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電導(dǎo)率傳感器技術(shù)是一個(gè)非常重要的工程技術(shù)研究領(lǐng)域 ,用于對(duì)液體的電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量 ,被廣泛應(yīng)用于人類(lèi)生產(chǎn)生活中 ,成為電力、化工、環(huán)保、食品、半導(dǎo)體工業(yè)、海洋研究開(kāi)發(fā)等工業(yè)生產(chǎn)與技術(shù)開(kāi)發(fā)中必不可少的一種檢測(cè)與監(jiān)測(cè)裝置。電導(dǎo)率傳感器主要對(duì)工業(yè)生產(chǎn)用水、人類(lèi)生活用水、海水特性、電池中電解液性質(zhì)等進(jìn)行測(cè)量與檢測(cè)。

電導(dǎo)率傳感器的種類(lèi)

電導(dǎo)率傳感器根據(jù)測(cè)量原理與方法的不同可以分為電極型電導(dǎo)率傳感器、電感型電導(dǎo)率傳感器以及超聲波電導(dǎo)率傳感器。

電極型電導(dǎo)率傳感器根據(jù)電解導(dǎo)電原理采用電阻測(cè)量法對(duì)電導(dǎo)率實(shí)現(xiàn)測(cè)量，其電導(dǎo)測(cè)量電極在測(cè)量過(guò)程中表現(xiàn)為一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)；電感型電導(dǎo)率傳感器依據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)對(duì)液體電導(dǎo)率的測(cè)量；超聲波電導(dǎo)率傳感器根據(jù)超聲波在液體中變化對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量，其中以前2種傳感器應(yīng)用最為廣。

電極型電導(dǎo)率傳感器

1、兩電極型電導(dǎo)率傳感器技術(shù)現(xiàn)狀與特點(diǎn)

兩電極型電導(dǎo)率傳感器電導(dǎo)池由一對(duì)電極組成，在電極上施加一恒定的電壓，電導(dǎo)池中液體電阻的變化導(dǎo)致測(cè)量電極的電流發(fā)生變化，并符合歐姆定律，用電導(dǎo)率代替電阻率，用電導(dǎo)代替金屬中的電阻，即用電導(dǎo)率和電導(dǎo)來(lái)表示液體的導(dǎo)電能力，從而實(shí)現(xiàn)液體電導(dǎo)率的測(cè)量。

目前，兩電極型電導(dǎo)率傳感器測(cè)量范圍為0~20000μS/cm，并電極常數(shù)不同具有不同的量程：電極常數(shù)為0.01／cm，測(cè)量范圍為0~20μS／cm；電極常數(shù)為0.1／cm，測(cè)量范圍為0.1-200μS／cm；電極常數(shù)為1.0／cm，測(cè)量范圍為10-20 000μS/cm。

傳統(tǒng)電極型電導(dǎo)率傳感器電極是由一對(duì)平板電極組成，電極的正對(duì)面積與距離決定了電極常數(shù)。這種電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作工藝簡(jiǎn)單，但這種電極存在電力線邊緣效應(yīng)以及電極正對(duì)面積、電極間距難以確定等問(wèn)題，電極常數(shù)不能通過(guò)尺寸測(cè)量計(jì)算得出，需要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)定，最常用的一種標(biāo)準(zhǔn)溶液是0．010 0 mol／L氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液。結(jié)合電導(dǎo)池原理對(duì)平板電極進(jìn)行改進(jìn)，開(kāi)發(fā)出了圓柱形電極、點(diǎn)電極、線電極、復(fù)合電極等。

電極型電導(dǎo)率傳感器具有以下特點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便；2)后續(xù)處理電路簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)；3)測(cè)量精度高；4)使用方便。

2、四電極電導(dǎo)率傳感器技術(shù)現(xiàn)狀與特點(diǎn)

四電極電導(dǎo)池由2個(gè)電流電極和2個(gè)電壓電極組成，電壓電極和電流電極同軸，測(cè)量時(shí)被測(cè)液體在2個(gè)電流電極間的縫隙中通過(guò)，電流電極兩端施加了一個(gè)交流信號(hào)并通過(guò)電流，在液體介質(zhì)里建立起電場(chǎng)，2個(gè)電壓電極感應(yīng)產(chǎn)生電壓，使2個(gè)電壓電極兩端的電壓保持恒定，通過(guò)2個(gè)電流電極間的電流和液體電導(dǎo)率呈線性關(guān)系。

為了滿足海洋研究開(kāi)發(fā)的需要，中國(guó)國(guó)家海洋技術(shù)中心李建國(guó)對(duì)開(kāi)放式四電極電導(dǎo)率傳感器展開(kāi)了研究與開(kāi)發(fā)，成功研制了用于海水電導(dǎo)率測(cè)量的四電極電導(dǎo)率傳感器，其性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平：測(cè)量范圍為0～65 mS／cm；測(cè)量精度為±O．007 mS／cm。

目前成熟的四電極電導(dǎo)率傳感器其測(cè)量范圍為0—2S／cm，并且電極常數(shù)不同具有不同的測(cè)量范圍。

四電極電導(dǎo)率傳感器具有以下特點(diǎn)：1)電流電極同電壓電極分開(kāi)，電流電極上采用恒流源供電，有效的避免了極化阻抗的影響；2)靈敏度高、抗污染能力強(qiáng)；3)四電極電導(dǎo)池具有超微結(jié)構(gòu)、導(dǎo)流空間大、距離短，適于長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。

3、電極型電導(dǎo)率傳感器的應(yīng)用

電極型電導(dǎo)率傳感器被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、生活以及軍事領(lǐng)域：1)人類(lèi)飲用水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)；2)工業(yè)用水水質(zhì)監(jiān)測(cè)；3)蓄電池電解液密度的監(jiān)測(cè)；4)電解制氧、制氫裝置中水質(zhì)的監(jiān)測(cè)；5)海洋測(cè)量、海洋資源調(diào)查、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)。

4、電極型電導(dǎo)率傳感器關(guān)鍵技術(shù)

1)電極極化效應(yīng)的消除

為降低電極極化帶來(lái)的測(cè)量偏差，通常采取提高供電電源的頻率、電極極板涂鉑黑、加大極板面積等方法。

2)電容效應(yīng)的消除

為了消除電容效應(yīng)，提高測(cè)量靈敏度，通常采取2種方法：一是加大液體電阻，這種方法不容易實(shí)現(xiàn)；二是提高頻率，降低電容容抗。但頻率的提高會(huì)受到一定的限制，一般是高阻時(shí)采用低頻，低阻采用高頻。

3)多電極電導(dǎo)池設(shè)計(jì)制作

多電極電導(dǎo)池要求每對(duì)電極保持嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)，并相對(duì)其他電極的距離固定，這對(duì)電極基座的加工提出了很高的要求。電極基座多采用高性能陶瓷材料制作，電極材料多采用高性能金屬材料，二者膨脹系數(shù)存在較大差異，造成電極的燒結(jié)、封裝困難。通常采用中間溫度系數(shù)的過(guò)渡材料進(jìn)行燒結(jié)，封裝，但效果不是十分理想。

5、電極型電導(dǎo)率傳感器未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

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