自容式水位电导率计

【题名】：自容式温度电导率仪的研制【全文链接】：https://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10423-1013369127.htm

电导率是电解质溶液的一个固有特性，它直接反映溶液中相应离子的浓度。同时，水质的电导率值也是表现水质纯净浓度的一个重要指标。溶液的电导率与溶液的性质和其温度密切相关，温度升高电导率值增加，反之，电导率值降低。而电导率的温度系数即温度每变化1℃，电导率的变化量就溶液的性质而有所不同，对大多数离子电导率的温度系数值为+2％℃-1～+3％℃-1。对于H+和OH-离子，电导率温度系数分别为+1.5％℃-1和+1.8％℃-1。对于电导率测量的准确度的仪器要求（一般为±1％或优于±1％）是不容忽视的。因此，要准确地测量溶液的电导率值必须要考虑该溶液的温度系数和进行可靠的温度补偿，或必须在恒温条件下进行。通常情况下约定，所指溶液的电导率是指该液体在25℃时的电导率，当溶液温度不在25℃时其电导率会有一个变量，温度补偿的作用就是为了消除这个变量，将任何温度下溶液的电导率值转换为25℃时的电导率值。其温度补偿原理遵循以下公式：K=K25℃[1+α(t-25)]K25℃=Kt/1+α(t-25)式中Kt：溶液在实际温度下的电导率K25℃：溶液在25℃时的电导率α：溶液电导率的温度系数，不同溶液温度系数不同t：溶液的实际温度从公式中可以看出，对于所有电解质溶液而言，存在着两个变量，一个是α，一个是t。因此为了适应所有性质溶液电导率的准确测量，即要有温度补偿，又要符合被测液电导率的温度系数，即温度系数可按需要设置和调整。国产早期生产的电导率仪既无温度补偿也无温度系数的调节，很难保证测试的准确。后期生产的电导率普通增加了温度补偿的功能，但大多温度系数调节。设计时，以为适应大多普通电解质溶液的温度系数的范围而固定设计为2％。严格地说，它只适于测定电导率温度系数为2％的溶液，而测量电导率温度系数不为2％的溶液时必然会产生误差。温度系数偏离2％越多测试误差越大。

1．电导的定义电导(conductance)是物体传导电流的能力。电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板，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(G)--电阻(R)的倒数，是由电压和电流表征的。　　1　　I (amps) G =── =───── 　　R　　E (volts) 因为溶液中离子的电荷会加速电流的导通，所以溶液的电导与溶液中的离子浓度成比例。但是，某些溶液的电导与离子浓度没有直接的关系。一些高浓度溶液离子的相互作用会改变这种线性关系。2．测量单位电导的基本单位是西门子（S），原来被称为欧姆-1次方。因为电导池的几何形状影响电导值，标准的测量中用单位电导即电导率conductivity(S/cm)来表示，以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率（s）简单的说是所测电导率（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。（见右图）C = G x (L/A)如果电导池常数为1 cm-1 ，单位电导率与所测溶液的电导相同。尽管电极的形状各异，每一个电极都可以用相应的理论电导池表示。尽管因为空间的限制我们把电导率具体为：μS或 mS，这一系列的单位应被理解为相应的单位电导率单位：μS/cm 或 mS/cm。1μS/cm = 0.001 mS/cm = 0.000001 S/cm = 1μmho/cm下表列出了三种不同电导池常数的最佳电导率范围：电导池常数　　最佳电导率(us/cm) 0.1　　　　　0.5 to 400 1.0　　　　　10 to 2000 10.0　　　　 1000 to 200,0003. 电导仪的校正和电导池的维护 电导仪和电导池在使用前用标准溶液校对。选择一种最接近所测溶液电导率的标准溶液。已经极化的和弄脏的电极应重新镀铂或清洗，以恢复电导池的活性表面。大多数情况下，热水加一些温和的液体清洁剂是一种非常有效的清洁剂。大多数有机物可以很容易的用丙酮清洁，亚氯酸溶液可以去除藻类、细菌或霉菌。不要用研磨剂清理电极。下表列出了一些常用溶液的电导率。溶液　　　　 　　　　　　　　　　电导率　　　 （电阻率） 纯水　　　　 　　　　　　　　　　0.055 us/cm　　 18.2MΩ.cm电厂锅炉水　 　　　　　　　　　　1.0 us/cm 　　　1 MΩ.cm城市用水　　 　　　　　　　　　　50us/cm 　　　　0.02 Ω.cm海水　　　　 　　　　　　　　　　53 mS/cm　　　　 20Ω.cm31.0% HNO3 31.0% 硝酸　　　　 865 mS/cm　　　　 1Ω.cm4. 电导率的温度补偿 电导率测量是与温度相关的。温度对电导率的影响程度依溶液的不同而不同，可以用下面的公式求得。Gt = Gtcal{1 + α(t-tcal)}其中：Gt = 某一温度（°C）下的电导率Gtcal = 标准温度（°C）下的电导率α = 标准温度（°C）下溶液的温度系数下表列出了常用溶液的α值。要得到其他溶液的α值，只要测量某个温度范围内的电导率，并以温度为纵轴绘出相应的电导率的变化曲线，与标准温度相对应的曲线点为该溶液的α值。溶液（25°C）　　　　 浓度　　　　 Alpha (α) 盐酸　　　　 　　　　10 wt%　　　　 1.56 氯化钾溶液　　　　 　　10 wt%　　　　 1.88 硫酸　　　　 　　　　　50 wt%　　　　 1.93 氯化钠溶液　　　　 　　10 wt%　　　　 2.14 氢氟酸　　　　 　　　　1.5 wt%　　　　 7.20 硝酸　　　　 　　　　　31 wt%　　　　 31.0目前市场上所销售的所有电导仪都可以参照标准温度（通常为25°C）进行调节的或自动温度补偿。大多数固定温度补偿的电导仪的α调节为2%/°C（近似25°C时氯化钠溶液的α）。可调节温度补偿的电导仪可以把α调节到更加接近所测溶液的α。