鋼（材料號 1.4571） |
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樣氣節(jié)流器 |
不銹鋼（材料號 1.4571） |
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O 型密封圈/密封件 |
FKM（如氟橡膠）或 FFKM（全氟橡膠） |
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特殊應(yīng)用 |
可根據(jù)應(yīng)用調(diào)整材料 |
高壓型帶有可選的壓力開關(guān)，用于監(jiān)視參比氣體壓力
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參比氣壓力 |
2000-4000 hPa，高于樣氣壓力，但最高為 5000 hPa |
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樣氣壓力 |
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高于大氣壓力最多 500 hPa |
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最高 1500 kPa 高于大氣壓力 |
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樣氣氣路 |
帶軟管或帶硬管 |
氣路平面圖，高壓型帶有可選的壓力開關(guān)，用于監(jiān)視參比氣體壓力
低壓型帶有外部參比氣體泵
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參比氣壓力 |
100 hPa 高于樣氣壓力（低壓型），用于連接外部泵 |
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樣氣壓力 |
空氣壓力 ±50 hPa |
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樣氣氣路 |
帶有軟管 |
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參比氣氣路 |
帶有軟管 |
氣路平面圖，低壓型帶有外部參比氣泵，帶軟管
氧具有很高的順磁性。這種凸出的順磁性可用來以物理方式對氧進(jìn)行分析。
不均勻磁場中的氧分子總是向場強(qiáng)更高的方向移動。這就導(dǎo)致在場強(qiáng)較高的位置樣氣濃度也較高（氧的分壓較高）。如果含有不同氧含量的兩種氣體在磁場中混合，那么它們之間就會產(chǎn)生一個壓力差（O2 分壓）。
由于測量總是基于兩種氣體的氧含量差進(jìn)行，我們就將這種兩種分別稱作“樣氣”和“參比氣”。
為了在 OXYMAT 7 中測量樣氣，需要讓參比氣（N2、O2 或空氣）經(jīng)兩個通道流到樣氣室 (6) 中。其中一部分氣體進(jìn)入磁場區(qū)域中的測量室 (7)。如果樣氣不含 O2，那么參比氣可以自由流出。但是，如果樣氣含有 O2，氧分子就會在磁場區(qū)域中濃集。參比氣隨后就不再能自由流出。兩倍參比氣入口之間會產(chǎn)生一個交變壓力。此壓力隨磁場進(jìn)行階躍脈動，其大小取決于氧的濃度。這會導(dǎo)致微流量傳感器 (4) 中產(chǎn)生交變流量。
微流量傳感器中有兩個被加熱到大約 120ºC 的鍍鎳格柵，這兩個鍍鎳格柵和兩個電阻形成惠斯通電橋。脈動的氣流導(dǎo)致鍍鎳格柵的電阻發(fā)生變化。電橋中所產(chǎn)生的偏移是樣氣中樣氣濃度的量度。
因為微流量傳感器位于參比氣路中，因此樣氣的熱導(dǎo)率、比熱或內(nèi)部摩擦對測量結(jié)果都不產(chǎn)生影響。另外，通過這種安排，還可為微流量傳感器提供保護(hù)，防止其受到樣氣的腐蝕。
其它信息
振蕩磁場 (8) 意味著檢測不到微流量傳感器處的基本流量。因此，測量值與模塊的工作位置或樣氣室的位置無關(guān)。
樣本室直接處于樣氣路徑上，且容量很小，同時微流量傳感器是一個低延遲傳感器。因此可實現(xiàn)極短的響應(yīng)時間。
安裝位置處的振動可干擾測量信號（例如，輸出信號產(chǎn)生較大波動）。通過另外一個（可選的）微流量傳感器 (10)（用作振動傳感器），可對這種行為加以補(bǔ)償。由于樣氣和參比氣之間的較大密度差會進(jìn)一步放大振動的不利影響，參比氣被分流到補(bǔ)償微流量傳感器 (10) 和樣氣微流量傳感器 (4)。
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。
流動的參比氣可防止微流量傳感器受損，并保持分析模塊的測量能力。
OXYMAT 7，工作原理
技術(shù)功能
根據(jù)所用的參比氣，可以將物理零點設(shè)定在 0% 和 100%（氧氣）之間。
功能
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測量范圍 |
建議參比氣 |
參比氣壓力 |
備注 |
|---|---|---|---|
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0 至 vol % O2 |
N2 |
2000-4000 hPa 高于樣氣壓力（最高 5000 hPa 絕對） |
參比氣流量自動設(shè)定為 5-10 ml/min（帶流動型補(bǔ)償支路時，可高達(dá) 20 ml/min） |
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... 至 100 vol.% O2 （校正零點，滿刻度值為 100 vol.% O2） |
O2 |
||
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約 21 vol. % O2（校正零點，量程內(nèi) 21 vol. % O2） |
空氣 |
100 hPa 相對于樣氣壓力，樣氣壓力可在大氣壓力附近最大變化 50 hPa |
表 1：OXYMAT 7 的參比氣
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伴隨氣體（濃度 100 vol.%） |
零點偏差，vol.% O2 絕對 |
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有機(jī)氣體 |
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乙烷 C2H6 |
-0.49 |
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乙烯 C2H4 |
-0.22 |
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乙炔 C2H2 |
-0.29 |
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1.2 丁二烯 C4H6 |
-0.65 |
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1.3 丁二烯 C4H6 |
-0.49 |
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正丁烷 C4H10 |
-1.26 |
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異丁烷 C4H10 |
-1.30 |
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1-丁烯 C4H8 |
-0.96 |
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異丁烯 C4H8 |
-1.06 |
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二氯二氟甲烷 (R12) CCl2F2 |
-1.32 |
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醋酸 CH3COOH |
-0.64 |
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正庚烷 C7H16 |
-2.40 |
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正庚烷 C6H14 |
-2.02 |
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環(huán)己烷 C6H12 |
-1.84 |
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正己烷 CH4 |
-0.18 |
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甲烷 CH3OH |
-0.31 |
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正辛烷 C8H18 |
-2.78 |
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正戊烷 C5H12 |
-1.68 |
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異戊烷 C5H12 |
-1.49 |
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丙烷 C3H8 |
-0.87 |
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丙烯 C3H6 |
-0.64 |
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三氯氟甲烷 (R11) CCl3F |
-1.63 |
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氯乙烯 C2H3Cl |
-0.77 |
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氟乙烯 C2H3F |
-0.55 |
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1,1 偏二氯乙烯 C2H2Cl2 |
-1.22 |
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惰性氣體 |
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氦 He |
+0.33 |
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氖 Ne |
+0.17 |
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氬 Ar |
-0.25 |
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氪 Kr |
-0.55 |
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氙 Xe |
-1.05 |
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無機(jī)氣體 |
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氨 NH3 |
-0.20 |
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溴化氫 HBr |
-0.76 |
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氯氣 Cl2 |
-0.94 |
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氯化氫 HCl |
-0.35 |
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氧化亞氮 N2O |
-0.23 |
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氟化氫 HF |
+0.10 |
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碘化氫 HI |
-1.19 |
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二氧化碳 CO2 |
-0.30 |
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一氧化碳 CO |
+0.07 |
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一氧化氮 NO |
+42.94 |
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氮氣 N2 |
0.00 |
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二氧化氮 NO2 |
+20.00 |
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二氧化硫 SO2 |
-0.20 |
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六氟化硫 SF6 |
-1.05 |
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硫化氫 H2S |
-0.44 |
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水 H2O |
-0.03 |
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氫氣 H2 |
+0.26 |
表 2：在 60°C 和 1000 hPa（絕對）下，由于作為參比氣的某些含氮的載氣所具有的逆磁性和順磁性而產(chǎn)生的零點誤差（根據(jù) IEC 1207/3 標(biāo)準(zhǔn)）
其它溫度下的零點誤差的變換：
在表 2中列出的零點偏差必須乘以一個校正系數(shù) (k)：
（所有逆磁性氣體的零點偏差均為負(fù)）
技術(shù)數(shù)據(jù)基于 DIN EN 61207-1 的定義。
除非另有規(guī)定，下面列出的數(shù)據(jù)與以下測量條件相關(guān)：
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環(huán)境溫度 |
25℃ |
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大氣壓力 |
大氣壓力（約 1000 hPa） |
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樣氣流量 |
0.6 l/min（或 Nl/min） |
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參比氣體 |
氮氣 |
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安裝地點 |
無振動和沖擊 |
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常規(guī)信息 |
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重量 |
約 5.5 kg（標(biāo)準(zhǔn)型） |
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量程 |
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量程數(shù)目 |
最多 4 個；可任意分配參數(shù) |
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可在量程內(nèi)分配參數(shù) |
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0.5%、1%、2% 或 5% O2 |
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100% O2 |
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氣體進(jìn)口條件 |
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樣氣壓力 |
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500 - 1500 hPa（絕對） |
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± 150 hPa |
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700 至 1200 hPa（絕對） |
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± 150 hPa |
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500 至 3,000 hPa（絕對）；短期 < 5000 hPa（絕對） |
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± 150 hPa |
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500 … 2 500 hPa（絕對） |
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800 … 1 100 hPa（絕對） |
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參比氣壓力 |
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高于樣氣壓力 2000 hPA（在允許的參考?xì)鈮悍秶?2500 至 5000 hPa（絕對）內(nèi)） |
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高于樣氣壓力 100 hPa |
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高于樣氣壓力 150 hPa |
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樣氣進(jìn)口與樣氣出口之間的壓力損失 |
<100 hPa，1 l/min 下 |
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樣氣流量 |
18-60 l/h (0.3 - 1 l/min) |
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樣氣溫度 |
0-60 °C |
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樣氣濕度（相對濕度） |
<90%（需避免氣路內(nèi)發(fā)生冷凝） |
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樣氣室溫度 |
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標(biāo)準(zhǔn)型號 |
大約 72°C |
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時間響應(yīng) |
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室溫下的預(yù)熱時間 |
<2 h |
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響應(yīng)特性 |
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≤ 1.9 s; ≤ 2.4 s（現(xiàn)場模塊，包括阻火器） |
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≤ 1.1 s; < 1.6 s（現(xiàn)場模塊） |
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測量響應(yīng) |
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輸出信號波動，靜態(tài)阻尼常量 0 s，動態(tài)噪聲抑制 5%/10 s |
≤ 最小量程的 ±0.5%（噪聲帶相當(dāng)于 1% = 6σ 值或者 0.333% = 2σ 值），已激活振動補(bǔ)償： < 值的 1.5 倍 |
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檢測限值 |
根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)，≤最小量程的 1%（已激活振動補(bǔ)償時：< 值的 1.5 倍） |
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測量值漂移 |
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|
≤ 最小量程的 ±0.5%/月或者 ≤ ±50 vpm O2/月，取其較大值 |
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≤ 當(dāng)前量程的 ±0.5%/月或者 ±50 vpm O2/月，取其較大值 |
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可重復(fù)性 |
|
|
≤ 最小量程的 ±0.5%/月或者 ≤ ±50 vpm O2/月，取其較大值 |
|
d≤ 當(dāng)前量程的 ±0.5%/月或者 ≤ ±50 vpm O2，取其較大值 |
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干燥環(huán)境空氣時的線性誤差1) |
< 0.1% |
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影響變量 |
|
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環(huán)境溫度 |
|
|
≤ 最小量程的 0.5%/10 K 或 ≤ 50 vpm O2/10 K，取其較大值 |
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≤ 當(dāng)前量程的 0.5%/10 K 或 ≤ 50 vpm O2/10 K，取其較大值 |
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樣氣壓力 |
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≤ 最小量程的 0.2%/1% 壓力變化，或 ≤ 50 vpm O2/1% 壓力變化，取其較大值 |
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≤ 當(dāng)前量程的 0.2%/1% 壓力變化，或 ≤ 50 vpm O2/1% 壓力變化，取其較大值 |
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樣氣流量 |
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在允許的流量范圍（0.3 至 1 l/min）內(nèi)，對于每 0.1 l/min 的流量變化，≤ 最小量程的 1% 或 ≤ 50 vpm O2，取其較大值 |
|
在允許的流量范圍（0.3 至 1 l/min）內(nèi)，對于每 0.1 l/min 的流量變化，≤ 當(dāng)前量程的 1% 或 ≤ 50 vpm O2，取其較大值 |
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伴生氣體 |
零點偏差（交叉靈敏度），根據(jù) EN 61207-3 的表 A.1 |
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電源電壓 |
< 當(dāng)前量程的 0.1%（在標(biāo)稱使用范圍內(nèi)） |
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電氣輸入和輸出 |
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模擬量和數(shù)字量接口 |
請參見基本單元 |
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氣體連接 |
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外徑為 6 mm 的管連接 |
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氣候條件 |
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貯存和運輸 |
‑30 至 70°C |
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允許的環(huán)境溫度（在基本單元工作期間）2) |
0 … 50℃ |
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貯存、運輸或運行期間的相對濕度 (RH) |
<90%（需避免安裝的部件上發(fā)生冷凝） |
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接液部件的材料 |
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樣氣室 |
不銹鋼：
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內(nèi)部氣路 |
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FPM（例如：氟化橡膠），材料號為 14404 (X2CrNiMo 17-12-2) 的不銹鋼制成的氣體接頭 |
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不銹鋼：
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密封材料 |
FPM（如 Viton）或 FFKM Compound 2035（如 Kalrez 2035（參見裝置整數(shù)）） |
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特殊應(yīng)用 |
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氣路 |
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可根據(jù)應(yīng)用調(diào)整材料 |
1) 由于氧氣含量的現(xiàn)有濕度相對降低，因此，未處理的環(huán)境空氣包含低于 20.95% 的 O2（文獻(xiàn)數(shù)值）。
2) 安裝 ULTRAMAT 7 分析儀模塊的限制條件：5 ~ 45 °C
用于樣氣氣路入口和出口、參比氣體和吹掃氣體（可選）的氣體連接件：管件，6 mm 管直徑
圖隨后提供
現(xiàn)場模塊的氣體接頭
帶有 OXYMAT 7 模塊的機(jī)架單元外殼
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位置X |
7MB3000-0DX00-2AA0-Z-Y01 |
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位置Y |
7MB3020-0AD00-0AA0-Z+Y01 |
帶有 OXYMAT 7 模塊的壁裝外殼
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位置X |
7MB3000-0XD00-2AA0-Z-Y02 |
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位置Y |
7MB3020-0AD00-0AA0-Z+Y02 |
