德國METROTEC氧氣測量儀技術交流

一、品牌與產品概述

德國METROTEC GmbH是一家專注于氣體中氧氣檢測與控制的公司，成立于1989年10月，總部位于德國Kirchheim/Teck。公司通過DIN EN ISO 9001:2015質量管理體系認證，產品符合歐盟EMC（2014/30/EU）、低電壓（2014/35/EU）及RoHS（2011/65/EU）指令要求。

METROTEC的測量技術基于氧化鋯（ZrO?）固體電解質原理。相關客戶包括汽車制造、金屬加工、半導體等行業的公司。

產品類型：

在線式（Inline）氧氣傳感器

抽取式（Extractive）氧氣傳感器

便攜式氧氣分析儀

壁掛式或盤裝式氧氣分析儀

傳感器供電與控制模塊

模擬量或數字量輸出的變送器

帶金屬保護套管的高溫傳感器

帶陶瓷保護套管的高溫傳感器

二、主要型號

GSM-touch —— 配備觸摸屏操作的便攜式測量儀

GSM-basic-touch —— 帶觸摸屏的通用型便攜式測量儀

GSM-V6 —— 配備LCD矩陣顯示屏的多功能便攜式氧分析儀

GSM —— 可組合安裝的氧氣測量儀

U15-Digital —— 導軌安裝式氧氣測量與調節模塊

U16-Digital —— 帶5點校準功能的導軌安裝式測量模塊

Z19 —— 導軌安裝或壁掛式供電模塊

Z15 —— 專用于A15/A15-N傳感器的供電模塊

A19系列 —— 基礎型氧化鋯氧傳感器（含A19-N、A19-P、A19-S等型號）

CMM/CSM系列 —— 直插式高溫氧探頭（金屬/陶瓷保護套管）

三、產品介紹

1. GSM-touch 便攜式氧氣測量儀

工作原理：基于加熱型氧化鋯傳感器，通過能斯特（Nernst）原理測量氧分壓。設備集成測量氣體泵和觸摸顯示屏，所有參數可根據應用進行設置。

技術參數：配備H?含量讀取接口，用于還原性氣氛中殘余氧含量的計算；可顯示多種金屬的氧化還原功能。

2. GSM-basic-touch 便攜式氧氣測量儀

工作原理：與GSM-touch相似，基于加熱型氧化鋯傳感器和能斯特原理，集成測量氣體泵和觸摸顯示屏。

3. GSM-V6 便攜式氧氣分析儀

工作原理：基于穩定氧化鋯（ZrO?）的固態電解質傳感器進行測量。傳感器在高溫下工作，通過測量氧氣分壓差產生的電動勢（EMF），依據能斯特公式計算氧氣濃度。

技術參數：測量范圍可達10?33 bar O?；采用液晶顯示器（64x128點），可數字顯示氧氣濃度（單位%、ppm、bar）、時間趨勢、λ值（0.5到10）以及計算的露點（-90到+90℃）；提供1路模擬輸出（0/4-20mA）和2個無電位繼電器；尺寸約160×260×260 mm，重量約4 kg。

4. GSM 組合式氧氣測量儀

工作原理：基于氧化鋯傳感器信號處理，集成液晶矩陣顯示屏，可可視化來自氧氣傳感器的信號。

功能：集成控制器和可單獨調節的限值，可控制氧化過程條件。

5. U15-Digital 氧氣測量與調節模塊

工作原理：基于能斯特原理，將傳感器原始信號轉換為殘余氧含量。設計用于導軌安裝。

技術參數：根據配置不同，提供1或2個可自由配置的0/4-20mA輸出以及2個報警繼電器輸出，通過藍牙接口和Metrotec APP進行配置。

6. U16-Digital 氧氣測量與調節模塊

工作原理：基于能斯特原理，通過5點校準在整個測量范圍內提高測量準確性。設計用于導軌安裝。

技術參數：配置2個可自由配置的0/4-20mA輸出以及2個報警繼電器輸出，配置方式同U15-Digital。

7. Z19 供電模塊

工作原理：為氧氣傳感器供電并將原始信號轉換為殘余氧含量。可導軌安裝或壁掛安裝。

技術參數：提供1個可自由配置的0/4-20mA輸出以及1個報警繼電器輸出，通過藍牙接口和APP進行配置。

8. Z15 供電模塊

工作原理：專為A15或A15-N系列氧氣傳感器設計的供電模塊。通過連接線纜實現加熱和信號傳輸，配有兩個接口，第二個接口用于連接后續處理電子設備。設計為壁掛安裝。

9. A19系列 基礎型氧傳感器

工作原理：氧化鋯固態電解質在高溫下（通常由內置加熱器加熱至650℃）成為氧離子導體。傳感器兩側存在氧濃度差時，產生與濃度差成比例的電勢（能斯特電壓），通過測量該電勢計算氧含量。

技術參數：測量范圍覆蓋0.1ppm至100%氧濃度；響應時間（T90）＜2秒（典型值）；預熱時間約5分鐘；使用鉑金電極；鍍鉻不銹鋼殼體，IP65防護等級。

10. CMM/CSM系列 直插式氧探頭

工作原理：設計用于直接插入爐墻。核心測量元件是氧化鋯陶瓷管，內外表面涂覆鉑電極。當內側通入參比空氣（氧含量20.95%），外側接觸工藝氣氛時，氧離子通過電解質遷移，在兩電極間產生電動勢。通過測量該電壓并結合溫度（內置熱電偶測得），計算氧含量。

技術參數：氧含量測量范圍0.1ppm至100% O?；探頭耐受溫度可達1400°C（根據具體型號）；參比氣為潔凈壓縮空氣，流量建議約30-50升/小時。

四、優勢特點

寬測量范圍：設備可以覆蓋從百分比濃度到ppm及ppb級別的痕量測量，可在數秒內完成測量，且對傳感器無不利影響。

模塊化設計：傳感器與供電/變送模塊分離，提高了系統配置的靈活性，便于維護和更換。

多種安裝方式適用：可適應直接插入式（如CMM/CSM系列用于高溫爐內安裝）或抽取式（如A15-N、A19系列用于氣體采樣）的不同工況需求。

便攜設備集成度高：GSM系列便攜式測量儀集成測量氣體泵和顯示屏，無需額外配置即可獨立使用。

五、主要應用領域

熱處理與工業爐：用于可控氣氛爐（如滲碳、滲氮、釬焊）、氣墊爐、燒結爐及退火爐中的氧勢或殘氧監測。

燃燒優化與環保監測：用于鍋爐、焚燒爐、玻璃熔窯等燃燒過程，監測煙氣或助燃空氣中的氧含量，為燃燒效率優化和排放控制提供數據。

惰性氣體保護：監測手套箱、焊接保護氣或其他惰性氣氛中的殘余氧含量，保障工藝安全。

半導體與電子制造：用于工藝氣體和保護氣體的痕量氧分析。

實驗室分析：用于材料研究、化學反應過程或氣體純度分析中的氧氣測定。