Датчик электропроводимости

Измерение удельной электропроводности водных растворов становится все более востребованным для определения примесей в воде или измерения концентрации растворенных химических веществ.

Что такое электропроводность?

Электропроводность – это способность раствора пропускать или проводить электрический ток. Термин «электропроводность» происходит из закона Ома, E = I • R; где напряжение (E) – это произведение тока (I) и сопротивления (R); сопротивление определяется как отношение напряжения к току. При подаче напряжения на проводник протекает ток, который зависит от сопротивления проводника. Электропроводность определяется как величина, обратная сопротивлению раствора между двумя электродами.

Как мы измеряется электропроводность?

Для измерения электропроводности используют два наиболее распространенных типа датчиков: контактный и индуктивный (тороидальный, безэлектродный).

При использовании контактных датчиков электропроводность измеряется путем подачи переменного электрического тока на погруженные в раствор электроды датчика (которые вместе составляют константу ячейки) и измерения результирующего напряжения. Раствор действует как электрический проводник между электродами датчика.

При использовании индуктивного датчика (также называемого тороидальным или безэлектродным) его чувствительные элементы (электроды) индуктивного датчика не вступают в непосредственный контакт с технологической жидкостью. Эти две согласованные (идентичные катушки) заключены в оболочку из ПЭЭК (или тефлона), защищающую их от неблагоприятного воздействия технологической жидкости.

Что делает раствор электропроводящим?

За перенос электрического тока отвечают ионы, присутствующие в жидкости (Na, Ca, Cl, H, OH).

Измерение электропроводности – это количественный метод, где значение меняется в зависимости от общего содержания ионов, но данный метод не способен различить один тип проводящих ионов в присутствии других. Кроме того, на электропроводность влияют только ионы, способные проводить электричество, такие материалы, как, например, сахар или масло, не являются проводящими.

Сфера использования кондуктометрических систем достаточно широка: от чистой воды с электропроводностью1×10-7 См/см до концентрированных растворов со значениями выше 1 См/см. Примерами типовых применений может быть контроль общего содержания растворенных веществ в деминерализаторе, воде обратного осмоса, автоматизация процесса обратной продувки котла или измерение процентной концентрации бесконтактным датчиком.

В целом, измерение электропроводности – это быстрый и недорогой способ определения ионной силы раствора. Электропроводность используется для измерения чистоты воды или концентрации ионизированных химических веществ в воде. Это неспецифический метод, который не позволяет разделить ионы по типам, а дает показания, пропорциональные суммарному действию всех присутствующих ионов.

На точность измерения сильно влияют колебания температуры, поляризационные эффекты на поверхности соприкасающихся во средой электродов, емкость кабеля и т. д.

Компания Yokogawa разработала полный спектр прецизионных датчиков и преобразователей для выполнения надежных измерений даже в экстремальных условиях.

Как выбрать подходящий датчик?

При выборе датчика электропроводности для применения необходимо учитывать следующее:

Что такое константа ячейки, и почему мы должны беспокоиться о ней?

Константа ячейки – это математическое значение «множителя», которое используется для определения диапазона измерения датчика и определяется геометрической конструкцией ячейки. Константа ячейки рассчитывается путем деления расстояния (длины) между двумя измерительными пластинами на их площадь (площадь пластин определяется как площадь снаружи – площадь внутри = площадь между электродами).

Затем исходное значение электропроводности умножается на константу ячейки – вот почему электропроводность измеряется в мкСм (микросименс)/см.

Yokogawa предлагает датчики с четырьмя константами ячеек: 0,01, 0,1, 1,0 и 10,0, которые обеспечивают высокую точность всего диапазона измерений 0–2 000 000 мкСм. Эти значения известны как номинальная константа ячейки, тогда как реальная константа, указанная на датчике, может незначительно отличаться (например, 0,0198 вместо 0,02).

Одна из проблем, возникающая при использовании датчика с неправильной константой ячейки – это поляризация.

Одна из проблем, возникающая при использовании датчика с неправильной константой ячейки – это поляризация.

В первом примере показана правильная константа ячейки, при которой ионы могут свободно перемещаться от одного электрода к другому

Во втором примере показана та же константа ячейки, которая используется в растворе с высокой электропроводностью. Когда напряжение меняется (переключается полярность), ионы не могут свободно переместиться к другому электроду, поскольку плотность ионов слишком высока. Это приводит к тому, что меньшее количество ионов контактирует с «правильным электродом», что приводит к ошибочно низким показаниям.

Однако у индуктивного датчика ISC40 существует только одна константа ячейки, поэтому он охватывает весь диапазон измерения электропроводности 0–2000 См/см, но при этом на нижнем уровне (ниже 50 мкСм) страдает точность.

Датчики и преобразователи проводимости

Наш фильтр для поиска приборов поможет найти подходящие приборы, ПО и системные компоненты по требуемым характеристикам. Applicator позволяет в пошаговом режиме выбрать прибор, наиболее подходящий для вашей области, указав ее параметры.

Как выбрать датчик проводимости

Датчики и преобразователи проводимости применяются во многих отраслях, например, пищевой, химической, фармацевтической промышленности, в биотехнологиях, электроэнергетике и водной отрасли. Выбор датчика зависит от области применения и диапазона проводимости. Для измерения низкой проводимости в чистой и сверхчистой воде применяются кондуктивные датчики. Тороидальные датчики используются в среде с высокой проводимостью (например, для молока, пива, щелочей, кислот, солевых растворов), а датчики с четырьмя электродами подходят для широкого диапазона измерения (например, для разделения фаз).

Кондуктивное измерение

Кондуктивные зонды оснащены двумя электродами, которые располагаются напротив друг друга. На электроды подается напряжение переменного тока, за счет чего в среде создается ток. Сила тока зависит от количества свободных анионов и катионов, перемещающихся между двумя электродами, в среде. Чем выше содержание свободных анионов и катионов в жидкости, тем выше электрическая проводимость и электрический ток. Единица измерения проводимости — См/м.

Четырехэлектродная схема измерения проводимости

Высокая концентрация ионов в среде приводит к их взаимному отталкиванию и, таким образом, уменьшению тока. Этот эффект называют поляризационным. Он может повлиять на точность измерения кондуктивных зондов. В датчиках с четырьмя электродами два электрода обесточены и поэтому свободны от поляризационного эффекта. Они измеряют разность потенциалов в среде. Значение проводимости рассчитывается в подключенном преобразователе на основе измеренной разности потенциалов и тока.

Тороидальное/индуктивное измерение

Тороидальные зонды создаются с использованием передающей и приемной катушек и измеряют проводимость в несколько этапов:

Сила тока и проводимость возрастает с увеличением количества свободных ионов в среде.

Преимущества

Датчики электропроводимости являются важным компонентом в различных сферах промышленности, науки и медицины. Они предназначены для измерения электропроводности различных материалов и сред, что позволяет контролировать различные процессы и определять параметры объектов.

Принцип работы датчиков электропроводимости заключается в измерении электрического сопротивления среды. В зависимости от состояния среды (например, ее температуры, концентрации вещества и т.д.) изменяется ее электропроводность, что в свою очередь влияет на сопротивление датчика. Этот эффект используется для определения параметров среды, которые влияют на ее электропроводность.

Одним из применений датчиков электропроводимости является контроль качества воды. Водный раствор имеет определенную электропроводность, которая может изменяться в зависимости от состава и загрязненности воды. С помощью датчиков электропроводимости можно определить концентрацию различных веществ в воде и контролировать ее качество.

Еще одним применением датчиков электропроводимости является контроль качества горюче-смазочных материалов. Электропроводность масла или топлива может изменяться в зависимости от его качества и состава. Датчики электропроводимости позволяют определить эти параметры и контролировать качество горюче-смазочных материалов в процессе их производства и эксплуатации.

Датчики электропроводимости также находят применение в медицине. Например, они могут использоваться для контроля уровня солей в крови, что является важным параметром для диагностики некоторых заболеваний. Кроме того, датчики электропроводимости могут использоваться для контроля электропроводности тканей во время проведения медицинских процедур.

Вся продукция сертифицирована.

FAQs

Датчик проводимости (датчик электропроводности или датчик УЭП) — это инструмент для измерения электропроводности раствора электролита, основанный на способности материала проводить электрический ток. Он используется для измерения электропроводности в технологических, лабораторных или полевых условиях.

Электролиты в образце растворяются, образуя ионы, которые проводят электричество. Чем выше концентрация ионов, тем выше проводимость. Измерительная ячейка датчика электропроводности состоит как минимум из двух электропроводящих полюсов с противоположным зарядом для измерения проводимости образца.

Влияет ли температура на измерение электропроводности?

Проводимость сильно зависит от температуры. При повышении температуры образца вязкость образца уменьшается, что приводит к увеличению подвижности ионов. Поэтому наблюдаемая проводимость образца также увеличивается, даже если концентрация ионов может оставаться постоянной.

В передовой практике каждый результат измерения датчика электропроводности должен быть зафиксирован с указанием температуры или иметь температурную компенсацию, обычно в соответствии с промышленным стандартом 25 °C.

Как при измерении электропроводности компенсируется температура?

Существует несколько способов компенсации температуры.

Проводимость в водном растворе сильно зависит от температуры (~2 %/°C). Именно поэтому принято привязывать каждое измерение к эталонной температуре. При измерении электропроводности обычно используются эталонные температуры 20 °C или 25 °C.

Для разных сред были разработаны различные методы температурной компенсации:

Влияние температуры на различные ионы и даже на различные концентрации одного и того же иона может быть комплексным. Поэтому для каждого типа образца необходимо определить коэффициент компенсации, называемый температурным коэффициентом (α). (Это также относится и к калибровочным стандартам. Все измерительные приборы МЕТТЛЕР ТОЛЕДО могут автоматически учитывать эту компенсацию с помощью предустановленных температурных таблиц).

Можно ли измерить электропроводность неводных растворов?

Да, это возможно. Например, органические вещества также обладают диссоциативными свойствами, что позволяет измерять проводимость растворов органических соединений. Такие органические соединения, как бензол, спирты и нефтепродукты, обычно имеют очень низкую проводимость.

Кондуктометр (EC метр)

При проведении работ по измерению электропроводимости растворов, пара, образовавшегося конденсата используют специальный прибор. Название его кондуктометр.

Так же кондуктометр широко применяется для анализа и получения результатов при исследовании питательных растворов.

Почему по проводимости можно судить о концентрации раствора:

Чем больше ионов, тем и количество проходящего тока больше. Соответственно и раствор имеет большую концентрацию. И именно при использовании данного прибора можно изучить и получить всю необходимую информацию.

Еще кондуктометр принято называть ЕС-метром. Второе название он получил за счет того, что ЕС – показатель общей концентрации раствора. Даже если концентрации раствора чуть превышает норму, то растение его поглотить не сможет.

ЕC-метр нужен для того чтобы правильно оценить качество раствора.

Области применения датчиков электропроводности воды

Приборы для измерения электропроводности воды используются в сферах, требующих внимания к качеству жидкости:

Недостатки

Основные недостатки приборов:

Назначение датчиков электропроводности воды

Устройства, проводящие измерение проводимости воды решают задачи таких типов:

Принцип работы измерителя электропроводности воды

Принцип действия рассмотрим на примере измерителя проводимости воды AnaCONT.

В жидкость помещаются 2 или 4 электрода, по которым подается переменное напряжение. На основе известного взаимного расположения электродов и их геометрических размеров, электроника высчитывает проводимость электрической цепи и конвертирует ее в стандартные выходные сигналы. Температурный датчик используется для регулировки.  Как правило, значение проводимости приводится для 25°С.

Преимущества датчика проводимости воды

Кондуктометры выглядят предпочтительнее в сравнении со старыми методами исследований:

Лабораторные и технологические датчики электропроводности

Датчик проводимости измеряет способность раствора проводить электрический ток. Именно наличие ионов в растворе позволяет раствору быть проводящим: чем выше концентрация ионов, тем выше электропроводность. МЕТТЛЕР ТОЛЕДО предлагает широкий ассортимент датчиков УЭП для фармацевтической и химической промышленности, производства полупроводников и контроля чистой воды. Различные модели датчиков проводимости подойдут для использования как в лаборатории, так и на технологической линии.

Какой EC метр купить и как правильно сделать выбор

Если вы не работали с данным прибором никогда и не можете с точностью сказать, что именно вам необходимо, у вас есть хорошая возможность позвонить нам по номеру, указанному на сайте и наши сотрудники с удовольствием ответят на все возникшие у вас вопросы.

Кроме того, вы можете самостоятельно сделать свой выбор и оставить заказ на его приобретение. После того как вы оставите заказ, мы доставим его по нужному адресу, не зависимо от отдаленности населенного пункта.

Каталог стационарных датчиков электропроводности, предназначенных для контроля и измерения проводимости разнообразных жидкостей. Подбор кондуктометров с выходным сигналом 4-20 мА и цифровыми интерфейсами для пищевой, химической, фармацевтической промышленности и других отраслей промышленности.

Стационарные датчики электропроводности с выходом 4-20 мА предназначены для работы с различными проводящими жидкостями. Измерение электропроводности жидких сред является одной из ключевых задач в системах автоматизации современного производства. Используя датчики проводимости, можно осуществлять мониторинг воды, молока и других сред, а на сновании измеренных значений управлять процессами на производстве. В настоящее время компактные стационарные кондуктометры активно применяются для многих новых задач в пищевой, фармацевтической и химической отраслях промышленности. Типичные приложения: детектирование окончания технологических процессов, мониторинг продукта, детектирование раздела фаз, использование в процессах CIP-мойки. Встроенная температурная компенсация позволяет точно измерять в условиях изменения температуры среды. В каталоге представлены разнообразные датчики электропроводности с аналоговым выходом 4-20 мА и промышленными интерфейсами, для простой интеграции в систему автоматики.