液体电阻率测试仪是一种用于精确测量液体电阻率的专用仪器,广泛应用于石油、化工、电力、环保、制药及食品等多个行业。其核心功能是通过测量液体在电场作用下的导电性能,推算出液体的电阻率值,从而评估液体的纯度、离子浓度或电气绝缘性能。
液体电阻率测试仪通常采用平行电极结构,将待测液体置于两电极之间。施加直流电压后,通过测量电极间的电流强度,结合电极间距、截面积等参数,利用欧姆定律计算液体的电阻率。部分高d型号还支持交流电场测量,以消除极化效应,提升测量精度。
液体电阻率测试仪的主要组成部分:
1、电导池/测量池(Conductivity Cell/Measurement Cell)
这是仪器最核心的传感部件,直接与被测液体接触,负责建立测量电场。
池体(Cell Body):
通常由化学惰性、高绝缘性的材料制成,如石英玻璃、特种塑料(PTFE、PFA)、陶瓷或硼硅酸盐玻璃。
设计有液体容纳腔室,可注入或流通待测液体。
电极(Electrodes):
内置于池体中,与液体直接接触。常见的类型有:
双电极式:结构简单,适用于高电导率液体测量,但易受电极极化影响。
四电极式(或称电导电极):更先进,能有效消除电极极化和接触电阻的影响,测量精度高,尤其适用于低电导率(高电阻率)液体(如超纯水)。
电极材质:常用铂(Platinum),因其化学稳定性好、催化活性高。铂电极表面常进行铂黑处理(电镀一层疏松的铂黑),以增大有效表面积,减少极化效应,提高测量灵敏度和稳定性。
电极常数(Cell Constant,K):
这是一个关键参数,定义为电极间距离(d)与电极有效面积(A)的比值(K=d/A,单位:cm⁻¹)。
常见电极常数有:0.1 cm⁻¹(用于低电导率)、1.0 cm⁻¹(通用型)、10 cm⁻¹(用于高电导率)。
仪器会根据所用电极的标定常数自动修正测量结果。
2、测量主机(Main Unit/Meter)
这是仪器的“大脑”,负责信号处理、计算和结果显示。
交流信号发生器:
向电极施加一个已知频率和电压的交流信号(通常为正弦波,频率范围1kHz-3kHz)。使用交流电是为了避免直流电导致的电极电解和极化。
电流/电压检测电路:
测量流过液体的电流或电极间的电压降。
对于四电极系统,外侧电极通电流,内侧电极测电压,原理类似四探针法。
阻抗/电导计算单元:
根据欧姆定律(R=V/I)计算出液体的电阻(R)。
结合预设的电极常数(K),计算出电导率(σ=K/R)或电阻率(ρ=R/K)。
温度传感器接口:
连接温度探头(通常集成在电导池内或单独配置),实时测量液体温度。
因为电导率对温度敏感,仪器会进行温度补偿(通常补偿到25°C标准值)。
3、温度测量系统(Temperature Measurement System)
温度传感器:
通常是Pt100或Pt1000铂电阻温度计(RTD),精度高、稳定性好。
传感器探头位于电导池内部或紧贴池壁,确保准确反映液体温度。
温度补偿功能:
主机内置算法,根据温度系数(β,通常为2%/°C for水溶液)将实测电导率自动换算到参考温度(如25°C)下的值,便于比较。
4、显示与控制界面(Display and Control Interface)
显示屏:
LCD或LED屏幕,实时显示测量结果(电阻率、电导率、温度)、单位、状态信息。
操作按键/触摸屏:
用于开关机、选择测量模式、设置参数(如温度补偿系数、电极常数)、数据锁定等。
指示灯:显示电源、测量状态等。
5、电源系统(Power Supply)
可能是内置可充电电池(便携式)或外接交流电源适配器(台式)。
提供稳定的工作电压。
6、数据输出与通信接口(Data Output&Communication)
模拟输出:如4-20mA或0-10V信号,用于连接记录仪或PLC。
数字接口:如USB、RS232、RS485、蓝牙或Wi-Fi,用于连接计算机、打印机或数据采集系统,实现数据存储和远程监控。
7、(可选)辅助组件
流通池/流动池(Flow-Through Cell):设计有进液口和出液口,可连接管道,实现在线连续监测。
样品杯/容器:用于静态测量的小型容器。
自动清洗装置:在工业在线系统中,可能配备清洗喷嘴和清洗液管路,定期自动清洗电极。
防护罩/支架:固定电导池,防止碰撞。