電導(dǎo)率儀工作原理是什么?
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|列兵
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。
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其 他 回 答共3條
1樓
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。
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2樓
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
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