电磁式电导浓度仪

　　1　前　言

　　电磁式电导测量方法就是利用电磁感应的方法来测量溶液电导,因感应元件不直接与溶液接触,因而不存在污损和极化现象,故适合工业在线测量。

　　2　仪表结构

　　电磁式电导浓度仪基本结构如图1。它是由两个部份组成:①温度测量;②电导测量。温度测量由一个微型铂电阻和相应测量电路组成。电导测量是由两个紧靠的线圈和相应电路构成。铂电阻和线圈一体化封装在一个塑料体内,塑封体中间有一中心孔,塑料材质可根据被测介质不同采用不同类型工程材料,例聚四氟乙烯,环氧树脂等。这些材料几乎可以适用于任何一种酸、碱,以及高温(<200℃)、高压(<1MPa)环境。近年来由于计算机技术发展,使电导、温度、浓度三者之间计算变得非常准确和容易。目前电磁式电导浓度仪已广泛应用于表1所列多种生产过程

 中。

　　3　原　理

　　电磁式电导测量实质是通过电磁感应方法测量溶液回路导电能力,如图2所示。封装在塑料体内两个紧靠环形线圈通过中心导管内溶液构成测量回路。其中一个线圈为激磁线圈,另一个为感应线圈。若激磁与感应线圈均为n匝,溶液电阻为R0,溶液电感为L0,激磁线圈电阻为r,则信号传输电路如图3所示。若互感系数为K,激磁信号为Vi,频率为φ,输出电压V0,检测器阻抗为无穷大。则输入、输出方程如下:

　　在恒幅、恒频激磁信号下则有V0∝1/R,也即检测器检测电压V0反比于溶液回路电阻。根据溶液电导定义

　　其中S:电导;A:电导系数

　　由此可知①检测电压V0正比于溶液电导并由此可检测溶液电导。

　　②提高激励信号频率有利于信号增益。温度测量由微型铂电阻与相应电路构成。为了保证仪器测量精度,对不同被测介质有不同温度精度要求,一般要求有0.1℃分辨和精度以保证最终浓度精度能达到5%。

　　4　测量模型

　　溶液测量模型包括两个部分,电导—温度—浓度计算关系模型和温度测量预测模型。

　　4.1　电导一温度一浓度计算关系模型

　　电导—温度—浓度关系模型是指电导—温度—浓度三者之间的计算公式。一般电化学提供的电导—温度—浓度三者关系是以数据形式提供。为了计算方便需将其回归成方程。由于数据非线性(H2SO4电导曲线见图4),低阶二元方程很难精确描述,因而也可以考虑采用分区回归以克服非线性,一般应保证回归精度达1%。