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電導(dǎo)傳感器的原理：一文讀懂電導(dǎo)率傳感器
原標(biāo)題：一文讀懂電導(dǎo)率傳感器
電導(dǎo)率傳感器技術(shù)是一個(gè)非常重要的工程技術(shù)研究領(lǐng)域 ,用于對(duì)液體的電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量 ,被廣泛應(yīng)用于人類生產(chǎn)生活中 ,成為電力、 化工、 環(huán)保、 食品、 半導(dǎo)體工業(yè)、 海洋研究開發(fā)等工業(yè)生產(chǎn)與技術(shù)開發(fā)中必不可少的一種檢測(cè)與監(jiān)測(cè)裝置。電導(dǎo)率傳感器主要對(duì)工業(yè)生產(chǎn)用水、 人類生活用水、 海水特性、 電池中電解液性質(zhì)等進(jìn)行測(cè)量與檢測(cè)。
電導(dǎo)率傳感器的種類
電導(dǎo)率傳感器根據(jù)測(cè)量原理與方法的不同可以分為電極型電導(dǎo)率傳感器、電感型電導(dǎo)率傳感器以及超聲波電導(dǎo)率傳感器。
電極型電導(dǎo)率傳感器根據(jù)電解導(dǎo)電原理采用電阻測(cè)量法對(duì)電導(dǎo)率實(shí)現(xiàn)測(cè)量，其電導(dǎo)測(cè)量電極在測(cè)量過程中表現(xiàn)為一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)；電感型電導(dǎo)率傳感器依據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)對(duì)液體電導(dǎo)率的測(cè)量；超聲波電導(dǎo)率傳感器根據(jù)超聲波在液體中變化對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量，其中以前2種傳感器應(yīng)用最為廣。
電極型電導(dǎo)率傳感器
1、兩電極型電導(dǎo)率傳感器技術(shù)現(xiàn)狀與特點(diǎn)
兩電極型電導(dǎo)率傳感器電導(dǎo)池由一對(duì)電極組成，在電極上施加一恒定的電壓，電導(dǎo)池中液體電阻的變化導(dǎo)致測(cè)量電極的電流發(fā)生變化，并符合歐姆定律，用電導(dǎo)率代替電阻率，用電導(dǎo)代替金屬中的電阻，即用電導(dǎo)率和電導(dǎo)來表示液體的導(dǎo)電能力，從而實(shí)現(xiàn)液體電導(dǎo)率的測(cè)量。
目前，兩電極型電導(dǎo)率傳感器測(cè)量范圍為0~μS/cm，并電極常數(shù)不同具有不同的量程：電極常數(shù)為0.01／cm，測(cè)量范圍為0~20μS／cm；電極常數(shù)為0.1／cm，測(cè)量范圍為0.1-200μS／cm；電極常數(shù)為1.0／cm，測(cè)量范圍為10-20 000μS/cm。
傳統(tǒng)電極型電導(dǎo)率傳感器電極是由一對(duì)平板電極組成，電極的正對(duì)面積與距離決定了電極常數(shù)。這種電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作工藝簡(jiǎn)單，但這種電極存在電力線邊緣效應(yīng)以及電極正對(duì)面積、電極間距難以確定等問題，電極常數(shù)不能通過尺寸測(cè)量計(jì)算得出，需要通過標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)定，最常用的一種標(biāo)準(zhǔn)溶液是0．010 0 mol／L氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液。結(jié)合電導(dǎo)池原理對(duì)平板電極進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)出了圓柱形電極、點(diǎn)電極、線電極、復(fù)合電極等。
電極型電導(dǎo)率傳感器具有以下特點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便；2)后續(xù)處理電路簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)；3)測(cè)量精度高；4)使用方便。
2、四電極電導(dǎo)率傳感器技術(shù)現(xiàn)狀與特點(diǎn)
四電極電導(dǎo)池由2個(gè)電流電極和2個(gè)電壓電極組成，電壓電極和電流電極同軸，測(cè)量時(shí)被測(cè)液體在2個(gè)電流電極間的縫隙中通過，電流電極兩端施加了一個(gè)交流信號(hào)并通過電流，在液體介質(zhì)里建立起電場(chǎng)，2個(gè)電壓電極感應(yīng)產(chǎn)生電壓，使2個(gè)電壓電極兩端的電壓保持恒定，通過2個(gè)電流電極間的電流和液體電導(dǎo)率呈線性關(guān)系。
為了滿足海洋研究開發(fā)的需要，中國國家海洋技術(shù)中心李建國對(duì)開放式四電極電導(dǎo)率傳感器展開了研究與開發(fā)，成功研制了用于海水電導(dǎo)率測(cè)量的四電極電導(dǎo)率傳感器，其性能指標(biāo)達(dá)到了國際先進(jìn)水平：測(cè)量范圍為0～65 mS／cm；測(cè)量精度為±O．007 mS／cm。
目前成熟的四電極電導(dǎo)率傳感器其測(cè)量范圍為0—2S／cm，并且電極常數(shù)不同具有不同的測(cè)量范圍。
四電極電導(dǎo)率傳感器具有以下特點(diǎn)：1)電流電極同電壓電極分開，電流電極上采用恒流源供電，有效的避免了極化阻抗的影響；2)靈敏度高、抗污染能力強(qiáng)；3)四電極電導(dǎo)池具有超微結(jié)構(gòu)、導(dǎo)流空間大、距離短，適于長期現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。
3、電極型電導(dǎo)率傳感器的應(yīng)用
電極型電導(dǎo)率傳感器被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、生活以及軍事領(lǐng)域：1)人類飲用水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)；2)工業(yè)用水水質(zhì)監(jiān)測(cè)；3)蓄電池電解液密度的監(jiān)測(cè)；4)電解制氧、制氫裝置中水質(zhì)的監(jiān)測(cè)；5)海洋測(cè)量、海洋資源調(diào)查、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)。
4、電極型電導(dǎo)率傳感器關(guān)鍵技術(shù)
1)電極極化效應(yīng)的消除
為降低電極極化帶來的測(cè)量偏差，通常采取提高供電電源的頻率、電極極板涂鉑黑、加大極板面積等方法。
2)電容效應(yīng)的消除
為了消除電容效應(yīng)，提高測(cè)量靈敏度，通常采取2種方法：一是加大液體電阻，這種方法不容易實(shí)現(xiàn)；二是提高頻率，降低電容容抗。但頻率的提高會(huì)受到一定的限制，一般是高阻時(shí)采用低頻，低阻采用高頻。
3)多電極電導(dǎo)池設(shè)計(jì)制作
多電極電導(dǎo)池要求每對(duì)電極保持嚴(yán)格對(duì)稱，并相對(duì)其他電極的距離固定，這對(duì)電極基座的加工提出了很高的要求。電極基座多采用高性能陶瓷材料制作，電極材料多采用高性能金屬材料，二者膨脹系數(shù)存在較大差異，造成電極的燒結(jié)、封裝困難。通常采用中間溫度系數(shù)的過渡材料進(jìn)行燒結(jié)，封裝，但效果不是十分理想。
5、電極型電導(dǎo)率傳感器未來發(fā)展趨勢(shì)
1)多電極與微電極成為電極型電導(dǎo)率傳感器發(fā)展方向之一。兩電極型電導(dǎo)率傳感器由于存在電極極化，其測(cè)量范圍、測(cè)量精度受到極大的限制，多電極體系電導(dǎo)率傳感器在測(cè)量范圍、測(cè)量精度方面均取得了突破。經(jīng)過多年的研究開發(fā)，目前，四電極結(jié)構(gòu)的電導(dǎo)率傳感器已經(jīng)研制成功，并成功商業(yè)化。中國國家海洋技術(shù)中心已經(jīng)開展了七電極電導(dǎo)率傳感器的研究與開發(fā)，并已經(jīng)在電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、燒結(jié)、封裝等方面取得了一定的成就。
2)電導(dǎo)率傳感器與單片機(jī)技術(shù)、微系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合，電導(dǎo)率傳感器與單片機(jī)技術(shù)、微系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)測(cè)量的自動(dòng)化，使電導(dǎo)測(cè)量的適應(yīng)性和測(cè)量精度均得到提高。
3)優(yōu)化激勵(lì)信號(hào)的形式使測(cè)量數(shù)據(jù)精度更高，采用速度更快。
4)在電極數(shù)目增加受到限制的情況下，優(yōu)化激勵(lì)順序，針對(duì)同一個(gè)電導(dǎo)率分布盡可能得到最多的獨(dú)立測(cè)量數(shù)據(jù)。
6、電極材料發(fā)展
由于電導(dǎo)率傳感器電導(dǎo)電極具有一定的特殊性，因此對(duì)用于制作電極的材料有一定的要求：1)良好的導(dǎo)電性能；2)由于電極與被測(cè)介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)會(huì)腐蝕電極表面，要求電極有穩(wěn)定的化學(xué)特性。
常用的電極材料有鉑、不銹鋼、銅、銀等。鉑是一種極好的電極材料，但價(jià)格較高，在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用不銹鋼和金屬銅做電極材料。
隨著材料科學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步，一些新型的材料被用來加工電導(dǎo)率傳感器電極，如導(dǎo)電陶瓷、鈦合金等，取得了較好的效果。
電感型電導(dǎo)率傳感器
1、電感型電導(dǎo)率傳感器技術(shù)現(xiàn)狀與特點(diǎn)
電感型電導(dǎo)率傳感器采用電磁感應(yīng)原理對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量，液體的電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)與感應(yīng)電壓／激磁電壓呈正比關(guān)系，激磁電壓保持不變，電導(dǎo)率與感應(yīng)電壓成正比。
電感型電導(dǎo)率傳感器檢測(cè)器不直接與被測(cè)液體接觸，因此，不存在電極極化與電極被污染的問題。電感型電導(dǎo)率傳感器的原理決定了這類傳感器僅適用于測(cè)量具有高電導(dǎo)率的液體：測(cè)量范圍為1000-μS／cm。
電感型電導(dǎo)率傳感器具有以下特點(diǎn)：1)極強(qiáng)的抗污染能力與耐腐蝕性；2)不存在電極極化、電容效應(yīng)，可以用于高電導(dǎo)率液體測(cè)量；3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便；4)制作工藝簡(jiǎn)單。
2、電感型電導(dǎo)率傳感器的應(yīng)用
電感型電導(dǎo)率傳感器多用于高電導(dǎo)率液體的測(cè)量與檢測(cè)：1)海洋開發(fā)與研究，對(duì)海水的鹽度進(jìn)行測(cè)量分析(深海溫鹽深剖面自記儀)；2)生活廢水、工業(yè)廢水水質(zhì)的檢測(cè)；3)化工生產(chǎn)過程中單一組分溶液濃度的監(jiān)測(cè)分析；4)用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿濃度的測(cè)量。
3、電感型電導(dǎo)率傳感器關(guān)鍵技術(shù)
1)傳感器檢測(cè)器制作封裝
激磁線圈與感應(yīng)線圈需要嚴(yán)格在同一軸線，為了提高測(cè)量精度，線匝需要緊密排列，并且線匝之間需要具有良好的屏蔽，降低干擾性耦合的產(chǎn)生。
2)激勵(lì)電壓、頻率
激勵(lì)電壓、頻率決定了電感型電導(dǎo)率傳感器的靈敏度與線性度，在傳感器結(jié)構(gòu)確定的基礎(chǔ)上，通過試驗(yàn)確定激勵(lì)電壓、頻率等參數(shù)，使傳感器獲得最佳的靈敏度與線性。
3)檢測(cè)器微型化
電感型電導(dǎo)率傳感器檢測(cè)由線圈構(gòu)成，檢測(cè)器微型化就是將線圈直徑減小、減少匝數(shù)，線圈直徑過小、匝數(shù)過少將會(huì)影響傳感器測(cè)量的靈敏度以及測(cè)量范圍。
4、電感型電導(dǎo)率傳感器未來發(fā)展趨勢(shì)
1)傳感器微型化成為電感型電導(dǎo)率傳感器發(fā)展方向之一。材料加工制備技術(shù)的發(fā)展使得檢測(cè)器有可能實(shí)現(xiàn)微型化，從而使傳感器實(shí)現(xiàn)微型化。
2)電感型電導(dǎo)率傳感器與單片機(jī)、微系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率測(cè)量的自動(dòng)化。通過采用這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)激勵(lì)信號(hào)可調(diào)控性，從而使測(cè)量精度、線性度得到提高。
隨著電導(dǎo)率測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，電導(dǎo)率傳感器已由最初的兩電極型、電感型電導(dǎo)率傳感器發(fā)展到多電極、微電極電導(dǎo)率傳感器，可以看出：多電極、微電極、微結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為電導(dǎo)率傳感器發(fā)展方向，并與單片機(jī)、微系統(tǒng)等技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率測(cè)量的自動(dòng)化、精密化。返回搜狐，查看更多
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電導(dǎo)傳感器的原理：什么是環(huán)形電導(dǎo)率傳感器及其工作原理
雖然有許多不同的方法可用于識(shí)別水中污染物的濃度，但有兩個(gè)更不同的選擇包括常規(guī)電導(dǎo)率和環(huán)形電導(dǎo)率。一般而言，電導(dǎo)率涉及測(cè)量水能夠?qū)щ姷男省－h(huán)形電導(dǎo)率由接收線圈和傳輸線圈組成，它們共同工作以確定溶液的導(dǎo)電性。水中自由離子的總數(shù)將決定電流的強(qiáng)度以及電導(dǎo)率讀數(shù)。
電導(dǎo)率傳感器
當(dāng)水中普遍存在自由離子時(shí)，水的電導(dǎo)率會(huì)增加。水中的高電導(dǎo)率意味著水中存在更多的污染物。無論您是操作工業(yè)鍋爐還是冷卻塔，重要的是系統(tǒng)內(nèi)的水沒有污染物，這確保系統(tǒng)高效。環(huán)形電導(dǎo)率與接觸電導(dǎo)率的不同之處在于，環(huán)形傳感器不會(huì)導(dǎo)致溶液極化，不會(huì)被污染，并且?guī)缀醪恍枰S護(hù)。雖然這兩種選擇都有其優(yōu)點(diǎn)，但許多人認(rèn)為環(huán)形傳感器是測(cè)量水電導(dǎo)率的最有效工具。
如前所述，電導(dǎo)率傳感器主要用于檢測(cè)任何一種溶液中的離子濃度，其中主要是水。這些傳感器可用于多種應(yīng)用，其中最常見的包括：監(jiān)控反滲透過程、確定水中固體的準(zhǔn)確濃度、控制活性污泥過程、監(jiān)測(cè)環(huán)境條件、監(jiān)測(cè)水中的化學(xué)物質(zhì)濃度、防止鍋爐和冷卻塔結(jié)垢和結(jié)垢、監(jiān)測(cè)工業(yè)廢水。
這些傳感器還可用于維持水生生物的健康。不同種類的水生植物和動(dòng)物只能在一定的鹽度范圍內(nèi)生存。如果離子濃度降得太低或升高太多，這輩子都可能適應(yīng)不了。電導(dǎo)率傳感器對(duì)于確保水生生態(tài)系統(tǒng)處于良好狀態(tài)至關(guān)重要。
本文全面介紹了環(huán)形電導(dǎo)率傳感器以及為什么應(yīng)該使用它們來測(cè)量水的電導(dǎo)率。
一、兩種類型的電導(dǎo)率
電導(dǎo)率有兩種基本類型，包括接觸電導(dǎo)率和環(huán)形電導(dǎo)率。這兩種類型的電導(dǎo)率之間的主要區(qū)別涉及傳感器的構(gòu)建方式。由于兩種傳感器的構(gòu)造方式不同，因此每種傳感器都適用于不同的應(yīng)用。您決定使用哪種電導(dǎo)率傳感器取決于水的導(dǎo)電性、水中溶解固體的濃度以及水的腐蝕性。
環(huán)形電導(dǎo)率傳感器被認(rèn)為是測(cè)量含有大量污染物的水的最佳選擇。如果水具有腐蝕性，最好使用環(huán)形電導(dǎo)率傳感器。如果水中溶解的固體濃度很高，情況也是如此。如前所述，這種類型的傳感器使用一個(gè)接收線圈和一個(gè)傳輸線圈，通過三個(gè)簡(jiǎn)單的步驟來有效地測(cè)量電導(dǎo)率。
1、接觸電導(dǎo)率
接觸式電導(dǎo)率傳感器通常用于測(cè)量提供低電導(dǎo)率讀數(shù)的水。在測(cè)量純水或超純水的電導(dǎo)率時(shí)，強(qiáng)烈建議您使用接觸式電導(dǎo)率傳感器。這些傳感器由兩個(gè)獨(dú)立的鈦或鋼金屬電極組成。電極直接與電解質(zhì)溶液接觸。然后將交流電壓施加到兩個(gè)電極上，產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，使水中的自由離子在電極之間移動(dòng)并產(chǎn)生電流。
由于水中存在的離子帶有電荷，因此該電流被稱為離子電流。然后，包含在傳感器內(nèi)的分析儀將測(cè)量電流以有效計(jì)算水的電壓。水的總電導(dǎo)率將是電壓的倒數(shù)。將接觸式電導(dǎo)率傳感器放入水中后產(chǎn)生的離子電流將取決于水中當(dāng)前有多少離子以及電流流過的區(qū)域大小。
對(duì)于包含兩個(gè)電極的接觸式電導(dǎo)率傳感器，這些傳感器只能測(cè)量含有少量污染物的水的電導(dǎo)率。水也應(yīng)該完全不含任何懸浮固體，并且應(yīng)該是無腐蝕性的。由四個(gè)電極組成的接觸式傳感器可用于有點(diǎn)污染的水。如果超純水對(duì)于您的設(shè)施中的應(yīng)用必不可少，那么接觸式傳感器將是您的最佳選擇。這些傳感器通常用于蒸汽電力設(shè)施、制藥廠和半導(dǎo)體廠。
2、感應(yīng)電導(dǎo)率（環(huán)形電導(dǎo)率）
環(huán)形電導(dǎo)率也稱為感應(yīng)電導(dǎo)率。與接觸式電導(dǎo)率傳感器不同，環(huán)形傳感器可用于腐蝕性水、污染水和含有高濃度懸浮固體的水。環(huán)形電導(dǎo)率過程使用一個(gè)導(dǎo)電傳感器，該傳感器由兩個(gè)金屬環(huán)組成，這些金屬環(huán)被一個(gè)耐腐蝕的塑料體包圍。兩個(gè)環(huán)形線圈是驅(qū)動(dòng)線圈和接收線圈。使用環(huán)形電導(dǎo)率傳感器時(shí)，傳感器將直接放置在水中。
然后，在環(huán)形傳感器中找到的分析器將在驅(qū)動(dòng)線圈上施加交流電壓，這會(huì)在直接圍繞驅(qū)動(dòng)線圈的水中產(chǎn)生特定電壓。一旦產(chǎn)生電壓，水的離子電流將根據(jù)水的導(dǎo)電性流動(dòng)。在單獨(dú)的接收線圈內(nèi)還會(huì)感應(yīng)出電流，該電流由分析儀進(jìn)行測(cè)量。該電流也與所討論溶液的總電導(dǎo)率相匹配。水中更多的自由離子會(huì)增加電流的強(qiáng)度。
盡管環(huán)形傳感器的工作原理與接觸式傳感器類似，但環(huán)形傳感器的結(jié)構(gòu)更耐用，因此可以在高度污染的水中使用。為了更好地了解環(huán)形傳感器的工作原理，該系統(tǒng)的三個(gè)基本步驟包括：
環(huán)形傳感器內(nèi)的振蕩器將在傳輸線圈中產(chǎn)生一種交變磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)將在水中產(chǎn)生電壓。
水中的陰離子和陽離子將開始移動(dòng)，從而產(chǎn)生交流電。
將在交流電旁邊感應(yīng)出額外的磁場(chǎng)，這允許電流直接在接收線圈中流動(dòng)。
這是一種簡(jiǎn)單但高效的電導(dǎo)率技術(shù)，可為您提供濃縮水的精確讀數(shù)。
二、環(huán)形電導(dǎo)率的好處
使用環(huán)形電導(dǎo)率傳感器測(cè)量水或類似溶液的總電導(dǎo)率有很多好處。這些好處包括：
如前所述，環(huán)形傳感器設(shè)計(jì)用于受污染的水中，這意味著傳感器內(nèi)的線圈將經(jīng)得起腐蝕和由高濃度溶解固體組成的水
測(cè)量和認(rèn)證環(huán)形電導(dǎo)率傳感器的電極常數(shù)
小型系統(tǒng)可以使用環(huán)形傳感器和變送器制成，這使得它們適用于廣泛的工業(yè)應(yīng)用和行業(yè)
雖然環(huán)形傳感器旨在用于高度污染的水中，但它們涵蓋了許多不同的電導(dǎo)率測(cè)量范圍
在任何工業(yè)應(yīng)用中確定水的電導(dǎo)率都很重要，因?yàn)楦邼舛鹊奈廴疚飼?huì)產(chǎn)生許多問題。如果水未經(jīng)處理和過濾以去除污染物，則可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢和結(jié)垢等問題。當(dāng)這些問題發(fā)生時(shí)，您的系統(tǒng)將變得效率低下，最終可能完全出現(xiàn)故障。工業(yè)設(shè)備的故障會(huì)導(dǎo)致昂貴的維修費(fèi)用，這就是為什么建議您首先避免設(shè)備老化的原因。
電導(dǎo)傳感器的原理：電導(dǎo)率儀工作原理是什么？
電導(dǎo)率儀工作原理：電導(dǎo)率是以數(shù)字表示溶液傳導(dǎo)電流的能力。水的電導(dǎo)率與其所含無機(jī)酸、堿、鹽的量有一定的關(guān)系，當(dāng)它們的濃度較低時(shí)，電導(dǎo)率隨著濃度的增大而增加，因此，該指標(biāo)常用于推測(cè)水中離子的總濃度或含鹽量。
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電導(dǎo)率是以數(shù)字表示溶液傳導(dǎo)電流的能力。水的電導(dǎo)率與其所含無機(jī)酸、堿、鹽的量有一定的關(guān)系，當(dāng)它們的濃度較低時(shí)，電導(dǎo)率隨著濃度的增大而增加，因此，該指標(biāo)常用于推測(cè)水中離子的總濃度或含鹽量。
電導(dǎo)率是物體傳導(dǎo)電流的能力。
電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x的測(cè)量原理是將兩塊平行的極板，
放到被測(cè)溶
液中，在極板的兩端加上一定的電勢(shì)（通常為正弦波電壓），然后測(cè)量極板間流過的電流。根據(jù)
歐姆定律，電導(dǎo)率
(G)--電阻
(R)的倒數(shù)，由導(dǎo)體本身決定的。電導(dǎo)率的基本單位是西門子（S），
原來被稱為歐姆。因?yàn)殡妼?dǎo)池的幾何形狀影響電導(dǎo)率值，標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量中用單位電導(dǎo)率S/cm來表示，以補(bǔ)償各種電極尺寸造成的差別。單位電導(dǎo)率（C）簡(jiǎn)單的說是所測(cè)電導(dǎo)率（G）與電導(dǎo)池
常數(shù)(L/A)的乘積.
這里的L為兩塊極板之間的液柱長度，A為極板的面積。
電導(dǎo)率是物體傳導(dǎo)電流的能力。電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x的測(cè)量原理是將兩塊平行的極板，放到被測(cè)溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢(shì)（通常為正弦波電壓），然后測(cè)量極板間流過的電流。根據(jù)歐姆定律，電導(dǎo)率(G)--電阻(R)的倒數(shù)，由導(dǎo)體本身決定的。電導(dǎo)率的基本單位是西門子（S），原來被稱為歐姆。因?yàn)殡妼?dǎo)池的幾何形狀影響電導(dǎo)率值，標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量中用單位電導(dǎo)率S/cm來表示，以補(bǔ)償各種電極尺寸造成的差別。單位電導(dǎo)率（C）簡(jiǎn)單的說是所測(cè)電導(dǎo)率（G）與電導(dǎo)池常數(shù)(L/A)的乘積.這里的L為兩塊極板之間的液柱長度，A為極板的面積。
水的電導(dǎo)率與其所含無機(jī)酸、堿、鹽的量有一定關(guān)系。當(dāng)它們的濃度較低時(shí)，電導(dǎo)率隨濃度的增大而增加，因此，該指標(biāo)常用于推測(cè)水中離子的總濃度或含鹽量。不同類型的水有不同的電導(dǎo)率。新鮮蒸餾水的電導(dǎo)率為0.2-2μS／cm，但放置一段時(shí)間后，因吸收了CO2，增加到2—4μS/cm；超純水的電導(dǎo)率小于0.10/μS/cm；天然水的電導(dǎo)率多在50—500μS/cm之間，礦化水可達(dá)500—1000μS/cm；含酸、堿、鹽的工業(yè)廢水電導(dǎo)率往往超過10 000μS/cm；海水的電導(dǎo)率約為30 000μS/cm。
電極常數(shù)常選用已知電導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀溶液測(cè)定。不同濃度氯化鉀溶液的電導(dǎo)率(25℃)列于下表。溶液的電導(dǎo)率與其溫度、電極上的極化現(xiàn)象、電極分布電容等因素有關(guān)，儀器上一般都采用了補(bǔ)償或消除措施。水樣采集后應(yīng)盡快測(cè)定，如含有粗大懸浮物質(zhì)、油和脂，干擾測(cè)定，應(yīng)過濾或萃取除去。
何謂水的電阻率?
水的導(dǎo)電性能，與水的電阻值大小有關(guān)，電阻值大，導(dǎo)電性能差，電阻值小，導(dǎo)電性能就良好。根據(jù)歐姆定律，在水溫一定的情況下，水的電阻值R大小與電極的垂直截面積F成反比，與電極之間的距離L成正比，如下式：
R=ρ
式中R — 電阻，單位為歐姆（Ω） 1Ω=106μΩ
ρ — 電阻率 單位為歐米（Ω?M）
如果電極的截面積F做成1cm2，兩電極間的距離L為1cm，那么電阻值就等于電阻率。
水的電阻率的大小，與水中的含鹽量的多少、水中離子濃度、離子的電荷數(shù)以及離子的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。因此，純凈的水電阻率很大，超純水的電阻率就更大。水越純，電阻率越大。
何謂水的電導(dǎo)率？電導(dǎo)率和電阻率有和何關(guān)系?
由于水中含有各種溶解鹽類，并以離子的形式存在。當(dāng)水中插入一對(duì)電極時(shí)，通電之后，在電場(chǎng)的作用下，帶電的離子就產(chǎn)生一定方向的移動(dòng)。水中陰離子移向陽極，使水溶液起導(dǎo)電作用，水的導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱程度，就稱為電導(dǎo)（或電導(dǎo)度），用G表示。電導(dǎo)反映了水中含鹽量的多少，是水的純凈程度的一個(gè)重要指標(biāo)，水越純凈，含鹽量越少，電阻越大，電導(dǎo)越小，超純水幾乎不能導(dǎo)電。電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)，即
G=
式中 R — 電阻 單位歐姆（Ω）
G — 電導(dǎo) 單位西門子（S） 1S=103mS=106μS
因R=ρ （見49題），代入上式，則得到：
G=?
對(duì)于一對(duì)固定電極來講，二極間的距離不變，電極面積也不變，因此L與F為一個(gè)常數(shù)。令：J=L/F，J就稱為電極常數(shù)，可得到
G=?=K?
式中：K=1/ρ就稱為電導(dǎo)率，單位為S/cm。1S/cm=103mS/cm=106μS/cm。電導(dǎo)率K的意義就是截面積為1cm2，長度為1cm的導(dǎo)體的電導(dǎo)。當(dāng)電導(dǎo)常數(shù)J=1時(shí)，電導(dǎo)率就等于電導(dǎo)，電導(dǎo)率是不同電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的表現(xiàn)。
電導(dǎo)率K，電導(dǎo)G，電阻率ρ三者之間的關(guān)系如下：
K=J ? G=
式中J為電極常數(shù)，例如：電導(dǎo)率為0.1μS/cm的高純水，其電阻率應(yīng)為：
ρ==×106=10MΩ?cm
如何測(cè)定電導(dǎo)電極常數(shù)？為何要對(duì)常數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)？
根據(jù)公式J=K/G，電極常數(shù)J可以通過測(cè)量電導(dǎo)電極在一定濃度的KCl溶液中的電導(dǎo)G來求得，此時(shí)KCl溶液的電導(dǎo)率K是已知的。測(cè)量時(shí)，電導(dǎo)率儀常數(shù)旋鈕應(yīng)旋至1.0cm-1處。
由于測(cè)量溶液的濃度和溫度不同，以及測(cè)量?jī)x器的精度和頻率也不相同，電導(dǎo)電極的常數(shù)J有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，使用一段時(shí)間后，電極常數(shù)也可能會(huì)有變化。因此，新購的電導(dǎo)電極，以及使用一段時(shí)間后的電導(dǎo)電極，電極常數(shù)應(yīng)重新測(cè)量標(biāo)定。電導(dǎo)電極常數(shù)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1） 測(cè)量時(shí)應(yīng)采用配套使用的電導(dǎo)率儀，不要采用其他型號(hào)的電導(dǎo)率儀。
（2） 測(cè)量電極常數(shù)的KCl溶液的溫度，以接近實(shí)際被測(cè)溶液的溫度為好。
（3） 測(cè)量電極常數(shù)的KCl溶液的濃度，以接近實(shí)際被測(cè)溶液的濃度為好。
電導(dǎo)電極為何要鍍鉑黑？鉑黑電極能測(cè)試低電導(dǎo)率的溶液?jiǎn)幔?br/>電導(dǎo)電極使用的敏感材料通常為鉑，鍍鉑黑就是在鉑表面鍍上一層黑色蓬松的金屬鉑，目的是為了減少極化效應(yīng)。多孔的鉑黑增加了電極的表面積，使電流密度減小，使極化效應(yīng)變小，電容干擾也降低了。不鍍鉑黑或鍍得不好的鉑黑電極，會(huì)產(chǎn)生很大的測(cè)量誤差。鉑黑電極存放期間要泡在蒸餾水中不宜干放。如果發(fā)現(xiàn)鉑黑電極污染或失效，可浸入10%硝酸或鹽酸溶液中二分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈再測(cè)量，鉑黑電極也可以重新電鍍，但鍍鉑黑需要一定的要求和經(jīng)驗(yàn)，鍍黑層鍍得好與壞對(duì)電極性能有很大影響。
在國內(nèi)一些電導(dǎo)電極或電導(dǎo)率儀的說明書中，對(duì)鉑黑電極有一種誤解，認(rèn)為鉑黑電極適合于高電導(dǎo)率的溶液中使用，其實(shí)不然，鉑黑電極測(cè)試幾個(gè)μS/cm甚至0.1μS/cm的溶液都可以，而在高電導(dǎo)率的溶液中的測(cè)試，鉑黑電極就更穩(wěn)定和準(zhǔn)確了。因此常數(shù)大于1的電導(dǎo)電極，都應(yīng)該使用鉑黑電極。而不鍍鉑黑的光亮電導(dǎo)電極，因?yàn)樗荒茉谳^小電導(dǎo)率的溶液中使用，所以常數(shù)<1的電導(dǎo)電極可以使用光亮電極。光亮電極的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是鉑片表面可以擦拭，而鉑黑電極表面則絕對(duì)不能擦拭，只能在水中晃動(dòng)清洗。
電導(dǎo)電極有那些種類？有何不同用途？
電導(dǎo)電極一般有二電極式和多電極式二種類型。
二電極式電導(dǎo)電極是目前國內(nèi)使用最多的電導(dǎo)電極類型，實(shí)驗(yàn)式二電極式電導(dǎo)電極的結(jié)構(gòu)是將二片鉑片燒結(jié)在二平行玻璃片上，或圓形玻璃管的內(nèi)壁上，調(diào)節(jié)鉑片的面積和距離，就可以制成不同常數(shù)值的電導(dǎo)電極。通常有K=1、K=5、K=10等類型。而在在線電導(dǎo)率儀上使用的二電極式電導(dǎo)電極常制成圓柱形對(duì)稱的電極。當(dāng)K=1時(shí)，常采用石墨，當(dāng)K=0.1、0.01時(shí)，材料可以是不銹鋼或鈦合金。
多電極式電導(dǎo)電極，一般在支持體上有幾個(gè)環(huán)狀的電極，通過環(huán)狀電極的串聯(lián)和并聯(lián)的不同組合，可以制成不同常數(shù)的電導(dǎo)電極。環(huán)狀電極的材料可以是石墨、不銹鋼、鈦合金和鉑金。
電導(dǎo)電極還有四電極類型和電磁式類型。四電極電導(dǎo)電極的主要優(yōu)點(diǎn)是可以避免電極極化帶來的測(cè)量誤差，在國外的實(shí)驗(yàn)式和在線式電導(dǎo)率儀上較多使用。電磁式電導(dǎo)電極的特點(diǎn)是適宜于測(cè)量高電導(dǎo)率的溶液，一般用于工業(yè)電導(dǎo)率儀中，或利用其測(cè)量原理制成單組分的濃度計(jì)，如鹽酸濃度計(jì)、硝酸濃度計(jì)等。
電導(dǎo)率儀的結(jié)構(gòu)原理是什么？
電導(dǎo)率的測(cè)量原理其實(shí)就是按歐姆定律測(cè)定平行電極間溶液部分的電阻。但是，當(dāng)電流通過電極時(shí)，會(huì)發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，從而改變電極附近溶液的組成，產(chǎn)生“極化”現(xiàn)象，從而引起電導(dǎo)測(cè)量的嚴(yán)重誤差。為此，采用高頻交流電測(cè)定法，可以減輕或消除上述極化現(xiàn)象，因?yàn)樵陔姌O表面的氧化和還原迅速交替進(jìn)行，其結(jié)果可以認(rèn)為沒有氧化或還原發(fā)生。
電導(dǎo)率儀由電導(dǎo)電極和電計(jì)（電子單元）組成。電計(jì)采用了適當(dāng)頻率的交流信號(hào)的方法，將信號(hào)放大處理后換算成電導(dǎo)率。電計(jì)中還可能裝有與傳感器相匹配的溫度測(cè)量系統(tǒng)，能補(bǔ)償?shù)綐?biāo)準(zhǔn)溫度電導(dǎo)率的溫度補(bǔ)償系統(tǒng)、溫度系數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及電導(dǎo)池常數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以及自動(dòng)換擋功能等。電導(dǎo)電極有時(shí)還裝有熱敏元件。
電導(dǎo)率儀有哪些種類，其用途和優(yōu)缺點(diǎn)是什么？
電導(dǎo)率儀從使用用途分大致有筆形、便攜式、實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)用四種類型。
筆形電導(dǎo)率儀，一般制成單一量程，測(cè)量范圍狹，為專用簡(jiǎn)便儀器。筆形還有制成TDS計(jì)，用于測(cè)量飲用水質(zhì)量，鹽度計(jì)測(cè)量湯（溶液）鹽度等。
便攜式和實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀測(cè)量范圍較廣，為常用儀器，不同點(diǎn)是便攜式采用直流供電，可攜帶到現(xiàn)場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀測(cè)量范圍廣、功能多、測(cè)量精度高。
工業(yè)用電導(dǎo)率儀的特點(diǎn)是要求穩(wěn)定性好、工作可靠，有一定的測(cè)量精度、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)，具有模擬量輸出、數(shù)字通訊、上下限報(bào)警和控制功能等。
如何解讀電導(dǎo)率儀的精確度？
電導(dǎo)率儀的精確度，采用的是引用誤差概念。它是將儀表量程中的滿刻度值，乘以誤差百分比。例如我們以1.0級(jí)的電導(dǎo)率儀為例，它的精確度指標(biāo)為：基本誤差±1%F.S±1個(gè)字，配套誤差±1.5%F.S±1個(gè)字，它是什么意思呢？基本誤差是指電導(dǎo)率儀電計(jì)部分的誤差，配套誤差是指電計(jì)和電極配套使用的誤差。F.S是指電子單元各分檔的滿量程。例如，對(duì)于0.0~199.9μS/cm量程檔來說，基本誤差為±1%×199.9±1個(gè)字≈±2.1μS/cm，配套誤差為±1.5%×199.9±1個(gè)字≈±3.1μS/cm，±1個(gè)字是指儀表分辨率的最后一位數(shù)。因此，電導(dǎo)率儀的誤差概念，是對(duì)于一段量程檔而言的，與實(shí)際使用中的絕對(duì)誤差概念是不同的，這一點(diǎn)要引起注意，例如你測(cè)試一杯純水的電導(dǎo)率值為10μS/cm，你不能理解為其中有3.1μS/cm為誤差值。在一些分擋和連續(xù)刻度的儀表中一般都應(yīng)用引用誤差的概念，例如mV計(jì)也是如此。
電導(dǎo)率儀的溫度補(bǔ)償有何意義？
一定濃度的溶液，其電導(dǎo)率隨溫度的改變而改變，在作精密測(cè)量時(shí)應(yīng)該保持恒溫，也可在任意溫度下測(cè)量，然后通過儀器的溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，換算成25℃時(shí)的電導(dǎo)率，這樣測(cè)量數(shù)值就可以比較。但是，由于各種不同種類，不同濃度的電導(dǎo)率溫度系數(shù)各不相同，例如酸溶液的溫度系數(shù)為（1.0~1.6）%/℃，堿溶液的溫度系數(shù)為（1.8~2.2）%/℃，鹽溶液的溫度系數(shù)為（2.2~3.0）%/℃，天然水的溫度系數(shù)為2.0%/℃，因此電導(dǎo)率測(cè)量的溫度補(bǔ)償問題比較復(fù)雜，或者可以認(rèn)為這種溫度補(bǔ)償是不充分的，或有較大誤差的。為此，有些電導(dǎo)率儀就不采用溫度補(bǔ)償電路，儀器測(cè)得的是當(dāng)時(shí)溫度下的電導(dǎo)率值。有溫度補(bǔ)償?shù)碾妼?dǎo)率儀，若將溫度補(bǔ)償旋鈕調(diào)至25℃時(shí)，儀器也無溫度補(bǔ)償作用，測(cè)量值為當(dāng)時(shí)溫度下的未經(jīng)換算的電導(dǎo)率值。
電導(dǎo)率儀工作包含兩種原理，一種是電導(dǎo)率儀測(cè)量原理，一種是溫度補(bǔ)償原理這兩種原理的詳細(xì)情況及相關(guān)的產(chǎn)品資料你都可以去上海闊思電子有限公司網(wǎng)站上面查看
電導(dǎo)率傳感器 第3張" title="電導(dǎo)傳感器的原理：一文讀懂電導(dǎo)率傳感器 第3張-傳感器知識(shí)網(wǎng)"/>
電導(dǎo)傳感器的原理：霍尼韋爾HONEYWELL電導(dǎo)率傳感器工作原理介紹
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