什么是電導率傳感器？

電導率傳感器技術是工程技術研究的一個非常重要的領域，用于測量液體的電導率，廣泛用于人類的生產和生活。生產和技術開發中不可缺少的檢測和監測裝置。電導率傳感器主要用于測量和檢測工業用水、人類家庭用水、海水特性和電池電解質特性。

電導率傳感器種類

根據各種原理和測量方法，電導率傳感器可分為電極型電導率傳感器、感應電導率傳感器和超聲波電導率傳感器。

電極式電導率傳感器，使用電阻測定法按照電解傳導的原理測定導電率，其導電率測定電極，在測定過程中作為復雜的電化學系統工作。超聲波電導率傳感器根據液體中超聲波的變化來測量導電率。前兩個傳感器使用最廣泛。

電極式電導率傳感器

1.2電極電導率傳感器技術的現狀與特性



2電極電導率傳感器的導電率單元由1對電極構成。電極被施加了恒定電壓。改變導電率單元內液體的電阻時，測量電極的電流會發生變化，符合歐姆定律。電導率將被金屬電導率所取代。也就是說，電導率和電導率用來表示液體的電導率，以實現對液體電導率的測量。

目前，雙電極電導率傳感器測定范圍為0～20000μS/cm，如果單元格常數不同，則范圍也不同。單元常數為0.01/cm，范圍測定范圍為0～20μS/cm。單元常數為0.1/cm，測量范圍為0.1-200μS/cm，晶胞常數1.0/cm，測量范圍10-20000μS/cm。

傳統的電極型電導率傳感器的電極由一對平坦的電極構成，電極常數由面的面積和電極的距離決定。這種電極的結構和制造工序都很簡單，但存在電力線的邊緣效應、面向電極的面積和電極間隔的決定困難等問題。氯化鉀標準液0.0100 mol/L。通過與導電率單元的原理組合，平面電極被改良，圓筒形電極，點電極，線電極，復合電極等被改良。正在開發。

電極式電導率傳感器的特征如下。1）結構簡單，制造方便。2）簡單的后處理電路和簡單的實現。3）高測量精度。4）使用方便。

2.4電極電導率傳感器技術的狀況和特性



4電極導電率單元由2個電流電極和2個電壓電極構成。電壓電極和電流電極同軸。在測量過程中，測量的液體通過兩個電流電極之間的間隙。交流信號適用。通過電流電極的兩端和電流，在液體介質上建立電場，兩個電壓電極感應電壓，使兩個電壓電極之間的電壓保持一定。流過兩個電流電極的電流與液體的導電率呈線性關系。

為了滿足海洋研究開發的需要，中國國立海洋技術中心的李建國，實施了開放式4電極電導率傳感器的研究開發，成功開發了海水導電率測定用的4電極電導率傳感器。性能指數達到國際標準。高級：測量范圍為0?65mS/cm。測量精度為±O。007mS/cm。

現在成熟的4電極電導率傳感器的測量范圍為0～2S/cm，如果單元常數不同，測量范圍也不同。

4電極電導率傳感器具有以下特征。1）電流電極與電壓電極分離，電流電極由恒流源供電，可有效避免偏置阻抗的影響。2）高靈敏度和強污染防治能力。3）4電極導電率電池具有超細結構、較大的引線空間和短距離，適合長時間現場測量。

3.電極型電導率傳感器的應用

電極型電導率傳感器廣泛用于生產、生活和軍事領域。1）飲用水水質監測。2）工業用水質監測。3）電池電解質密度監測。4）電解氧及氫發生裝置5）海洋測量、海洋資源調查、海洋環境監測。

4.電極電導率傳感器的主要技術

1）電極極化效應的排除

為了降低電極偏壓引起的測量偏差，一般采用提高電源頻率、用鉑黑涂層電極板、增大板的表面等方法。

2）消除容量效應

為了消除電容的影響，提高測量的靈敏度，一般采用兩種方法。另一種是提高頻率以減少電容性電抗。但是，提高頻率有一定的限制。一般來說，低頻用于高阻，高頻用于低阻。

3）多電極導電率電池的設計與制造

多電極導電率單元需要各對電極，以保持嚴密的對稱性和與其他電極的一定距離，對電極基座的處理提出了很高的要求。電極基部以高性能陶瓷材料為主要成分，電極材料以高性能金屬材料為主要成分，因此膨脹系數有很大差異，電極的燒結、填充很困難。通常，燒結和封裝使用中間溫度系數的過渡材料，但效果不太令人滿意。

5.電極電導率傳感器今后的開發動向

1）多電極及微電極是電極型電導率傳感器的開發軸之一。由于電極極化的存在，2電極電導率傳感器的測量范圍和測量精度受到很大限制。多電極系統電導率傳感器在測量范圍和測量精度上取得了飛躍性的進步。經過多年的研究開發，成功開發了4電極結構的電導率傳感器和商品化。中國國立海洋技術中心實施了7電極電導率傳感器的研究開發，在電極結構的設計、燒結、封裝等方面取得了一些成果。

2）將電導率傳感器與單片機技術和微系統技術相結合，將電導率傳感器與單片機技術和微系統技術相結合，實現電導率測量的自動化，提高電導率的適應性和測量精度。

3）優化激勵信號的形狀，使測量數據更準確、更迅速地采用。

4）如果電極的數量受到限制，則優化激發序列以獲得相同導電率分布下盡可能最獨立的測量數據。

6.電極材料的開發

根據電導率傳感器導電率電極的特異性，電極的制造使用的材料有特定的必要條件。1）良好的電導率。2）電極與測量介質之間的化學或電化學反應會腐蝕。電極表面必須具有穩定的化學性質。

通常使用的電極材料有鉑、不銹鋼、銅、銀等。白金是一種優秀的電極材料，但價格昂貴，在實際用途中，不銹鋼和金屬銅通常被用作電極材料。

隨著材料科學的發展和進步，一些新材料被用來處理導電傳感器的電極，如導電陶瓷、鈦合金等，并取得了良好的結果。

感應電導率傳感器

1.感應電導率傳感器技術的狀況和特性



感應電導率傳感器使用電磁感應原理測量電導率。液體的導電率與特定范圍內的感應電壓/激勵電壓成正比，激勵電壓不變，導電率與感應電壓成正比。

感應電導率傳感器的檢測器與測量的液體沒有直接接觸，因此沒有電極極化或電極污染的問題。根據感應電導率傳感器的原理，這種類型的傳感器只適合于導電率高的液體的測量。測量范圍為1000?2000000μS/cm。

感應電導率傳感器具有以下特性：。1）強力的耐污染性和耐腐蝕性。2）不受極化和電極電容的影響，可用于高導電率的液體測量。3）結構簡單，操作簡單。4）生產工藝簡單。

2.感應電導率傳感器的應用

感應電導率傳感器主要用于測量和檢測高電導率液體。1）海洋開發與研究，海水鹽分濃度的測定與分析（溫度、鹽分、深海深度分布的標志）。2）生活排水、工業排水質量3）化學品生產工藝中單組分溶液濃度的監測與分析。4）用于強酸、強堿的濃度測定。

3.感應電導率傳感器的主要技術

1）傳感器檢測器制造封裝

激勵線圈和感應線圈必須嚴格地配置在同一軸上。為了提高測量精度，必須密集放置匝道，在匝道之間設置適當的屏蔽，以減少產生的寄生耦合。

2）激勵電壓、頻率

激勵電壓和頻率決定感應電導率傳感器的靈敏度和線性。根據傳感器結構的確定，通過實驗確定電壓和激勵頻率等參數，傳感器可以實現最高的靈敏度和線性。

3）檢測器的小型化

感應電導率傳感器的檢測由線圈構成。檢測器的小型化在于減小線圈的直徑，減少卷數。線圈直徑太小，卷數太小的話，會影響傳感器的靈敏度和測量范圍。

4.感應電導率傳感器今后的開發動向

1）傳感器的小型化是感應電導率傳感器開發的軸心之一。隨著材料加工和制備技術的發展，檢測器，因此傳感器的小型化成為可能。

2）感應電導率傳感器結合單片機微機及微系統技術，實現電導率測量的自動化。通過采用這些技術，實現了激勵信號的可控性，提高了測量的精度和線性。

由于導電率測量技術的開發，電導率傳感器從原來的感應性和2電極電導率傳感器變更為多電極和微電極電導率傳感器。成為電導率傳感器的開發方向，結合單片機、微系統和其他技術，實現電導率測量的自動化和精度。