作为水质监测中的重要参数,电导率是水作为介质的导电能力一种重要表征,通常来说,电导率越高说明水的电解质含量越高,其浓度可以用ms/cm来进行计量,电导率越低说明水的电解质含量越低,其浓度可以用μs/cm进行计量。通过电导率的测量,可以很好的甄别监控不同类型水(纯水、饮用水、天然水、工艺水等)及其他溶剂的重要工具。
溶液的电导率值取决于诸多因素,而且这些因素之间会产生相互作用。一般来讲,对电导率产生重要影响的因素包括:
-溶解电解质的类型(离子电荷、离子半径、离子运动性)
-溶解电解质的浓度
-电解质的电离程度
-溶剂(粘度)
-温度
理论上来讲,温度为25°C时,无任何杂质的纯水电导率为0.055μS/cm,电阻率为18.18 MΩ•cm。因为从水的电离平衡可以看出,即使是纯水,也是存在一定的电离:
电导率的测量,基本的原理是通过在水溶液中,加入一对带电的电极,通过施加电压后,利用仪器测量电流并计算电导率,常规电导率传感器的基本原理如下:
图中,d=电极间距离;A= 电极区域;U1=输入电压;U2= 输出电压;I= 产生电流;p=阻值电解液。
通过上图中的电流测定值和电压,然后依据以下公式,就可以计算出电导率值:
2-电极电导率传感器
以上就是最为常见的2-电极电导率传感器的原理,也是市面上大多数常规电极生产的原理。传统型2-电极电导率测量池由两个平行板构成。该平行板配有绝缘固定组件,它可防止平行板受到机械损坏和减少场效应造成的测量误差。早期设计采用的是容易弯曲的铂电极,即使是轻微操作不当也会造成电极常数发生变化。目前广泛使用的更先进的同轴设计,该设计由Thornton于20世纪60年代开发而成,位于中间位置的内电极被环绕在其周围的外电极包围。同轴传感器采用钛、不锈钢或蒙乃尔合金等坚固的材料制成,对于电极常数变化、机械损坏或温度影响具有出色的耐受性能。
除了2-电极电导率,市面上也会看到很多4-电极电导率传感器,那么什么是4-电极电导率传感器?
4-电极电导率传感器
实际上,4-电极电导率传感器跟2-电极电导率传感器的原理是相同的,但是构造上却有其独特之处:
4-电极电导率传感器增加一对驱动电极,外电极是采用交流电压。它们的工作方式与2-电极传感器相同。内测量电极被置于外电极的电场内,使用高阻抗放大器测量电压。电路能够准确地测量通过外部电极与溶液的电流。如果内部电极的电压与电流已知,则可计算电阻与电导。如要得到电导率,必须将电导乘以内电极的电极常数
4-电极传感器的优点在于:内部电极可以测量微乎其微的电流信号。因此,不会出现极化效应影响测量。另外,4-电极电导率测量池不容易因电极结垢出现测量误差。它可在10μS/cm至1000mS/cm的大范围内测量电导率。这种传感器主要用于测量海水、清洁溶液、工艺水以及用于离子交换再生的酸碱溶液的中高电导率。由于具有平滑表面,因此不容易因悬浮固体结垢。
无论是2-电极电导率传感器还是4-电极电导率传感器,两者都是采用以上的原理,只是对于不同水体应用不同。一般来说,2-电极电导率传感器比较常见,但大部分都应用于低电导率的测量,如地表水、纯水、自来水、锅炉水等,而4-电极电导率传感器相对更适用于中至高浓度电导率的测量,由于其的设计,4-电极电导率传感器在污水电导率测量上有更好的表现。
仪表号

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