電導(dǎo)率儀基本常識(shí)
電導(dǎo)率(total dissolved solids,簡(jiǎn)寫(xiě)為T.D.S):水的導(dǎo)電性即水的電阻的倒數(shù),通常用它來(lái)表示水的純凈度。
電導(dǎo)率是物體傳導(dǎo)電流的能力。電導(dǎo)率儀的測(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(guò)的電流。根據(jù)歐姆定律,電導(dǎo)率(G)--電阻(R)的倒數(shù),是由電壓和電流決定的。
電導(dǎo)率的基本單位是西門子(S),原來(lái)被稱為姆歐,取電阻單位歐姆倒數(shù)之意。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(lái)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(shuō)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(zhǎng)度,A為極板的面積。
=ρl=l/σ
(1)定義或解釋 電阻率的倒數(shù)為電導(dǎo)率。σ=1/ρ
(2)單位: 在單位制中,電導(dǎo)率的單位是西門子/米。
(3)說(shuō)明 電導(dǎo)率的物理意義是表示物質(zhì)導(dǎo)電的性能。電導(dǎo)率越大則導(dǎo)電性能越強(qiáng),反之越小。
電導(dǎo)電極有那些種類?有何不同用途?
電導(dǎo)電極一般分為二電極式和多電極式兩種類型。 二電極式電導(dǎo)電極是目前國(guó)內(nèi)使用多的電導(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(guò)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)電極的優(yōu)點(diǎn)是可以避免電極極化帶來(lái)的測(cè)量誤差,在國(guó)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)率測(cè)量?jī)x溫度補(bǔ)償?shù)臋z定方法及問(wèn)題
電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x溫度補(bǔ)償?shù)臋z定方法及問(wèn)題。使用電導(dǎo)率儀的用戶都知道這一點(diǎn),溶液的電導(dǎo)率與溫度密切相關(guān),因?yàn)闇囟劝l(fā)生變化時(shí),電解質(zhì)的電離度、溶解度、離子遷移速度、溶液黏度等都會(huì)發(fā)生變化,電導(dǎo)率也會(huì)變化。溫度升高, 電導(dǎo)率增大。而此刻電導(dǎo)率儀的溫度補(bǔ)償功能就是為了克服溫度的影響。
一、什么是電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x的溫度補(bǔ)償功能:
將溶液在實(shí)際溫度下的電導(dǎo)率值轉(zhuǎn)換為參考溫度(一般為25℃)下的電導(dǎo)率值,使得溶液在不同溫度下的電導(dǎo)率具有可比性, 現(xiàn)在市場(chǎng)上所使用的電導(dǎo)率儀都有溫度補(bǔ)償功能, 以滿足各行各業(yè)比對(duì)或控制指標(biāo)的需要。本文以使用電導(dǎo)率儀時(shí),檢定過(guò)程中需要的溫補(bǔ)功能說(shuō)明,簡(jiǎn)要的分析討論。
在檢定過(guò)程中增加這一檢定項(xiàng)目也很有必要。實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率儀溫度補(bǔ)償?shù)臋z定有兩種方法,一種是溫補(bǔ)前的KMR為定值,一種是溫補(bǔ)后的KMV為定值,兩種方法依據(jù)的原理相同,具體的檢定步驟根據(jù)儀器設(shè)計(jì)的不同也可分為兩種方法。檢定過(guò)程中,我們還發(fā)現(xiàn)溫度設(shè)置會(huì)影響電導(dǎo)池常數(shù),分析表明電導(dǎo)率儀的溫度補(bǔ)償本質(zhì)上和電導(dǎo)池常數(shù)補(bǔ)償是相同的,當(dāng)儀器的溫度補(bǔ)償缺失或存在故障時(shí),可以利用電導(dǎo)池常數(shù)的補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率的溫度補(bǔ)償。
二、溫度補(bǔ)償?shù)臋z定方法及問(wèn)題
對(duì)于電導(dǎo)率大于1×10-4S·cm-1 的強(qiáng)電解質(zhì),電導(dǎo)率值與溫度存在線性關(guān)系:
KT=K0〔1+α(T-T0)〕(1);在檢定過(guò)程中, 只要測(cè)得不同溫度下的電導(dǎo)率值,通過(guò)JJG376-2007中的式(5)可求出儀器的溫度系數(shù)α,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電導(dǎo)率儀溫度補(bǔ)償系數(shù)的檢定。
將電導(dǎo)率儀常數(shù)Kcell設(shè)為1.00cm-1,輸入某一信號(hào)的電導(dǎo)率值(如50μS·cm-1),調(diào)節(jié)溫度傳感器模擬電阻,使溫度示值為25℃和15℃(35℃),再分別讀取對(duì)應(yīng)電導(dǎo)率儀測(cè)量值KMR和KMV。根據(jù)式(1)有:
(2)(3)
問(wèn)題:
1). 國(guó)產(chǎn)電導(dǎo)率儀都是手動(dòng)溫度補(bǔ)償,溫度系數(shù)無(wú)法設(shè)置,其默認(rèn)值為2.00%/℃。對(duì)于這類儀器,當(dāng)溫度設(shè)置為25℃時(shí),為不補(bǔ)償狀態(tài),測(cè)得的電導(dǎo)率為KMR, 而其他溫度下測(cè)得的電導(dǎo)率值為補(bǔ)償后的電導(dǎo)率值KMV,可實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)臋z定。
2)對(duì)于不同的電導(dǎo)率儀,其溫度補(bǔ)償?shù)臋z定步驟也不盡相同
對(duì)于I型儀器,其溫度系數(shù)的誤差可以按JJG376-2007描述方法來(lái)測(cè)量, 先設(shè)置好電導(dǎo)池常數(shù),再調(diào)整溫度示值。對(duì)于II型儀器,溫度示值對(duì)電導(dǎo)率值沒(méi)有影響, 并不說(shuō)明溫度傳感器模擬電阻器發(fā)生了故障,因?yàn)槿绻麑x器調(diào)到“檢查”狀態(tài),發(fā)現(xiàn)調(diào)整溫度示值時(shí),電導(dǎo)池常數(shù)也發(fā)生了變化,當(dāng)溫度示值調(diào)整為15℃和35℃時(shí), 電導(dǎo)池常數(shù)分別變化到1.200cm-1 和0.800cm-1左右。
對(duì)于這類儀器溫度補(bǔ)償?shù)臋z定,應(yīng)該先將溫度調(diào)整為目標(biāo)溫度(15℃或35℃),再調(diào)節(jié)電導(dǎo)池常數(shù)為1.00cm-1, 然后分別讀取對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)率值, 根據(jù)式(3)就能求出儀器的溫度系數(shù)。但是這一類儀器得到的數(shù)據(jù),根據(jù)式(3)計(jì)算得到的值和標(biāo)準(zhǔn)值(α=2.0%)偏差很大, 且不同溫度下得到的溫度補(bǔ)償系數(shù)值差別很大。這一類儀器具有相似的偏差,并不是由于某臺(tái)儀器不合格引起的,這個(gè)問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。
溫度補(bǔ)償與電導(dǎo)池常數(shù)補(bǔ)償?shù)年P(guān)系前面談到的一些國(guó)產(chǎn)電導(dǎo)率儀, 溫度設(shè)置對(duì)電導(dǎo)池常數(shù)有顯著影響,對(duì)于儀器I(如新型DDS-307),當(dāng)溫度示值調(diào)整為15℃和35℃時(shí), 電導(dǎo)池常數(shù)分別變化到1.250cm-1 和0.833cm-1 左右。這種現(xiàn)象在II型儀器中也能觀察到(數(shù)值與儀器I有所差別,有待進(jìn)一步研究)。這表明溫度補(bǔ)償和電導(dǎo)池常數(shù)補(bǔ)償是相通的,兩者具有內(nèi)在的。
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