一电导率传感器的类型

根据不同的测量原理和方法，导电传感器可以分为电极型导电传感器、电感式导电传感器和超声波导电传感器。

电极型电导率传感器采用基于电解导电原理的电阻测量方法测量电导率，其电导率测量电极在测量过程中起到复杂电化学系统的作用；超声波电导率传感器根据液体中超声波的变化来测量电导率，前两者应用最为广泛。

二电极型电导率传感器

1.双电极电导率传感器技术的现状和特点

图2:

双电极电导率传感器的电导率池由一对施加恒定电压的电极组成。电导率池中液体电阻的变化会导致测量电极的电流发生变化，这符合欧姆定律，并且使用电导率而不是电阻率。金属中的电导率用于代替液体中的电导率，即电导率和电导率用于表示液体的电导率和测量液体的电导率。

双电极电导率传感器的测量范围目前为020000S/Cm，电池常数有不同的范围：电池常数为0.01/Cm，测量范围为020S/Cm；细胞常数为0.1/Cm，测量范围为0.1-200μS/Cm；细胞常数为1.0/Cm，测量范围为10-2000μS/Cm。

典型的电极电导率传感器的电极由两个扁平电极组成，电极常数由电极的表面面积和距离决定。这种类型的电极结构和生产方法简单，但存在着电力线的边缘效应、面对电极的区域和电极间距计算困难等问题。标准溶液是浓度为0.0100摩尔/升的氯化钾标准溶液。当与电导池原理和圆柱形电极相结合时，扁平电极得到了改进。点电极。金属丝电极、复合电极。以及其他电极的开发。

电极型电导率传感器具有以下特点：1）结构简单，易于制造；2） 一种简单的后续处理电路，易于实现；3） 卓越的测量精度和4）易用性。

2.四电极电导率传感器技术的现状和特点

图3

两个电流电极和两个电压电极组成四电极导电电池。电流电极与电压电极同轴，待测液体在测量过程中穿过两个电流电极之间的空间。电流电极的两端接收交流信号。电流在液体介质中产生电场，两个电压电极产生电压以保持两个电压极之间的恒定电压，液体电导率与通过两个电流电极的电流呈线性连接，

为了满足海洋研发的需要，中国海洋技术中心的李建国进行了开放式四电极电导率传感器的研发，并成功开发了一种用于海水电导率测量的四电极电导传感器，其性能指标符合国际标准。测量范围为065 MS/Cm，测量精度为O.007 MS/Cm。处于高级水平。

目前成熟的四电极电导率传感器的测量范围为0-2S/Cm，不同的细胞常数具有不同的测量范围。

以下是四电极电导传感器的财产：1）电流电极与电压电极分离，由恒流源驱动，完全消除了极化阻抗的影响；2） 高灵敏度和抗污染能力；3） 第四，电极电导率池由于其超微观结构、大的导流空间和低距离，适合长期现场测量。

3.电极式电导率传感器的应用

带电极的电导率传感器经常用于制造、生活和军事应用：1）监测人类饮用水的质量；2） 工业用水质量监测3）电池电解液密度监测；4） 电解氧气和氢气生产设备海洋测量、海洋资源调查和海洋环境监测。

4.电极电导率传感器的关键技术

1） 电极极化效应的消除

为了减少电极极化引起的测量偏差，通常采用增加电源频率、用铂黑覆盖极板和扩大极板面积等方法。

2） 电容效应的消除

降低电容效应和提高测量灵敏度常用两种方法：一种是提高液体电阻，这很难做到；另一个是增加频率和降低电容电抗。然而，频率增长会有一定的限制。低频通常用于高电阻，而高频通常用于低电阻。

3） 多极电导池的设计与制造

多极电导池中的每对电极必须保持紧密的对称性，并与相邻电极保持恒定的距离。对电极基底加工提出了更高的要求。电极材料主要由高性能金属组成，而电极基体主要由高功能陶瓷材料制成。这两种材料的膨胀系数差异很大，这使得电极的烧结和封装具有挑战性。烧结和封装通常使用具有中间温度系数的过渡材料进行，尽管结果并不总是令人满意的。

5.电极电导率传感器的未来发展趋势

1） 电极型电导率传感器的发展方向之一是多电极和微电极。由于电极极化，双电极电导率传感器的测量范围和精度非常有限。多极系统电导率传感器在测量范围和精度方面达到了新的水平。经过多年的研究和开发，一种具有四电极配置的电导率传感器已经成功创建并商业化。中国海洋技术中心一直在研制七电极电导率传感器，并在电极结构设计、烧结、封装和其他领域取得了重大进展。

2） 为了实现电导率测量的自动化，提高电导率测量的适应性和测量精度，将电导率传感器与单片机技术和微系统技术相结合。

3） 改善激励信号的形状可以提高测量数据的准确性和速度。

4） 在电极数量有限的情况下，对激励序列进行优化，以获得尽可能相同电导率分布的最独立的测量数据。

6.电极材料的发展

由于电导率传感器的电导率电极是如此专业，生产它的材料有一些限制：1）它具有良好的电导率；2） 它将因电极和被测介质之间的化学或电化学反应而腐蚀。电极表面必须保证电极的化学稳定性。

铂、不锈钢、铜、银和其他材料是常用的电极材料。铂是一种很好的电极材料，但价格昂贵。不锈钢和金属铜在实际应用中常用作电极材料。

随着材料科学的进步，导电陶瓷和钛合金等几种新型材料正被用于生产电导率传感器电极，并取得了可喜的成果。

三电感式电导率传感器

1.电感式电导率传感器技术的现状和特点

图4

为了检测电导率，电感式电导率传感器采用电磁感应原理。在特定范围内，液体的电导率与感应电压/激励电压成比例，激励电压不受影响，电导率与感应压力成比例。

由于电感式电导率传感器检测器与待研究的液体不直接接触，因此电极极化和污染不成问题。电感式电导率传感器的概念表明，它只能用于测量具有高电导率的液体：测量范围为1000-20000 s/Cm。

以下是电感式电导传感器的财产：1）优异的抗污染和耐腐蚀性；2） 无电极极化或电容冲击，可用于测试高电导率液体；3） 结构简单易用；4） 制造过程直截了当。

2.电感式电导率传感器的应用

大多数感应电导率传感器用于测量和检测高电导率液体：1）海洋开发和研究，包括海水盐度测量和分析（深海温度、盐度和深度剖面自动图）；2） 生活和工业废水质量3）在化学制造过程中，用于监测和分析单组分溶液的浓度；4） 它用于测量强酸和强碱的浓度。

3.电感式电导率传感器的关键技术

1） 传感器探测器生产包

励磁线圈和感应线圈必须在同一轴上对齐。为了提高测量精度，匝之间必须有足够的屏蔽，以限制干扰耦合的产生。

2） 励磁电压、频率

电感式电导率传感器的灵敏度和线性度由激励电压和频率决定。通过实验根据传感器结构识别激励电压和频率等参数，使传感器达到最佳灵敏度和线性度。

3） 探测器小型化

电感式电导率传感器的检测由一个线圈组成。通过减小线圈的直径和匝数，使探测器小型化。如果线圈直径和匝数太小，传感器的灵敏度和测量范围将受到影响。

4.电感式电导率传感器的未来发展趋势

1） 电感式电导率传感器的发展方向之一是传感器小型化。由于材料加工和制备技术的进步，探测器和传感器现在可以小型化。

为了自动化电导率测量，电感式电导率传感器与单片机和微系统技术集成。通过使用这些技术获得了励磁信号的可控性，从而提高了测量精度和线性度