電(dian)導(dao)率(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)量(liang)液(ye)體(ti)中(zhong)導(dao)電(dian)離(li)子(zi)的(de)含(han)量(liang)，它(ta)也(ye)代(dai)表(biao)了(le)溶(rong)液(ye)的(de)導(dao)電(dian)能(neng)力(li)。相(xiang)比(bi)於(yu)電(dian)導(dao)率(lv)的(de)概(gai)念(nian)
，電(dian)阻(zu)對(dui)於(yu)大(da)多(duo)數(shu)人(ren)來(lai)說(shuo)是(shi)一(yi)個(ge)更(geng)加(jia)直(zhi)觀(guan)的(de)概(gai)念(nian)
，它(ta)描(miao)述(shu)的(de)是(shi)一(yi)段(duan)確(que)定(ding)物(wu)體(ti)的(de)導(dao)電(dian)能(neng)力(li)，根(gen)據(ju)歐(ou)姆(mu)定(ding)律(lv)

，導(dao)體(ti)兩(liang)端(duan)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)壓(ya)降(jiang)
，除(chu)以(yi)通(tong)過(guo)它(ta)的(de)電(dian)流(liu)

，就(jiu)是(shi)該(gai)導(dao)體(ti)的(de)電(dian)阻(zu)，其(qi)倒(dao)數(shu)就(jiu)是(shi)電(dian)導(dao)。對(dui)於(yu)電(dian)阻(zu)或(huo)電(dian)導(dao)，它(ta)們(men)是(shi)對(dui)於(yu)有(you)固(gu)定(ding)形(xing)態(tai)的(de)整(zheng)個(ge)導(dao)體(ti)導(dao)電(dian)能(neng)力(li)的(de)描(miao)述(shu)，但(dan)是(shi)對(dui)於(yu)水(shui)或(huo)其(qi)他(ta)不(bu)具(ju)有(you)固(gu)定(ding)形(xing)態(tai)的(de)液(ye)體(ti)，我(wo)們(men)隻(zhi)能(neng)去(qu)描(miao)述(shu)他(ta)們(men)的(de)自(zi)身(shen)固(gu)有(you)屬(shu)性(xing)，或(huo)是(shi)組(zu)成(cheng)成(cheng)分(fen)，這(zhe)也(ye)就(jiu)是(shi)我(wo)們(men)為(wei)什(shen)麼(me)要(yao)測(ce)量(liang)電(dian)導(dao)率(lv)的(de)原(yuan)因(yin)。

 

在對電導率進行測量時，我們首先人為構造一個固定的導體結構。想象一段有固定外形的長方形導體
，截麵積為A，長度為L
，我們通過電極常數k=L/A來記錄這一結構特征。通過對該段認為構造導體電導的測量，結合結構參數k，就可以計算出被測量溶液的電導率數值。

 

 

電(dian)導(dao)率(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)作(zuo)用(yong)就(jiu)是(shi)構(gou)造(zao)一(yi)個(ge)穩(wen)定(ding)合(he)理(li)的(de)電(dian)導(dao)池(chi)結(jie)構(gou)，並(bing)且(qie)在(zai)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)具(ju)有(you)極(ji)好(hao)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)，以(yi)減(jian)少(shao)甚(shen)至(zhi)消(xiao)除(chu)探(tan)頭(tou)生(sheng)產(chan)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)標(biao)定(ding)成(cheng)本(ben)。除(chu)了(le)結(jie)構(gou)尺(chi)寸(cun)上(shang)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)要(yao)求(qiu)外(wai)，傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)液(ye)體(ti)中(zhong)長(chang)期(qi)浸(jin)泡(pao)並(bing)參(can)與(yu)反(fan)應(ying)
，因(yin)此(ci)電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)的(de)選(xuan)擇(ze)也(ye)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。

 

溫度會明顯影響液體的導電能力（如圖2）。yetidaodianxuyaojiezhuliziyundongwancheng，yujinshubutong，yetidedaodiannenglisuizhewendudeshenggaoerzengqiang。duiyubutongyeti
，wenduduidiandaolvdeyingxiangchengduyebujinxiangtong
，zhezhuyaoshiyinweiwenduduirongyezhongqidaodianzuoyongdechengfenyingxiangbutong。chaochunshuidedaodiannenglilaizishuidedianli，diandaolvshoudaowendudeyingxiangzuida，keyidadao5%/℃以上；大部分一般濃度的離子鹽溶液在2%/℃左右


，酸，堿或濃度較高的鹽溶液電導率受溫度的影響進一步降低，通常為1.5%/℃。上麵已經說到，液體電導率代表了液體組分的性質，為了消除溫度因素對測量結果的巨大影響，一般我們會將測量結果標準化到25℃以進行比較。

 

 

圖1中zhong所suo示shi的de極ji板ban結jie構gou是shi一yi種zhong基ji於yu原yuan理li的de描miao述shu，但dan是shi在zai實shi際ji應ying用yong的de過guo程cheng中zhong，電dian導dao池chi的de外wai形xing往wang往wang不bu必bi拘ju泥ni於yu此ci。與yu常chang見jian的de結jie構gou外wai形xing如ru同tong軸zhou異yi體ti或huo平ping行xing環huan結jie構gou不bu同tong
，Innovative Sensor Technology IST AG 結合薄膜和厚膜技術開發了陶瓷基電導率傳感器
，傳感器中包含一個電阻式溫度傳感器 (Pt1000 IEC 60751 F0.3)，從(cong)而(er)可(ke)以(yi)在(zai)測(ce)量(liang)時(shi)進(jin)行(xing)準(zhun)確(que)補(bu)償(chang)。電(dian)導(dao)率(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)由(you)兩(liang)根(gen)電(dian)流(liu)電(dian)極(ji)和(he)兩(liang)根(gen)測(ce)量(liang)電(dian)極(ji)組(zu)成(cheng)。這(zhe)一(yi)基(ji)本(ben)設(she)計(ji)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)特(te)定(ding)應(ying)用(yong)和(he)要(yao)求(qiu)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng)。

 

 

選(xuan)用(yong)鉑(bo)作(zuo)為(wei)電(dian)極(ji)，是(shi)因(yin)為(wei)鉑(bo)具(ju)有(you)穩(wen)定(ding)的(de)化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)，抗(kang)酸(suan)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li)略(lve)弱(ruo)於(yu)金(jin)
，但(dan)是(shi)有(you)非(fei)常(chang)強(qiang)的(de)抗(kang)堿(jian)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li)。基(ji)於(yu)電(dian)導(dao)率(lv)的(de)測(ce)量(liang)原(yuan)理(li)，圖(tu)中(zhong)的(de)測(ce)量(liang)與(yu)激(ji)勵(li)電(dian)極(ji)必(bi)須(xu)裸(luo)露(lu)在(zai)外(wai)，直(zhi)接(jie)與(yu)被(bei)測(ce)溶(rong)液(ye)接(jie)觸(chu)，其(qi)餘(yu)部(bu)分(fen)由(you)一(yi)層(ceng)玻(bo)璃(li)鈍(dun)化(hua)層(ceng)覆(fu)蓋(gai)
，使(shi)得(de)溫(wen)度(du)測(ce)量(liang)電(dian)阻(zu)與(yu)溶(rong)液(ye)具(ju)有(you)電(dian)氣(qi)隔(ge)離(li)。

 

IST-AG所suo有you電dian導dao率lv傳chuan感gan器qi均jun為wei四si電dian極ji配pei置zhi，提ti供gong寬kuan廣guang的de測ce量liang範fan圍wei與yu極ji佳jia的de長chang期qi穩wen定ding性xing。在zai測ce量liang較jiao低di電dian導dao的de溶rong液ye時shi，也ye可ke以yi靈ling活huo切qie換huan為wei兩liang電dian極ji進jin行xing測ce量liang。標biao準zhun的de電dian導dao率lv傳chuan感gan器qi電dian極ji常chang數shu覆fu蓋gai0.44cm-1到0.86cm-1，可以實現10uS到200mS的測量範圍，溫度可以覆蓋-30℃到130℃。同tong時shi我wo們men提ti供gong對dui傳chuan感gan器qi的de定ding製zhi服fu務wu，從cong外wai觀guan尺chi寸cun，到dao材cai料liao配pei置zhi與yu結jie構gou組zu成cheng，我wo們men可ke以yi為wei用yong戶hu設she計ji並bing生sheng產chan出chu最zui貼tie合he應ying用yong的de傳chuan感gan器qi產chan品pin。例li如ru為wei了le進jin一yi步bu減jian小xiao傳chuan感gan器qi尺chi寸cun
，LFS1107采用環狀電極的結構設計
，在保證穩定且準確測量能力的前提下
，進一步優化基板的空間利用率
，整支傳感器的尺寸僅有：11.3 x 7 x 0.63 mm (LxWxH)

 

 

IST-AG的電導率傳感器雖然具有特殊的外形結構，但是它的測量原理與電路設計與傳統電導率傳感器無異（如圖5）。在4電dian極ji模mo式shi下xia，對dui外wai側ce的de激ji勵li電dian極ji施shi加jia交jiao流liu源yuan
，通tong過guo回hui路lu中zhong的de采cai樣yang電dian阻zu運yun算suan出chu電dian流liu的de峰feng峰feng值zhi，同tong時shi記ji錄lu居ju中zhong的de測ce量liang電dian極ji上shang的de電dian壓ya峰feng峰feng值zhi，結jie合he電dian導dao池chi常chang數shuk與片上溫度信息即可準確計算出當前電導率
；在2電dian極ji模mo式shi下xia，根gen據ju相xiang同tong的de方fang法fa記ji錄lu回hui路lu電dian流liu與yu電dian導dao池chi兩liang端duan的de電dian壓ya，結jie合he其qi他ta參can數shu信xin息xi即ji可ke得de到dao當dang前qian的de電dian導dao率lv。值zhi得de注zhu意yi的de是shi施shi加jia在zai在zai傳chuan感gan器qi兩liang側ce的de交jiao流liu源yuan必bi須xu具ju有you嚴yan格ge的de0V直流電壓，否則將損壞傳感器與被測液。

 

 

作者：IST應用工程師 李馳

 

 

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