電導儀培訓課件主講：車萬軍2013年1月9號議程電導理論電極分類電極安裝維護保養橫河電導的使用電導的概念電導測量的是溶液的導電能力測量總的離子濃度衍生：測量溶液中離子的總量反應某一特定酸、堿、鹽的百分濃度OH-H+18.25or18.30MΩ@25℃Na+K+?-Cl-?+NO3-電導測量系統變送器：固定尺寸的電極上加交/直流電壓；測量電流電極：電導常數與電極的物理尺寸有關。電纜：信號傳輸A-+V電導的基本公式--歐姆定律如果把電壓U加在一長度為L，截面積為A的固體導體上，電流I取決于導體的電阻R。公式1：?-電導的基本公式--電阻率導體的電阻率ρ與幾何特性成正比，也就是和長度L成正比，和截面積A成反比。公式2電阻率表征導體材料的特性ρ=LAR電導的基本公式--電導率導體的電導率κ與幾何特性成正比，也就是和長度L成反比，和截面積A成正比。公式3κ=1/ρ（電導率是電阻率的倒數）

G為電導值，G=1/Rκ=LAG1cm0.1cm1cm1cm10cm1cm0.1常數常數為10.0電導常數=乘法器電導常數電極常數＝乘法器電導率和電阻率的單位

電導率：S/cm 1S/cm=1X103mS/cm=1X106μS/cm

電阻率：Ω-cm 1Ω-cm=1X10-3kΩ-cm=1X10-6MΩ-cm18.18MΩ-cm的超純水的電導率為0.055μS/cm高濃度高電導率低電阻率低濃度

低電導率高電阻率濃度、電導率和電阻率的關系電導率/電阻率的本質電導率和電阻率都是表征導體性質的量，取決于溶液本身性質：溶液中離子的數量離子類型(如.Cl-,Na+)離子的遷移率=zi

ci

i

κ 為溶液的電導率(S/cm)zi 為離子所帶的電荷數

ci

為每升的當量濃度λi

為每摩爾的西門子平方厘米當量電導

離子的電遷移和遷移數電解質溶液的電導靠離子，而離子總是成對出現，正離子與負離子，電導靠正、負兩種離子的遷移完成電導。對1：1型電解質，惰性電極，Q＝4，其遷移現象如圖：陽極陰極+++++++++++++++_______________－－－－+++______++++++++++++_____→→→←←←遷移速率相等離子遷移情況最后結果陽極陰極+++++++++++++++_______________－－－－++______+++++++++++++_____→→→←←←遷移速率不等離子遷移情況最后結果離子電遷移的規律1.通過溶液的總電量為正、負離子遷移電量之和。

如果正、負離子荷電量不等，如果電極本身也發生反應，情況就要復雜一些。3.中間部分濃度不變，兩極濃度降低，正離子遷移快時，陰極濃度大；負離子遷移快時，陽極濃度大。離子遷移數的定義

把離子B遷移的電量與通過溶液的總電量之比稱為該離子B的遷移數（transferencenumber）用符號tB表示。

由于正、負離子移動的速率不同，所帶的電荷不等，因此它們在遷移電量時所分擔的分數也不同。其定義式為：tB是量綱為1的量，數值上總小于1，且tB=1。離子的電遷移率

離子在電場中的運動速度，除了與離子本性、溶劑性質、溶液濃度及溫度等因素有關外，還與電場強度有關。為了便于比較，將某離子在指定溶劑中電場強度為1V·m-1時的速度稱為該離子的電遷移率，用符號U

表示，單位是m2·s-1·V-1.電導率和電阻率在25°C時測得;TDS表示為氯化鈉(NaCl)100M10M1M100K10K1K100101超純水無離子水蒸鎦水冷凝水飲用水冷卻水不同百分濃度的酸，堿，鹽溶液廢水鹽水，海水用于工業處理的水5%鹽2%NaOH20%HCl0.01.1110100100010k100k1000k0.0210.44.6464604.6k電導率TDSppm

電阻率 Ω-cm

μS/cm電導率/電阻率/TDS范圍影響電導率的因素

電解質溶液電導率大小主要取決于兩方面：離子的多少；離子的運動速度。外界條件的影響：

a.溫度溫度越高，離子的運動速度v越大，電導率越大；

b.溶劑粘度溶劑粘度越大，v越小，電導率越小離子本性：

a.水化離子半徑r 半徑r越大，則v越小，電導率越小

b.離子價數 離子價數越大，則v越大，電導率越大

c.特殊遷移方式 H＋、OH－是一般離子導電能力5－8倍電解質溶液濃度：濃度增加時，一方面，離子數增加；另一方面，由于弛豫效應、電泳效應，離子運動速度減小；2046810102030405060708090c/(mol.dm-3)/(S.m-1)HAcLiClKClKOHHCl電解質電導率與濃度的關系電導率與濃度的關系強電解質溶液的電導率隨著濃度的增加，首先是增加，達到某一極大值，然后隨濃度的增加反而下降。這是由于開始濃度增加時導電粒子數目增多故電導率增加，當濃度增加到一定程度以后，離子間的相互作用增強，使離子運動速度降低，其電導率反而下降。弱電解質溶液電導率隨濃度變化不明顯，因濃度增加使其電離度減小，溶液中真正起導電作用的粒子數目變化不大。中性鹽由于受飽和溶解度的限制，濃度不能太高，如KCl。Vm=1mol/cm=/c單位間距單位立方體電導率摩爾電導率的定義摩爾電導率與濃度的關系

由于溶液中物質的量已給定，都為1mol。當濃度變化時，溶液的摩爾電導率的變化與以下兩種因素有關。

①導電離子數目的變化②離子間的作用力的變化

不同的電解質，其摩爾電導率隨濃度變化的規律也不相同。電解質水溶液m與濃度的關系0.200.40.6810c/(mol.dm-3)0.250.500.751.001.251.50m/(10-2S.m2.mol-1)

NaClNaAcHAc電導率/電阻率探頭的種類2-電極探頭測量高電阻率（或低電導率）介質，如超純水電導率/電阻率探頭的種類4-電極探頭測量中高電導率介質，例如相分離過程電導率/電阻率探頭的種類電感式電導探頭測量高電導率介質，例如濃度檢測2-電極結構內電極外電極絕緣體流通孔螺紋電纜2-電極電場內電極外電極

如果電極的機械形狀發生變化會影響電場的分布，引起電極常數變化。使測量出現誤差。2-電極測量原理在電極的兩個極板1C和2C上加固定的電壓U檢測出電流為I結合輸入的電導常數計算電導率/電阻率。UI1c2c2-電極局限－極化現象初始狀態+--+----+++++-V直流電

V+-+-加電壓后+++++-----離子云直流電

---------++++++優勢：測量精度高4-電極電導探頭結構電纜接頭O-型圈驅動電極1驅動電極2緊固螺母測量電極4-電極電場!!4-電極測量原理

極化對其無影響，甚至電極體上部分被污染也無影響。

交流電壓被加在電極1c和2c之間,產生電流環。

第二對電極(3b和4b)之間產生的電壓被測量,由于采用了高阻抗的輸入電流，實際上沒有電壓降。UI1c3b4b2c1c&2c 電流電極3b&4b 電壓電極4-電極優勢－消除極化+-V~4-電極++++++------+-交流電測量環測量范圍寬4-電極電導探頭的優點對電極金屬表面條件要求不高。電極污染或結垢對其測量影響不大。

4-電極傳感器不像2-電極傳感器那樣只有狹小的空間,其扁平設計的表面不易受介質污染。4-電極電導測量系統能在比較惡劣的環境中測量：電感式電導探頭結構電纜O型圈線圈盒流通孔接收線圈發射線圈被測樣品電感式電導探頭測量原理

在發射線圈上施加低頻交變電流，由于電磁感應在接收線圈上也產生交變電流，后者的大小與介質的電導率有關。類似于變壓器的工作原理，被測介質相當于磁芯。交變電壓變送器電感式電導探頭的優點

本質抗污染無金屬和被測溶液的接觸可靠的高電導測量快速的溫度響應2-電極電導探頭的安裝準備去掉運輸保護帽附著少量顆粒，用蒸餾水或去離子水沖洗或浸泡5-10分鐘。有油污或難去除的附著物，可用洗滌劑或1%的稀硝酸浸泡5-10分鐘洗凈沾附在電極上的油污、手印等其它污垢。然后去離子水沖洗干凈即可安裝使用2-電極電導探頭的安裝既可以消除氣泡的影響，又可以避免固體渣的聚集。理想的安裝方式1.入口2.出口3.氣泡4.固體電極安裝示意圖√x2-電極電導探頭的安裝4-電極電導探頭的安裝流通式安裝距離電極頭部30cm處應留出一定空間，并要定期維護管道式安裝4-電極電導探頭的安裝頂插式安裝側插式安裝管道式安裝電感式電導探頭的安裝電感式電導探頭的管道安裝電感式電極－推薦和不推薦安裝和使用前的注意事項

電極安裝時對著流體以免產生氣泡影響其測量精度。若安裝在垂直管道上時，被測樣品應從下向上流動。使用之前，用蒸餾水或去離子水浸泡5-10分鐘。可用洗滌劑或1%的稀硝酸洗凈沾附在電極上的油污、手印等其它污垢。電極上的電極常數可能發生微小變化，若要求測量準確無誤，必須校驗電極。電導電極使用維護注意事項不要用紙去擦拭電極。可用軟布小心地擦拭內部內極棒，以及同軸的外管（內表面和外表面），除去大多數污垢積淀。然后用清潔的溫水淋洗傳感器。用溫水和洗滌劑/皂類配中等強度肥皂水浸泡數分鐘，某些附著污垢可用棉簽等去除；肥皂水難溶的0.5克/100毫升的稀硝酸來清洗(不超過5min)，然后在肥皂水中中和殘余酸，然后用清潔的溫水淋洗傳感器。在清洗、重新安裝后可能需要幾分鐘到幾小時才能恢復到最初的測量值清洗操作間隔取決于過程溶液的特性，只能通過操作經驗進行確定。Na+Cl-H+O-2~ACH+HOHOHH溫度對電導率的影響

溫度(°C)0.010.101.010.00102030405060708090100

電導率(μS/cm)0ppb129ppb40ppb395ppb840ppb1730ppb4390ppbNaCl濃度電導率&溫度溫度對電導率的影響溫度對電導率的影響-5.0-4.0-3.0-2.0-1.00.01.02.03.04.05.00102030405060708090100

溫度%誤差

超純水的線性補償(2%/°C)

10μS的線性補償(2%/°C)補償誤差離子電導溫度補償性能(0.1uS/cm)-25-20-15-10-505101520250102030405060708090100溫度(°C)InstrumentAInstrumentBInstrumentCInstrumentDInstrumentE%誤差溫度對電導率的影響溫度對電導率的影響溫度每升高1℃電導率增加的程度可以用溫度系數α來表示。對大多數溶液來說,溫度系數大約為2%/℃超純水具有自己的溫度系數(2.3<α<7)并且是非線性的大多數測量都被補償到25℃時的數值為什么要進行溫度補償常見的故障和處理方法確保電極與管壁有30mm的間距電極太靠近管道壁清洗電極電極污染不正確或不穩定的讀數替換變送器或電極變送器不支持PT1000檢查所有連接器與電纜線溫度探針未連接無溫度信號充分接觸電極未與介質接觸檢查所有連接器與電纜線電纜線壞，接觸不良屏幕無顯示處理方法導致原因故障現象Proprietaryinfogoeshere…ＳＣ４０２ＧＳＣ２０２ＧＳＣ２０２Ｓ／ＳJＳＣ１００轉換器相互匹配的傳感器?４線式電導率計轉換器?２點輸出?電源規格：AC100V、AC115V、AC230V?報警輸出４接點（含有1點Fail信號）?２量程外部接點切換（１：１０）?２線式電導率計變送器?一般用?具有USP23監測功能?可以顯示電阻率（MΩ-cm)?HARTFFProfibus?２線式電導率計變送器?JIS本質安全防爆性能（i3aG4)

可以與安全柵

BARD800組合使用（/SJ)?ATEXCSAFM本質安全防爆?HARTFFProfibus?盤裝型４線式電導率計轉換器?電源規格：AC100～240V

尺寸：96X96mm?報警輸出２接點（可以選擇４接點輸出）針型端子專用特點SC210G-ASC8SG-R31SC8SG-R61-TSC8SG-R61-FSC4ASC4ASC10XB傳感器型號

測定范圍

溫度傳感器

電極形式

SC210G-A0～200μS/cm熱敏電阻(PB36)

2電極式SC210G-B0～20mS/cm熱敏電阻(PB36)

2電極式SC211G0～1000mS/cmPt1000Ω

4電極式可選擇O型端子針型端子電纜端子

傳感器型號

測定范圍

溫度傳感器

電極方式

SC8SG-R310～100μS/cm

Pt1000Ω

2電極式SC8SG-R61-T0～1000mS/cmPt1000Ω

2電極式SC8SG-R61-F0～1000mS/cmPt1000Ω

4電極式只限針型

端子電