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技术支持和常见问题

青岛烨为技术有限公司Qingdao Yewei Technology电导率仪的测量原理及使用方法

青岛烨为技术有限公司Qingdao Yewei Technology专业从事自动化仪器仪表集科研、生产、销售、成套为一体的技术企业。


电导率(conductivity),也称为导电率是用来描述物质中电荷流动难、易程度的参数,水的导电性即水的电阻的倒数,通常用它来表示水的纯净度。电导率是物体传导电流的能力。

一、电导率仪的单位
   电导的基本单位是西门子(S),原来被称为姆欧,取电阻单位欧姆倒数之意。因为电导池的几何形状影响电导率值,所以标准的测量中用单位S/cm来表示电导率,以补偿各种电极尺寸造成的差别。
   单位电导率(C)简单的说,是所测电导(G)与电导池常数(L/A)的乘积。这里的L为两块极板之间的液柱长度,A为极板的面积。=ρl=l/σ

1、定义:
   电阻率的倒数为电导率。
                   σ=1/ρ 
2、单位: 
   在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米,其它单位有:s/cm,us/cm。1S/m=0.01s/cm=10000us/cm;
3、电导率的物理意义:
   是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强,反之越小。

二、电导率的测量原理
   将两块平行的极板,放到被测溶液中,在极板的两端加上一定的电势(通常为正弦波电压),然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律,电导率(G)--电阻(R)的倒数,是由电压和电流决定的。
   引起离子在被测溶液中运动的电场,是由与溶液直接接触的二个电极产生的。此对测量电极必须由抗化学腐蚀的材料制成。实际中经常用到的材料有钛等。由二个电极组成的测量电极被称为科尔劳施(Kohlrausch)电极。

   电导率的测量需两个参数:一个是溶液的电导,另一个是溶液中L/A的几何关系,电导可以通过电流、电压的测量得到。
          电导率常数 K= L/A
  其中:A-测量电极的有效极板,L-两极板的距离。

   这一值则被称为电极常数。在电极间存在均匀电场的情况下,电极常数可以通过几何尺寸算出。当两个面积为1cm2的方形极板,之间相隔1cm组成电极时,此电极的常数K=1cm-1。如果用此对电极测得电导值G=1000μS,则被测溶液的电导率K=1000μS/ cm。

  一般情况下,电极常形成部分非均匀电场。此时,电极常数必须用标准溶液进行确定。标准溶液一般都使用KCl(氯化钾)溶液,这是因为KCl的电导率的不同的温度浓度情况下非常稳定,准确。0.1 mol/l的KCl溶液在25℃时电导率为12.88mS/CM。
  所谓不均匀电场(也称作杂散场,漏泄场)没有常数,而是与离子的种类
浓度有关。因此,一个纯杂散场电极是最复杂的电极,它通过一次校准,不能满足宽的测量范围的需要。(不均匀电场:是电场区域内电场强度的大小和方向,随空间坐标而变的电场。反之,电场强度的大小和方向与坐标无关的电场,被称为均匀电场。

三、电导率仪的电导电极的种类、用途

    电导电极一般分为二电极式、多电极式两种类型。
1、二电极式电导电极
   是目前使用最多的电导电极类型,实验式二电极式电导电极的结构,是将二片铂片烧结在二平行玻璃片上,或圆形玻璃管的内壁上,调节铂片的面积
距离,就可以制成不同常数值的电导电极。通常有K=1、K=5、K=10等类型。
   而在线电导率仪上使用的二电极式电导电极,常制成圆柱形对称的电极。当K=1时,常采用石墨,当K=0.1、0.01时,材料可以是不锈钢或钛合金。

2、多电极式电导电极
   一般在支持体上有几个环状的电极,通过环状电极的串联
并联的不同组合,可以制成不同常数的电导电极。环状电极的材料可以是石墨、不锈钢、钛合金铂金。

3、电导电极还有四电极类型电磁式类型
   四电极电导电极的优点,是可以避免电极极化带来的测量误差,在国外的实验式
在线式电导率仪上较多使用。
   电磁式电导电极的特点,是适宜于测量高电导率的溶液,一般用于工业电导率仪中,或利用其测量
原理制成单组分的浓度计,如盐酸浓度计、硝酸浓度计等。

四、电导率电极常数的测定、校准
    根据公式K=S/G,电极常数K可以通过测量电导电极,在一定浓度的KCL溶液中的电导G来求得,此时KCL溶液的电导率S是已知的。
   由于测量溶液的浓度
温度不同,以及测量仪器的精度频率也不同,电导电极常数K有时会出现较大的误差,使用一段时间后,电极常数也可能会有变化,因此,新购的电导率电极,以及使用一段时间后的电导率电极,电极常数应重新测量标定。电导电极常数测量时,应注意以下几点:
  1、测量时应采用配套使用的电导率仪,不要采用其它型号的电导率仪。
  2、测量电极常数的KCL溶液的温度,以接近实际被测溶液的温度为好。
  3、测量电极常数的KCL溶液的浓度,以接近实际被测溶液的浓度为好。

五、电导率仪使用时的注意事项
  1、在测量纯水或超纯水时,为了避免测量值的漂移现象,建议采用密封槽,在密封状态下的进行流动测量,如采用烧杯取样测量,则会产生较大的误差。
  2、温度补偿是采用固定的2%的温度系数,所以,超、高纯水的测量,尽量采用温度不补偿方式进行,测量后查表。
  3、电极插头座应绝对防止受潮,仪表应安置于干燥环境,避免因为水滴溅射或受潮,引起仪表的漏电或测量误差。
  4、测量电极是精密部件,不可以分解,不可以改变电极形状和尺寸,且不可以用强酸、碱清洗,以免改变电极常数,而影响仪表测量的准确性。
  5、为确保测量的精度,电极使用前,应用小于0.5uS/cm的蒸馏水(或去离子水)冲洗二次(铂黑电极干放一段时间后,在使用前,必须在蒸馏水中浸泡),然后用被测试样水冲洗三次后,方可测量。