电导率温度系数课件.ppt

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1、电导式仪表2电导率仪表内容提要2.1电导率仪表的基本原理2.2传感器及测量原理2.3影响电导率测量的因素2.4电导率仪表的电路组成2.5电导率仪表的校验2.6电导率仪表使用中的一些问题2.1电导率仪表的基本原理导体导体可分为两类：第一类导体——固体（金属、石墨等），靠自由电子的运动导电；第二类导体——液体（电解质溶液或熔融状态的电解质），靠离子的迁移导电。2.1电导率仪表的基本原理电解质溶液与电导率电解质溶解在溶剂中（通常是水）会产生电离。强电解质是完全电离，如HCl，NaOH，NaCl，它们在水溶液中以离子的形式存在；弱电解质则是部分电离，溶液中既有离

2、子也有分子（分子不导电），电离达到一定的平衡为止，如HAc，NH3·H2O。2.1电导率仪表的基本原理电解质水溶液的导电能力即电导率，与溶液中所含离子的活度有关，活度则与浓度有关。活度＝摩尔浓度×活度系数由于离子间的牵制作用，浓度越大时活度系数就越小。当电解质溶液的离子浓度很低时称为无限稀释溶液，此时活度系数就接近于1，离子浓度就等同于活度。电导率在电厂水汽监督的应用基本都在无限稀释溶液的范围内。2.1电导率仪表的基本原理电导率还与离子的种类有关，因为不同离子的化合价不同，即所带的电荷数不同，且同价离子的导电能力也不同。因此，要使电导率与溶液的离子浓度有

3、比例关系，必须有一定的条件。在离子种类相对稳定的无限稀释溶液中，电导率与溶液的离子浓度有一定的比例关系（浓度是指各种离子浓度的总和），浓度越低，电导率越小。2.1电导率仪表的基本原理理论上的纯水几乎是不导电的。由于水本身也能电离出微量的H+和OH-，纯水的电导率约为0.055µS/cm。测量目的电导率仪表是通过测量电阻的方法来达到获知电解质溶液电导率的目的，从而知道该溶液所含离子的总量。2.2传感器及测量原理测量传感器测量传感器（电极）由两块金属极板组成，极板置于电解质水溶液中，构成电导池（在线电导率仪表的电极，一般做成内、外两个圆筒的形式）。向两极板施

4、加一定的电压，测量电流，得到电导池的电阻。UIR图2-1电导池原理2.2传感器及测量原理电阻与电阻率一段导线，它的电阻R、电阻率ρ、导线面积A和导线长度L之间的关系是：电阻与电阻率和导体长度成正比，与导体面积成反比。电阻率ρ是导体材料决定的，比如，铜的ρ比铝的ρ小，因此相同面积、相同长度的铜导线和铝导线相比，铜导线的电阻小，导电性能好。2.2传感器及测量原理电导与电导率对于水溶液，我们用电导率k来表达它的导电能力，它是ρ的倒数；而电导池的电导为G，是电阻R的倒数。2.2传感器及测量原理当极板的几何尺寸固定后，两极板的距离与面积之比，我们称为电极常数J，上

5、式整理后式中，J——电极常数，cm-1；G——电导，S；k——电导率，S/cm。仪表测得电导池的电阻值，在已知电极常数的情况下，就可将数据转换成我们所需要的溶液电导率（也称比电导）。2.3影响电导率测量的因素2.3.1电极极化的影响由于给电极外加了电压，当电流通过电极时，溶液中的正、负离子分别向两极迁移，正离子在阴极表面获得电子，发生了还原反应；负离子在阳极表面失去电子发生了氧化反应。由此产生了两种极化现象。2.3.1电极极化的影响第一种，浓差极化。由于两极板附近液层中离子被消耗而使数量相对减少，溶液中离子浓度不均匀，离子朝着浓度低的方向迅速扩散而产生了

6、内电场，这种现象称为浓差极化。浓差极化所产生的内电场称为浓差电势，它与外电场方向相反，起降低电源电压的作用，相当于增大了溶液的电阻，给测量带来误差。2.3.1电极极化的影响第二种，化学极化。由于发生了氧化——还原反应，其结果是一个电极上析出金属，另一个电极上析出氧化物或气体，也就是电解现象。电解产物附着在电极上形成了原电池，其电动势也是与外加电场方向相反，同样相当于增大了溶液的电阻，引起测量误差。2.3.1电极极化的影响解决办法：采用交流电源作为电导池的电源。无论是浓差极化还是化学极化，都产生了与外加电场方向相反的电动势。采用交流电源后，由于电流的方向不

7、断改变使电极阴、阳极性不断变换，避免了电极附近离子浓度的改变和电极上电解产物的析出，可极大地消除极化给测量带来的误差。2.3影响电导率测量的因素2.3.2极间电容的影响由于以上原因采用了交流电作为电导池的电源，又引入了新的问题。采用了交流电源，则电导池就不是纯电阻了，而是含有电阻和电容的阻抗，偏离了我们所要测量的溶液电阻，同样造成测量误差。2.3.2极间电容的影响电导池的等效电路如图。其中R1、R2是极化电阻；C1、C2分别是极板1和极板2与溶液间的双电层电容，也称表面微分电容；RX是溶液电阻；C0是两极板间的电解质电容以及连接电缆的分布电容之和。图2-

8、2电导池的交流等效电路AR1R2RXC2C0C1ABB2.3.2极间电容的影响在