Senzor vodivosti | Sonda pre meranie vodivosti

Čo je vodivosť?

Elektrická vodivosť je schopnosť materiálu prenášať elektrický prúd. Zvyčajne sa meria meračom elektrickej vodivosti (EC meračom) alebo analyzátorom vodivosti.

Čo je odpor?

Elektrický odpor je prevrátená hodnota vodivosti. Odpor je základná vlastnosť, ktorá vyčísľuje, ako veľmi konkrétny materiál bráni toku elektrického prúdu.

Prečo sa meria vodivosť?

Elektrická vodivosť sa už dlhé roky meria pomocou EC meračov a aj dnes predstavuje dôležitý a často používaný parameter. Merače elektrickej vodivosti predstavujú ľahký a úsporný spôsob poskytovania indikácie o čistote meraného média, zvyčajne vody (čím vyšší je výsledok vodivosti, tým vyššia je koncentrácia rozpustených iónov vo vode). Vodivosť je vďaka výnimočnej spoľahlivosti, citlivosti, reaktívnosti a relatívne nízkym nákladom na analyzátor vodivosti cenným a jednoduchým nástrojom na kontrolu kvality. Meranie čistoty je v niektorých aplikáciách vyjadrované ako odpor (prevrátená hodnota vodivosti).

Čo meria senzor vodivosti?

Senzor vodivosti (alebo sonda pre meranie vodivosti) meria schopnosť roztoku viesť elektrický prúd. Vodivosť roztoku závisí od prítomnosti iónov v takomto roztoku: čím vyššia je koncentrácia iónov, tým vyššia je vodivosť. Ďalšie informácie o elektródach pre in-line meranie vodivosti od spoločnosti METTLER TOLEDO:

• Dvojelektródový/štvorelektródový senzor vodivosti
• Induktívne senzory vodivosti
• Senzory vodivosti/odporu

V čom spočíva princíp merania senzora vodivosti?

Sonda pre meranie vodivosti pozostáva z páru elektród pod napätím. Senzor vodivosti meria tok prúdu a vypočítava vodivosť.

V akých jednotkách sa meria vodivosť?

Vodivosť sa meria v siemensoch na centimeter (S/cm). Hodnota vodivosti 1 S/cm je v skutočnosti celkom vysoká, takže väčšina meraní vodivosti sa vykonáva v roztokoch, kde sa vodivosť meria v mS/cm (tisícinách S/cm) alebo μS/cm (milióntina S/cm).

Koľko typov senzorov vodivosti existuje?

Na meranie procesnej vodivosti prostredníctvom EC merača v linke sa používajú tri technologické typy sond pre meranie vodivosti.

• Dvojelektródový senzor vodivosti
• Štvorelektródový senzor vodivosti
• Induktívny senzor vodivosti

Ako funguje dvojelektródový senzor vodivosti?

Klasický dvojelektródový senzor vodivosti pozostáva z dvoch paralelných platní, ktoré sa používajú na meranie procesnej vodivosti. Na dve elektródy sa aplikuje napätie striedavého prúdu a potom sa meria odpor medzi nimi. Dvojelektródová sonda pre meranie vodivosti sa používa v štádiách úpravy a čistenia vody, kde dokáže detegovať minimálne úrovne nečistôt v ultračistej vode.

Ako funguje štvorelektródový senzor vodivosti?

Štvorelektródový EC merač pracuje s ďalším párom elektród. Vonkajšie elektródy sú elektródy pod prúdom, na ktoré sa aplikuje striedavý prúd a ktoré fungujú na rovnakom princípe ako dvojelektródový senzor vodivosti. Merače elektródy pre in-line meranie vodivosti sa vložia do elektrického poľa elektród pod prúdom a merajú napätie so zosilňovačom s vysokou impedanciou. Prúd, ktorý prechádza vonkajšími elektródami a roztokom, sa môže v obvode presne merať. Ak sú napätie na vnútorných elektródach a prúd známe, môže sa vypočítať odpor a vodivosť. Výhodou štvorelektródového senzora vodivosti je skutočnosť, že v bode merania medzi vnútornými elektródami prúdi zanedbateľný prúd. Z tohto dôvodu nedochádza k žiadnym polarizačným efektom, ktoré by inak ovplyvnili meranie. Štvorelektródový senzor vodivosti je rovnako menej citlivý na chyby merania v dôsledku znečistenia elektródy. Štvorelektródové senzory vodivosti sú určené pre stredne vysoké až vysoké rozsahy.

Ako funguje induktívna sonda pre meranie vodivosti?

Induktívna sonda pre meranie vodivosti od spoločnosti METTLER TOLEDO je skonštruovaná ako pár transformátorových cievok, v ktorých sa roztok meria v jadre transformátora. Na zaistenie presného merania procesnej vodivosti sú paralelné cievky blízko pri sebe a zapuzdrené v polymérovom tele ako donut, ktorý je ponorený v roztoku. V kontakte s roztokom nie sú žiadne elektródy a zvyčajne ani žiadny kov. Jedna cievka je pod striedavým prúdom a signál indukovaný do druhej cievky súvisí s vodivosťou roztoku, ktorý preteká cez senzor a okolo neho. Konštanta článku sa pomimo iných faktorov určuje aj priemerom otvoru. Induktívny senzor vodivosti zaznamenáva stredne vysoký až veľmi vysoký rozsah a je mimoriadne odolný voči znečisteniu.  Keďže ide o bezkontaktné riešenie, senzor je mimoriadne vhodný na použitie v chemických (korozívnych) aplikáciách, ktorých médium by poškodilo elektródy.

Čo znamená konštanta článku?

Konštanta článku je pomer vzdialenosti medzi elektródami sondy pre meranie vodivosti a oblasťou elektród v dvojelektródových a štvorelektródových senzoroch vodivosti. Čím je konštanta článku menšia, tým presnejšie bude elektróda pre in-line meranie vodivosti zaznamenávať zmeny vodivosti v médiu. Malá konštanta článku však znižuje rozsah merania senzora. Presné meranie vodivosti vyžaduje presné meranie konštanty článku, čo určuje kalibrácia. Pri senzoroch vodivosti od spoločnosti METTLER TOLEDO je konštanta článku presne meraná a zdokumentovaná v certifikáte kvality každého senzora. Kalibračné roztoky vychádzajú z Národného inštitútu pre normy a technológie (NIST).

Ako sa kalibruje senzor vodivosti?

Senzor vodivosti od spoločnosti METTLER TOLEDO používaný v EC merači na linke sa môže kalibrovať voči roztoku so známou vodivosťou (ako v prípade kalibrácie senzora pH voči roztoku so známym pH). Rovnako sa môže použiť zariadenie, ktoré obsahuje rad veľmi presných rezistorov, ktoré kopírujú známe merania vodivosti.

Kedy je potrebné vykonať kalibráciu a overenie senzora vodivosti?

Konštanta článku senzora sa vo všeobecnosti nemení. Ak sa však snímacie prvky akokoľvek upravia (napríklad usadeninami pevných častíc alebo iným znečistením elektród alebo izolátora senzora, stratou materiálu elektródy v dôsledku korózie), konštanta článku sa zmení. Senzory vodivosti od spoločnosti METTLER TOLEDO sú kalibrované pri výrobe a konštanta článku je presne stanovená. Kalibrácia sa preto pri používaní in-line senzora vodivosti zvyčajne nevyžaduje. Odporúča sa ju však vykonať raz ročne na overenie senzora alebo zavedenie prípadných úprav kalibrácie. Frekvencia overenia a kalibrácie výrazne závisí od požiadaviek štandardného prevádzkového postupu pre aplikáciu alebo závod.

Ovplyvňuje teplota meranie vodivosti?

Vodivosť vysoko závisí od teploty. Ak sa teplota vzorky zvýši, viskozita vzorky sa zníži, čo vedie k zvýšenej mobilite iónov. Tým pádom sa zvýši aj pozorovaná vodivosť vzorky, aj keď zostane koncentrácia iónov nezmenená.

V rámci osvedčených postupov musí byť špecifikovaný teplotný rozsah alebo kompenzovaná teplota pre každý senzor vodivosti, a to zvyčajne na priemyselnú normu 25 stupňov Celzia. Keďže teplota tiež závisí od rôznych vzoriek, primerané algoritmy na kompenzáciu teploty je potrebné starostlivo vybrať.