Инфракрасные модульные датчики газа WITEC для непрерывного мониторинга газовых выбросов и концентраций

Dipl.-Ing. Sebastian Wiegleb – Prof. Dr. Gerhard Wiegleb

Мы создаем современные измерительные технологии, которые помогут решать задачи в энергетическом и экологическом секторах промышленности.

Wi.Tec-Sensorik GmbH – это высокотехнологичная компания, специализирующаяся на разработке, производстве и поставках прецизионных модулей для измерения газов. Наша задача – преобразовывать индивидуальные требования заказчиков в масштабируемые серийные продукты.

В нашем собственном центре разработок мы объединяем экспертизу в области сенсорных технологий, точного машиностроения, а также проектирования аппаратных и программных решений. Вся продукция производится исключительно в Германии в соответствии со стандартом ISO 9001.

Wi.Tec-Sensorik является экспертом в области газоизмерительных технологий и обработки сигналов. Мы разрабатываем и производим высокопроизводительные модули для измерения газов, предназначенные для использования в аналитическом оборудовании, системах управления технологическими процессами и приложениях для мониторинга.
Наши собственные технологии NDIR и NDUV составляют основу решений, обеспечивая точное обнаружение практически всех ИК- и УФ-активных газов в диапазоне до единиц ppm.

Ключевым преимуществом является ориентированный на клиента анализ применения, в рамках которого мы тесно сотрудничаем с заказчиками для создания индивидуальных решений, масштабируемых для серийного производства. Исследования, разработка и производство сосредоточены на одной площадке, что обеспечивает гибкость, короткие сроки реакции и стабильно высокое качество продукции. Наши продукты созданы для расширения границ возможностей физических измерений.
Помимо ИК- и УФ-фотометров, мы предлагаем широкий портфель дополнительных датчиков для измерения температуры, давления, влажности и кислорода, которые могут быть дополнительно интегрированы с нашими фотометрическими модулями.

Компания Wi.Tec-Sensorik была основана в 2014 году профессором, доктором наук Герхардом Виглебом и дипломированным инженером Себастьяном Виглебом в Шембреке, Германия, и по сей день управляется своими учредителями.

В 2025 году мы удваиваем наши производственные и офисные площади до 1000 кв.м, чтобы удовлетворить растущий спрос и поддержать непрерывные инновации. Наши процессы сертифицированы в соответствии со стандартом ISO 9001, что подтверждает нашу приверженность качеству, надёжности и постоянному совершенствованию.

Мы обеспечиваем решение стандартных измерительных задач с помощью наших современных газовых сенсоров. В спектральном диапазоне от 214 нм (УФ) до 12 мкм (ИК) наши текущие продукты INFRA.sens® и ULTRA.sens® способны детектировать и детально анализировать.

Модульная конструкция сенсора

Чтобы обеспечить максимальную гибкость в адаптации газового анализа к конкретным измерительным задачам, ключевые компоненты наших сенсоров – такие как детекторы, источники излучения и измерительные ячейки – легко взаимозаменяемы благодаря модульной архитектуре. Это привело к созданию универсальной «модульной системы», в которой базовые фотометрические элементы легко взаимозаменяемы. Стандартные измерительные ячейки производятся из нержавеющей стали с ярким золотым покрытием или из пассивированной нержавеющей стали. Для специализированных применений доступны и другие материалы. Передовая конструкция сенсора позволяет реализовывать индивидуальные клиентские решения без полного перепроектирования системы. Модульная архитектура также упрощает техническое обслуживание и замену компонентов, значительно сокращая время простоя и последующие расходы по сравнению с цельными сенсорами, требующими замены всего модуля, – что напрямую влияет на совокупную стоимость владения.

В качестве опции наши модули газового анализа могут быть дополнены интегрированными датчиками давления (P.sens), кислорода (O2.sens) или влажности (HUMI.sens®) для расширения измерительных возможностей.

Анализируйте до 4 различных газов с помощью всего одного модуля!

INFRA.sens

NDIR-сенсоры: технология на пределе возможностей

Линейка INFRA.sens® была специально разработана для высокоточной NDIR-анализа газов. На этапе проектирования особое внимание уделялось достижению исключительной стабильности высокопроизводительных термических микроизлучателей и детекторов, адаптированных под уникальные требования технологии газовых измерений.

Платформа INFRA.sens® позволяет гибко конфигурировать модули с длиной оптического пути измерительной ячейки от 2 до 250 мм. Работая в спектральном диапазоне от 2 до 12 мкм, она обеспечивает надежное обнаружение таких газов, как диоксид углерода, монооксид углерода, углеводороды, оксид азота(I), гексафторид серы и тетрафторметан – в диапазоне концентраций от 100 об. % до единиц ppm.

Характеристики и преимущества

• Измерительная ячейка с золотым покрытием
• Время отклика: t90 < 1,5 с
• Высокий динамический диапазон: 1:100
• Температурный диапазон: от 5 °C до 45 °C
• Потребляемая мощность: < 5 Вт при 12 В (с базовой платой IR-compact)
• Интерфейсы связи: RS232, CAN-шина
• Аналоговый выход (0-10 В) – опционально

Ссылка на оригинал: https://www.witec-sensorik.de/en/products/infra.sens/

Сочетание надежной аппаратной части и совершенной обработки сигнала гарантирует выдающиеся характеристики в широком спектре применений.

Типичные инфракрасные спектры с примерами измеряемых газов

Области применения

• Анализ ОУВ (общих органических веществ / углерода)
• Медицина (анализ выдыхаемого воздуха)
• Мониторинг биогаза
• Мониторинг ГИС (газоизолированных систем / элегазового оборудования)
• Мониторинг природного газа
• Измерение влажности
• Постоянный мониторинг выбросов (ПМВ)

NDUV-сенсоры: технология невероятной универсальности

ULTRA.sens® – это первый в мире OEM-модуль для измерения газов на основе миниатюрных УФ-светодиодов. Благодаря долгосрочной стабильности и увеличенному сроку службы этих светодиодов модуль обеспечивает сверхточное детектирование газов вплоть до уровня ppb. Интеграция двух УФ-светодиодов позволяет модулю одновременно определять два газа или реализовывать двойной измерительный диапазон – от ppm до об. %.

Для измерения NO и низких концентраций H2S используется безэлектродная разрядная лампа (БРЛ). Сочетание двух технологий – УФ-диодных источников и БРЛ – позволяет одновременно анализировать NO, NO2 и SO2 в диапазоне низких ppm, что делает ULTRA.sens® особенно подходящим для мониторинга дымовых газов и непрерывного измерения выбросов (СВВ).

Линейка ULTRA.sens® работает в спектральном диапазоне от 200 нм до 500 нм, обеспечивая непревзойденную производительность в компактном форм-факторе для требовательных задач газового анализа.

Характеристики и преимущества

• Измерительная ячейка из нержавеющей стали с покрытием
• Быстрое время отклика: t90 < 1 с
• Высокий динамический диапазон: 1:100
• Температурный диапазон: 5-45 °C
• Потребляемая мощность: < 3 Вт при 24 В
• Интерфейсы связи: RS232, CAN-шина
• Аналоговый выход (0-10 В) – опционально
• Объединение 2-х оптических измерительных каналов на одной базовой плате (KOMBI.sens)

Области применения

• Элементный анализ
• Постоянный мониторинг выбросов (ПМВ) Типичные ультрафиолетовые
• Мониторинг биогаза спектры с примерами детектируемых газов
• Анализ технологических газов
• Мониторинг стерилизации

Ссылка на оригинал: https://www.witec-sensorik.de/en/products/ultra.sens/

Технология NDUV-сенсоров теперь доступна для работы с коррозионными газами

Во многих областях химической технологии реакционноспособные газы являются важнейшим сырьём для проведения химических процессов. Эти газы часто обладают коррозионными свойствами, что требует использования специально подобранных материалов. В технологических измерениях такие газы, как правило, контролируются с помощью специализированных фотометров, установленных за пределами непосредственной технологической среды.

В результате технологический газ контактирует со всеми материалами на пути транспортировки к измерительной ячейке.

Это делает критически важной адаптацию как конструкции газовых трактов, так и самой измерительной ячейки для соответствия конкретным химическим и физическим требованиям применения.

Характеристики и преимущества

• Герметичная технология соединений
• Доступны различные материалы
• Долгосрочная стабильность
• Быстрое время отклика
• Возможность изготовления индивидуальных версий
• Диаметр трубки: 6 мм
• Модули, готовые к встраиванию в трубопроводную систему

Ссылка на оригинал: https://www.witec-sensorik.de/en/products/ultra.sens-processline/

Области применения

• Анализ технологических газов
• Нефтехимия
• Электролиз
• Процессы стерилизации
• Химическая технология

В левой части примера представлена 25-миллиметровая измерительная ячейка из нержавеющей стали, полностью герметизированная O-кольцами и разработанная для простой разборки без применения клеевых соединений. Это обеспечивает быстрый доступ и эффективную очистку, сохраняя при этом герметичность конструкции – идеальное решение для требовательных промышленных условий.

Gas Insulated Switchgear Monitoring

Для защиты атмосферы – контроль качества и обнаружение утечек

В газоизолированных распределительных устройствах высокого и среднего напряжения гексафторид серы (SF6) широко применяется в качестве изолирующего и дугогасящего газа.

Его химическая инертность и высокая плотность – примерно в пять раз больше, чем у воздуха – делают его идеальным для быстрого отключения высоких токов короткого замыкания и гашения дуги за миллисекунды.

Ссылка на оригинал: https://www.witec-sensorik.de/en/applications/gis-monitoring/

Характеристики и преимущества

• Предел обнаружения (3 сигма) < 0,1 об.%
• Ошибка линейности < 0,5 % от полной шкалы (FS)
• Включая температурную компенсацию в диапазоне 5-45 °C
• Включая компенсацию давления 300-1200 мбар
• Модуль, готовый к использованию

Для мониторинга и контроля качества SF6 модуль INFRA.sens® SF6-AK2 / µP обеспечивает надежное определение газа во всем диапазоне концентраций вплоть до 100 об.%. В связи с высокой плотностью газа применяется специализированный алгоритм линеаризации, включающий компенсацию по давлению, температуре нулевой точки и температуре конечной точки. Учитывая высокий потенциал глобального потепления (ПГП) SF6, обнаружение утечек является важнейшей областью применения. Технология Wi.Tec позволяет проводить высокочувствительные измерения вплоть до диапазона ppm с полной температурной и барометрической компенсацией.

Поскольку отрасль переходит к альтернативным изолирующим газам, таким как CO2 и NOVEC™ 4710, платформа INFRA.sens® уже готова для их измерения. Кроме того, она способна детектировать ключевые побочные продукты реакций, такие как CO, H2S и SO2, в среде изолирующего газа.

Wi.Tec предлагает высокоточный, надежный, многоканальный NDIR газоанализатор – серии INFRA.sens® для очистки сточных вод.

Характеристики и преимущества

• Одновременный анализ оксида азота N2O, метана CH4, диоксида углерода CO2 и кислорода O2
• Непрерывное измерение газов (мониторинг в реальном времени)
• Высокоточная аналитическая технология
• Низкие эксплуатационные расходы
• Долговечность (срок жизни)

Ссылка на оригинал: https://www.witec-sensorik.de/en/applications/wastewater-treatment-plants/

Elemental Analysis

Оксид азота(I) (N2O), метан (CH4) и диоксид углерода (CO2) являются ключевыми парниковыми газами, образующимися в значительных количествах в процессе очистки сточных вод. Выбросы N2O с очистных сооружений демонстрируют значительные суточные и сезонные колебания. В связи с этими пространственными и временными вариациями, непрерывный долгосрочный онлайн-мониторинг является обязательным. Системы мониторинга выхлопных газов на основе технологии NDIR предлагают идеальное решение, обладая низкими требованиями к техническому обслуживанию и высокой надежностью.

Кроме того, мониторинг технологических выбросов позволяет точно количественно оценивать перенос кислорода в процессе биологической очистки, что ведет к оптимизации процессов и значительной экономии энергии.

Высокая точность ведет к повышению качества

В химии количественный элементный анализ означает точное измерение ключевых элементов – углерода (C) и водорода (H), которые являются основными составляющими всех органических соединений, а также важнейших гетероатомов, таких как азот (N), кислород (O), сера (S), и иногда фосфор (P) и галогены (F, Cl, Br, I). Коммерческие элементные анализаторы CHNS работают по принципу анализа сгорания. Тщательно взвешенный образец вводится в камеру сгорания через шлюз и сжигается при температурах до ~1400 °C в среде чистого кислорода (O2). Образовавшиеся газообразные продукты окисления переносятся через анализатор инертным газом-носителем. Для удаления оксидов азота (NOx), образующихся при сгорании, и избытка кислорода, аналитический газ пропускают над нагретызующихся при сгорании, и избытка кислорода, аналитический газ пропускают над нагретыми гранулами меди, которые восстанавливают NOx до молекулярного азота (N2) и поглощают остаточный O2. Таким образом, в потоке гелия-носителя остаются только целевые газы – N2, CO2, H2O и SO2. На этом технологическом процессе датчики Wi.Tec ULTRA.sens® и INFRA.sens® выполняют селективное и количественное детектирование углерода (в виде CO2) и серы (в виде SO2). Эти точные измерения позволяют достоверно определить элементный состав образца.

Совместимость KOMBI.sens – CO2/SO2-AK250G/AK100.

Характеристики и преимущества

• Один выходной канал для диапазона 0–30 об. % с точностью до < 1 ppm
• Доступны 2 версии измерительной ячейки для разных газовых трактов при использовании всего одного модуля
• Возможна частота опроса данных 100 мс

Ссылка на оригинал: https://www.witec-sensorik.de/ en/applications/ toc-analysis/

TOC Analysis CO2

Для лучшей окружающей среды – один модуль, все диапазоны

Вода в окружающей среде существует во многих формах – например, питьевая вода, сточные воды и охлаждающая вода – каждая из которых имеет свои требования к качеству. Растворенные в воде органические примеси могут значительно ухудшить её качество и должны оцениваться как качественно, так и количественно. Для анализа этих органических компонентов небольшой объём пробы воды вводится в термохимический реактор, где он окисляется до CO2. Затем получившаяся концентрация CO2 точно измеряется на выходе из реактора с помощью сенсора Wi.Tec.

Это позволяет точно определять содержание общего органического углерода (ОУВ/ТОС) в образце. Высокопроизводительные измерения достигаются за счёт использования отдельных калибровочных кривых для низкого и высокого диапазонов концентраций. Оба диапазона бесшовно объединяются в единый выходной канал с помощью фирменного алгоритма слияния Wi.Tec – что значительно упрощает интеграцию системы и обработку сигнала при анализе неизвестных образцов.

Exhaust Gases CEMS (Maritime)

Мониторинг окружающей среды не должен быть дорогим!

Процессы сжигания, используемые для выработки электроэнергии и тепла, производят различные газообразные компоненты, включая монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), углеводороды (HC), оксид азота(II) (NO), диоксид азота (NO2), диоксид серы (SO2) и другие. Измерительные модули Wi.Tec обеспечивают высокоточное, долгосрочно стабильное детектирование этих дымовых газов.

Наши решения идеально подходят как для стационарных систем, соответствующих правилам BImSchV, так и для мобильного оборудования для периодического мониторинга выбросов.

С модулем ULTRA.sens® NOx / SO2 TBH Wi.Tec предлагает уникальную возможность одновременно измерять NO, NO2 и SO2, включая интегрированную перекрестную коррекцию для точного разделения газов.

Модуль оснащен термоблоком, нагреваемым до ~45°C, и поставляется с полной заводской компенсацией по давлению и температуре, что позволяет немедленно интегрировать его в ваш газоанализатор.

Характеристики и преимущества

• Решение для стационарных, мобильных и судовых анализаторов
• Испытан на виброустойчивость в соответствии с DIN EN 60068-2-64 (04/2009)

Ссылка на оригинал: https://www.witec-sensorik.de/en/applications/cems/

Biogas & Renewable Energy

Измеряйте энергоносители будущего!

Биогаз производится путем ферментации органических отходов и возобновляемого сырья. Его основными компонентами являются метан (CH4) и диоксид углерода (CO2). В зависимости от субстрата, биогаз также может содержать значительные уровни сероводорода (H2S), а также азот (N2), кислород (O2), аммиак (NH3) и влагу в форме водяного пара.

Wi.Tec разработала специализированную процедуру калибровки для модулей, используемых в биогазовых установках.

Из-за зависимости измерения CO2 от состава газа-носителя, Wi.Tec предлагает модуль, откалиброванный для CO2 и CH4 в в обратном порядке, что обеспечивает точный анализ.

Для определения концентраций H2S в биогазе сенсор ULTRA.sens® AK100 охватывает диапазоны измерений вплоть до 100 ppm. Кроме того, в настоящее время Wi.Tec развивает технологию детектирования водорода (H2) на основе метода теплопроводности.

Характеристики и преимущества

• Широкий спектр решений в области возобновляемых источников энергии и инфраструктуры

Ссылка на оригинал: https://www.witec-sensorik.de/en/applications/renewable-gas-monitoring/

Медицинские датчики для респираторной диагностики – с точностью NDIR

INFRA.sens® AK100 от Wi.Tec – это высокопроизводительный NDIRсенсор, специально разработанный для точного и надежного тестирования DLCO в соответствии с рекомендациями ERS/ATS 2017 года. Благодаря сверхбыстрому времени отклика всего 150 мс, INFRA.sens® обеспечивает результаты в реальном времени, что делает его идеальным для анализа в режиме "вдох-выдох".

Медицинское оборудование

Сконструированный без движущихся частей и оснащённый электрически модулируемым ИК-источником, INFRA.sens® обеспечивает выдающуюся долговечность и минимальные требования к обслуживанию. Его современная обработка сигнала гарантирует высокоточное детектирование базового и конечного сигналов при очень низком пределе обнаружения.

Благодаря встроенному цифровому фильтру, реагирующему за миллисекунды, INFRA.sens® демонстрирует превосходную производительность даже во время быстрых дыхательных циклов. NDIR-модуль поддерживает измерение до четырёх газов – CO2, CO, CH2 и O2 (измеряется с помощью электрохимической ячейки) – предлагая высокую универсальность как для клинической практики, так и для научных исследований.

Будь то внедрение в лабораториях функциональной диагностики легких или интеграция в OEM медицинские приборы, INFRA.sens® задает новые стандарты в анализе дыхательных газов, сочетая максимальную точность с минимальными эксплуатационными затратами.

DLCO (Диффузионная способность легких для монооксида углерода) – это ключевой диагностический тест для оценки эффективности переноса газов из легких в кровоток. Он играет жизненно важную роль в выявлении и мониторинге таких состояний, как ХОБЛ, легочный фиброз и легочная гипертензия. С INFRA.sens® AK100 Wi.Tec предоставляет передовое решение для респираторной диагностики – надежное, точное и готовое к будущему.

Характеристики и преимущества

• Разработан в соответствии с Рекомендациями ERS/ATS 2017
• Сверхбыстрое время отклика до 150 мс (в зависимости от расхода и типа газа)
• Отсутствие движущихся частей – низкие требования к обслуживанию и высокая долговечность
• Доступна 4-газовая конфигурация: CO2, CO, CH4 и O2

Ссылка на оригинал: https://www.witec-sensorik.de/en/applications/medical-equipment/

Customer Specific Projects

Надежное определение изменений концентрации в диапазоне ppb

Платформа корпуса BINOS® представляет собой универсальный для интеграции проверенных продуктов Wi.Tec. Она также вмещает необходимые компоненты пробоподготовки, такие как насосы для отбора пробного газа, тонкие и пылевые фильтры, индикаторы потока и другие. Оснащенная цифровыми выходами, включая CAN и RS232, а также опциональными аналоговыми выходами, BINOS® выполнен в форм-факторе для установки в 19-дюймовую стойку и может быть адаптирован в портативный кейс для гибкого использования. Благодаря модульной конструкции, индивидуальные конфигурации могут быть реализованы в любое время для удовлетворения разнообразных потребностей.

Для лабораторного анализа Wi.Tec сотрудничает с компанией Dr.-Ing. Ritter Apparatebau в Бохуме, Германия. Здесь отдельные фотометрические компоненты – INFRA.sens® и ULTRA.sens® – собираются на заказ по спецификациям клиента и размещаются в премиальных настольных приборах. Ritter специализируется на применении в исследованиях биогаза и сочетает газовый анализ с высокоточными расходомерами, такими как барабанные газовые счетчики и миллигазосчётчики.

Ваша задача – наш вызов!

Индивидуальные требования клиентов дополнительно поддерживаются комплексным спектральным анализом, проводимым в центре разработки Wi.Tec. Для минимизации перекрестных чувствительностей, герметичные измерительные ячейки производятся внутри компании, эффективно отсекая мешающие спектральные компоненты и идеально адаптируясь под конкретную задачу.

Ссылка на оригинал: https://www.witec-sensorik.de/en/applications/device-technology/

Hummdity Measurement

Компактная альтернатива лазерным сенсорам и гигрометрам с зеркалом охлаждения

Измерение влажности является критически важным аспектом газоаналитической техники, поскольку различное содержание водяного пара присутствует практически во всех областях применения. В процессах сгорания вода образуется как продукт реакции углеводородных соединений, а в медицинской технике (например, при анализе дыхательных газов) водяной пар поступает из легких. Поскольку содержание воды тесно связано с температурой газа, оно может значительно колебаться, что существенно влияет на концентрационные соотношения в газовых смесях.

Типичные области применения:

• Пищевые технологии
• Газовая промышленность
• Производство керамики и фарфора
• Химическая технология
• Измерение влажности в биогазе и газе метантенка
• Физиология растений
• Производство стекла
• Контроль влажности в процессах нанесения покрытий
• Металлургическая промышленность

Концепция онлайн-измерения водяного пара от Wi.Tec основана на поглощении инфракрасного излучения. Проверенный сенсор INFRA.sens® селективно настроен на основную полосу поглощения H2O. Используя аналитическую кювету длиной 250 мм, он надежно определяет изменения концентрации H2O ниже 5 ppm в диапазоне измерения от 100 до 23 000 ppm.

Для определения остаточной влажности используется трубопровод из нержавеющей стали. В применениях с высокими точками росы сенсор INFRA.sens® нагревается до 50 °C для обеспечения точных показаний. В 3-канальной конфигурации два дополнительных газа могут измеряться одновременно в той же аналитической кювете.

Характеристики и преимущества

• Предел обнаружения: < 5 ppm H2O
• Быстрое время отклика (t90 < 10 с)
• Эффективная альтернатива гигрометру с зеркалом охлаждения
• Эксплуатация с низкими затратами на обслуживание
• Может комбинироваться с измерениями других газов, таких как CO2, CO, CnHm, CH4 и т.д.

Ссылка на оригинал: https://www.witec-sensorik.de/en/applications/humidity-measurement/

Скачать оригинал документа в PDF (6 Мб)