1．     产品特性

l  MF010－O－LC氧气测量系统，用于测定混合气体（最大温度250℃）中的氧气含量，特别适合使用在工业燃烧炉的自动化控制中和对于不易接近或封闭的系统（风道，容器等）中的氧气含量的测量。24V直流供电，标准测量范围0.1－25vol%或0.1－100vol%.

l  可以同时监测使用过程中自身的工作状态，报告电气线路和传感器的故障。该系统不用专门人员或者大气中的参照气体即可自动完成校准，所以具有故障保护功能。 无需使用另外的氧气传感器！

l  测量值由一个模拟信道和一个数字信道输出，后者同时传递故障报警信号。测试数据的分析与处理通过一个由用户后置的设备来完成，该设备取决于用户的技术说明。（如：燃料控制，显示。测量仪表，可编程逻辑控制器PLC，通风系统等）

l  氧气测量系统的核心部件，是一个以二氧化锆为基础的动态氧气传感器(ZrO2)。它以两块二氧化锆板形成一个密闭空腔的动态过程为测量基础，在整个测量范围中是线性的。因为氧气测量时无需化学介质，所以动态氧气传感器的使用寿命长于电化学传感器。

l  氧气测量系统测定氧气分压，因为它直接测量混合气体中的氧气浓度。因此，它测定的是氧气含量的绝对值，而不像Lambda测试仪测定的是氧气含量的相对值。

2．        氧气测量系统的设计

氧气传感器部分通过一个不锈钢保护盘座熔接安装在杆状探头的一端。这个杆状探头也是由一根直径12mm长度220或400mm的不锈钢制成。内装全部电子元件的塑料防水封装外壳和杆状探头通过机械方式连接在一起。（图1）

图1：氧气测量系统MF010－O－LC

传感器电器部分包括：

a．        一个信号放大器

b．        控制离子泵的模拟电路部分

c．        测试电路部分

d．        逻辑器件内部监测电路

e．        给逻辑，模拟和加热器件供电的电源部分

f．          双向数字输出（K2或Pin6）

g．        4－20mA或0－10V的模拟输出（K1或Pin5）

3．        技术规格

电气性能
电源	7插脚连接	环形连接器  IP67
	供电电压	24V DC ±5％
	供电电流	500mA
连接器插脚	Pin 1	24V DC ±5％
	Pin 2	0 V
	Pin 3	未用
	Pin 4	输入测试
	Pin 5 模拟输出；信道K1	线性0－10 V（阻抗1000Ω） 4－20mA（最大负载550Ω）
	Pin 6 数字输出；信道K2	脉冲和故障报警信号
	Pin 7	接地
环境温度	－10℃至＋50℃	请注意避免太阳辐射！
输出信号	0－20mA	或0－10 V
分辨率	12比特
封装外壳	聚碳酸酯	灰白
封装防护等级	IP 65
外壳重量	150克	不包括杆状探头
外壳体积	长105×宽60×高42  mm
杆状探头
长度	220mm
直径	12 mm
材料	不锈钢 1.4301
传感器
预热时间	10分钟
测量范围	0.1－25%氧气体积（百分比） （氧分压）	或0.1－100％
精度	±2%
重复精度	±1％
灵敏度	1.05ms/mbar
容许气体温度	－100至＋250℃
气体流量	0至10m/s
反应时间	3 s
传感器防护等级	IP 40

4．        MF010－O－LC的连接方法

氧气测量系统须用七插脚连接器及七芯现场电缆线连接下游单元，电缆线（包括前后端连接导线）最大阻值100Ω。电源供电设计，最大电流950mA（氧气测量系统未加热状态）

对于常规使用，氧气测量系统通过Pin1，Pin2和Pin7（图2）连接供电电源。测量值通过Pin5（4－20mA或0－10V）输出到测量仪器仪表，显示或PLC等设备上。

使用故障保护功能，Pin4（测试信道）和Pin6（数字输出）也须连接，进一步的处理和分析须按照客户下游设备的使用说明。

图2：MF010－O－LC的连接

5．        故障监测功能

如果需要，氧气检测系统可以实现故障监测功能

氧气测量系统是如何侦测故障的？

氧气测量系统通过两个不同的信道输出测量信号：

l  在K1信道中测量值作为一个有效的模拟信号输出。

l  在双向的信道K2中，测量值作为一个调制脉宽的交变数字脉冲信号输出（低/高相位0/5V）。低相位的长度是氧浓度的量度。

当信道K1中测量值的模拟信号与信道K2中的测量值的数字信号相符合（最大误差<4％）时，氧气测量系统正在无故障工作。另外信道K2中低相位持续0.09-0.71秒，这个值对应氧浓度值0.1或25vol%(在不同的测量范围，该值相应改变)

如果交变信号（高＋低）超出了0.2-4秒的时间窗(例如：10％的故障误差)或持续的5V故障信号，这时测量值超出了测量范围。如果输出总保持0V则是硬件故障。

因为这种测量方式是动态的，氧气测量系统的整体性能可以在任何时间监测包括使用当中；这是一种理想的循环监测方式（图3），为此，在检测信道Pin4输入24V电压，相应传感器电流将有20％的降低。一个比实际值低的氧含量值在测量系统中仿真出来，在信道K1中检测氧气测量系统是否正确的计算了这个虚拟的氧含量值。

在这个连接中，有一个4％的范围是允许的，例如：测量值须在自检过程中上一个测量值×0.76和上一个测量值×0.84之间。

图3：外部测试信号是为了监测氧气测量系统工作时的性能。K1=Channel 1 U(M); K2=Channel 2 f(M); t(TI)=外部监测信号的时间间隔。间隔时间的长短取决于应用；U（MT）＝外部监测时K1的测量信号。

随着这个测试设计，第一次可能不但侦测了硬件的故障，也侦测了传感器自身，例如：氧化锆封闭室。

使用者的外部监控单元

用户处理下游的外部设备须能够对测量信号进行测定，并处理和监控这个动态的自检。

对于一个故障信息的反应应该符合用户的规范要求，并且该反应应该由客户使用的外部监控单元管理。

出于这个原因，这类设备应达到必要的要求：

l  这个单元须是故障保护设备，例如，以下描述的处理必须无误的执行，输入信号必须无误的读入，输出信号无误的输出。

l  在应用允许的故障误差时间内，信道K1，K2中的测量值应永久性的进行比较。

l  信道K2中的输出信号的时间的真实情况须持续的检测，出于这个考虑静态信号将被认为是内部错误。

l  在周期的间隔时一个自检将被启动，并且这个对于测量信号的自检结果须做测定和分析。两个循环自检的间隔周期时间不能超过一个特定的值。

l  当一个故障信号输出时，这个处理须转换到一个稳定状态。

何时确保是氧气测量系统的无故障操作？

在操作的全过程中，氧气测量系统监控自身的整个系统，另外，在只需一只氧传感器的情况下，下列情况时确保是无故障操作：

l  输出的模拟信号和数字信号互相符合。

l  信道K2中的测量信号应在规定的时间窗口内，并且不是静态的。

l  自检要正确的周期性的循环执行。

氧气测量系统正常状态
	测量信道K1	测量信道K2	K1信号与K2信号误差
正常操作	线性（4－20mA或0－10V）	数字，（高＋低）相位长度（0.2-4S）	最大差值 4％
外部TEST（闭合，＋24V）	测量值衰减>20%	测量值衰减>20%	最大差值 4％
氧气测量系统故障状态
	测量信道K1	测量信道K2	K1信号与K2信号误差
正常操作		无脉冲或（高＋低）相位长度（<0.2或>4s）	最大差值>4％
外部TEST（闭合，＋24V）	测量值衰减<20%	测量值衰减<20%	最大差值>4％

表格1：氧气测量系统的错误信息；测量范围0.1-25 vol%

6．         测量系统的校准

人工校准

使用在外壳内的分压器执行人工校准。含氧量大概20.7vol%的一个完全通风的室内环境空气作为基准的气体。这个氧气的含量须在信道K1中输出17.25mA的电流信号，或8.28V的电压信号。

电校准

MF010－O－LC在大气环境下（20.7vol%氧气±10％）进行自身校准。为此，须提供给传感器大气环境的空气至少30秒，例如在燃烧器的供氧过程中。如果通过人工或者下游设备的方式将开关S（图2，Pin6或信道K2）闭合10秒，这个传感器将进行自校准。如果新测量到的氧含量值在10％的误差范围内，信道K2继续输出一个交变的输出信号。（如果这个测量值在允许的误差范围之外，信道K2将输出一个5V的错误信号，如果一个硬件故障发生，信道K2会输出一个0V的错误信号。）成功完成校准后，测量传感器会在信道K1上准确的输出信号；20.7vol%氧含量对应到8.28V或17.25mA(25vol%氧含量对应到10V或20mA)。如果一个电压中断出现，则新的校准值仍会被保存。

图4：信道K2输出图

7． 有害物质损坏氧气传感器

因为氧气传感器含二氧化锆和铂金属，以下介质会对该传感器造成损坏：

• 重金属
• 硫化物
• 硅酮蒸汽
• 氟
• 氨（从1000ppm起）
• 卤素碳氢化合物（从100ppm起）
• 磷酸盐脂
• 氯
• 六氟化硫
• 碳
• 盐
• 长时间在还原性空气中

灰尘、震动、污垢、潮湿、油、油脂、锅炉清洗剂、重燃料油、高温分解气体和氧化硅（产生于硅酮在锅炉燃烧时）降低氧气传感器的使用寿命。
不保证所列清单的完整性。