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电导率传感器测量原理

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发布日期:2023-07-06

工作原理

在受到外力作用后,粘贴在弹性体的应变片随之产生形变引起电阻变化,电阻变化使组成的惠斯登电桥失去平衡输出一个与外力成线性正比变化的电量电信号。

电导率-物理学概念,也称为导电率。在介质中,电导率与电场强度E之积等于传导电流密度J。对于各向同性介质,电导率是标量;对于各向异性介质,电导率是张量。生态学中,电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。单位以西门子每米(S/m)表示。

电导率(conductivity)是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数。在公式中,电导率用希腊字母κ来表示。电导率σ的标准单位是西门子/米(简写做S/m),为电阻率ρ的倒数,即σ=1/ρ。

当1安培(1A)电流通过物体的横截面并存在1伏特(1V)电压时,物体的电导就是1S。西门子实际上等效于1安培/伏特。如果σ是电导(单位西门子),I是电流(单位安培),E是电压(单位伏特),则:σ=I/E

通常,当电压保持不变时,这种直流电电路中的电流与电导成比例关系。如果电导加倍,则电流也加倍;如果电导减少到它初始值的1/10,电流也会变为原来的1/10。这个规则也适用于许多低频率的交流电系统,如家庭电路。在一些交流电电路中,尤其是在高频电路中,情况就变得非常复杂,因为这些系统中的组件会存储和释放能量。

电导和电阻也有关系,如果R是一个组件和设备的电阻(单位欧姆Ω),电导为G(单位西门子S),则:G=1/R

 

应用

电导率传感器技术是一个非常重要的工程技术研究领域,用于对液体的电导率进行测量,被广泛应用于人类生产生活中,成为电力、化工、环保、食品、半导体工业、海洋研究开发等工业生产与技术开发中必不可少的一种检测与监测装置。电导率传感器主要对工业生产用水、人类生活用水、海水特性、电池中电解液性质等进行测量与检测。

分类

电导率传感器根据测量原理与方法的不同可以分为电极型电导率传感器、电感型电导率传感器以及超声波电导率传感器。

1)电极型电导率传感器根据电解导电原理采用电阻测量法。对电导率实现测量,其电导测量电极在测量过程中表现为一个复杂的电化学系统。

2)电感型电导率传感器依据电磁感应原理实现对液体电导率的测量。感应式传感器的结构类似于一对变压器线圈,其中待测量的溶液为变压器铁芯,并联的两个线圈平行紧凑且相互绝缘,安装在环状的聚合物内浸入溶液测量。

感应式传感器适合于测量中高电导率,该电极没有金属材质和溶液接触,因此不会出现任何极化或结垢问题。但测量电场环绕测量环的外部并穿过流通孔,因此必须在传感器四周留有足够空间,以确保电极常数的完整性。

感应式传感器通常安装在大管径管路内或浸没在开放式料罐内,当管道或其他物理障碍进入测量场内时,需要进行原位校准调整受影响的电极常数,必须始终按照流动相同方向安装传感器。由于感应式传感器无液接金属件,且机身采用 PEEK或 PFA 聚合物制成,因此具有出色的耐化学腐蚀性。

3)超声波电导率传感器根据超声波在液体中变化对电导率进行测量。

5.产品选型

在选择电导率传感器时,需要考素的因素有很多,如测量范围、测量精度、电极材质、符合法规要求、耐温耐压性能、耐腐蚀性、安装方式、抗干扰能力、维护校准、售后服务等等诸多因素。

选择正确的电导率电极对于获得准确可靠的结果非常重要,不同结构类型与材料为特定应用提供了可进行优化的多种选择,此外,还需要考虑过程连接兼容性。

还须考虑传感器的电极常数与构造类型,正确的电极常数可覆盖样品的电导率范围。通常,样品的电导率越低,则会选择越小的电极常数

一般,对于中低电导率测量,应当选择 2-电极传感器;中高电导率测量,可能需要使用4-电极或感应式传感器;测量极高电导率介质时,存在悬浮固体有可能使电极结垢、具有强腐蚀性酸、以及用于粗管道或料罐时,推荐使用感应式传感器。

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