Máy đo độ dẫn điện là gì

Máy đo độ dẫn điện là gì, có mấy loại mày đo dộ dẫn điện? Để đo độ dẫn điện có những cách nào, quy trình thực hiện ra sao? Đáp án nằm ngay trong bài viết này. Còn chần chừ gì mà không cũng tktech tìm hiểu nhanh nào.

Máy đo độ dẫn điện là gì?

Có hai loại: máy đo độ dẫn điện tiêu chuẩn và máy đo độ dẫn điện không thấm nước như: máy đo độ dẫn điện có sẵn cho nước chảy hoặc nước tinh khiết (rất khuyến khích cho các ngành công nghiệp cụ thể), máy đo có phạm vi đo độ dẫn điện khác nhau. Một yếu tố quan trọng là máy đo độ dẫn điện thường đo độ dẫn điện bằng µS / cm. Tuy nhiên, nó cũng có thể đo bằng mg/l (để đọc trực tiếp hàm lượng trong các chất rắn hòa tan). Mối quan hệ được thiết lập như sau: 2 µS / cm = 1ppm (phần triệu) = 1 mg/l. Nhiệt độ bù trong máy đo độ dẫn điện có thể tự động hoặc bằng tay.

Máy đo độ dẫn điện đo độ dẫn điện trong dung dịch. Nó có nhiều ứng dụng trong nghiên cứu và kỹ thuật, với việc sử dụng phổ biến trong thủy canh, nuôi trồng thủy sản, aquaponics và hệ thống nước ngọt để theo dõi lượng chất dinh dưỡng, muối hoặc tạp chất trong nước.

Máy đo độ dẫn điện đo lượng dòng điện hoặc độ dẫn điện trong dung dịch. Độ dẫn điện rất hữu ích trong việc xác định sức khỏe tổng thể của một vùng nước tự nhiên. Đây cũng là một cách để đo lường những thay đổi trong quy trình nước thải tại các nhà máy xử lý nước.

Thiết bị đo độ dẫn điện rất phổ biến trong mọi tình huống xử lý hoặc giám sát nước, cũng như trong các phòng thí nghiệm môi trường. Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường, một máy đo độ dẫn điện tốt có giá khoảng 250 đô la.

Đo độ dẫn điện trong kim loại bằng máy đo độ dẫn điện

Độ dẫn điện, được đo bằng máy đo độ dẫn điện kỹ thuật số, của vật liệu kim loại mô tả dòng điện có thể chạy qua vật liệu dễ dàng như thế nào. Một vật liệu có độ dẫn điện cao là đồng. Do đó, đồng cũng được sử dụng trong các đường dây điện. Đồng còn có một ưu điểm là không thay đổi nhiều về tính chất.

Vì vậy, nó gần giống như bạc, là chất dẫn điện tốt nhất. Nhưng cũng có một nhược điểm, đó là do bản thân vật liệu mềm và rất đắt. Đối với dây mỏng màu bạc cũng không phù hợp. Chỉ cho những ứng dụng rất đặc biệt, bạc mới được sử dụng như một lớp phủ mỏng.

Ứng dụng của thiết bị đo độ dẫn điện kỷ thuật số

Một số lĩnh vực ứng dụng quan trọng đối với máy đo độ dẫn điện kỹ thuật số là chất lượng vật liệu. Máy đo độ dẫn điện được sử dụng để phân loại kim loại. Ngoài ra, trong quá trình nghiên cứu các sản phẩm nhôm trước khi anod hóa. Việc đo độ dẫn điện bằng máy đo độ dẫn điện kỹ thuật số đóng một vai trò quan trọng.

Ứng dụng của các lớp phủ dẫn điện ngày càng trở nên quan trọng hơn. Cũng ở đây, phép đo độ dẫn điện giúp phân loại cả vật liệu nền cũng như vật liệu phủ.

Vì độ dẫn điện giảm khi nhiệt độ tăng của vật liệu, do đó các phép đo phải luôn diễn ra trong cùng điều kiện nhiệt độ và máy thử độ dẫn điện phải có chức năng bù nhiệt độ tự động.

Đo độ dẫn điện trong chất lỏng bằng máy thử nước tinh khiết

Độ dẫn điện của một chất lỏng được định nghĩa là khả năng truyền nhiệt, điện hoặc âm thanh. Đơn vị đo độ dẫn điện theo đơn vị SI Siemens trên mét [S / m].

Nước tinh khiết không phải là chất dẫn điện tốt. Nếu nước cất thông thường được đo bằng máy thử nước tinh khiết, độ dẫn điện nằm trong khoảng 0,5 … 5 μS / cm. Do dòng điện được vận chuyển bởi các ion hòa tan nên độ dẫn điện tăng khi nồng độ ion tăng.

Độ dẫn điện lý tưởng để xác định đặc tính của nước trong nhiều ứng dụng khác nhau. Trong các ứng dụng nước tinh khiết, chẳng hạn như trong ngành dược phẩm hoặc chất bán dẫn, độ dẫn điện thậm chí còn là thông số quan trọng nhất để kiểm tra độ tinh khiết của nước. Ngoài ra, máy thử độ dẫn điện được sử dụng để kiểm tra độ tinh khiết của các mẫu không chứa nước như nhiên liệu, vì các vết tạp chất nhỏ thường làm tăng độ dẫn điện rất cao.

Việc sử dụng máy thử nước tinh khiết là một tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm phân tích. Tuy nhiên, mức độ phức tạp của phương pháp đo được cho là đơn giản này bị đánh giá thấp. Độ dẫn điện phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ.

Đối với các thành phần chất điện ly đơn giản, các yếu tố phụ thuộc đã được biết rõ. Do đó, độ dẫn điện của dung dịch kali clorua lệch khoảng hai phần trăm cho mỗi lần thay đổi nhiệt độ độ C.

Để đạt được kết quả có thể so sánh được, nhiệt độ phải luôn được xác định trong quá trình đo bằng máy thử nước tinh khiết kỹ thuật số và giá trị đo độ dẫn điện phải được chuyển đổi sang nhiệt độ chuẩn. Với mục đích này, sự phụ thuộc nhiệt độ của dung dịch mẫu phải được biết hoặc xác định bằng các phép đo riêng với máy đo độ dẫn kỹ thuật số.

Kết quả tốt nhất thu được khi dung dịch đo được giữ không đổi ở nhiệt độ chuẩn. Nhiệt độ tham chiếu trong phạm vi đo độ dẫn điện là 25 ° C trong hầu hết các ứng dụng.

Cách thức hoạt động của máy đo độ dẫn điện

Máy đo được trang bị một đầu dò, thường là loại cầm tay, để đo tại hiện trường hoặc tại chỗ. Sau khi đặt đầu dò vào chất lỏng cần đo, máy đo sẽ đặt hiệu điện thế giữa hai điện cực bên trong đầu dò. Điện trở từ dung dịch gây ra giảm điện áp, được đo bằng đồng hồ. Máy đo chuyển đổi số đọc này thành milli- hoặc micromhos hoặc milli- hoặc microSiemens trên mỗi cm. Giá trị này cho biết tổng chất rắn hòa tan. Tổng chất rắn hòa tan là lượng chất rắn có thể đi qua bộ lọc sợi thủy tinh.

Khái niệm cơ bản về độ dẫn điện

Độ dẫn điện là dòng điện trong dung dịch, nhưng giá trị đó phụ thuộc vào cường độ ion của chất lỏng. Nó cũng phụ thuộc vào những ion nào có mặt, ở nồng độ nào và ở dạng nào, chẳng hạn như trạng thái oxy hóa hoặc độ linh động của các ion. Các ion mang điện tích âm hoặc dương: anion là âm và cation là dương. Trong các vùng nước tự nhiên, các ion góp phần tạo nên độ dẫn điện cao là kết quả của các khoáng chất và muối hòa tan.

Sự phụ thuộc vào nhiệt độ

Kết quả đo độ dẫn điện thường không có mối tương quan về nhiệt độ. Vì cường độ ion, và do đó độ dẫn, phụ thuộc vào nhiệt độ, nên số đọc có thể không chính xác. Do đó, nhiều máy đo độ dẫn điện cũng có một phép đo độ dẫn cụ thể. Khi ở chế độ dẫn cụ thể, đồng hồ đo độ dẫn điện của dung dịch ở 25 độ C, không phải ở nhiệt độ thực tế. Điều này dẫn đến việc đọc chuẩn hơn.

Độ mặn và tổng chất rắn hòa tan

Độ mặn là lượng muối hòa tan trong dung dịch. Máy đo độ dẫn điện được trang bị tùy chọn độ mặn bên trong chuyển đổi giá trị độ dẫn điện sang một trong những độ mặn. Các vùng nước ngọt nên có nồng độ mặn thấp hơn nhiều so với nước đại dương, ước tính từ 20 đến 30 phần nghìn tỷ, theo Bộ Sinh thái của Tiểu bang Washington. Tổng chất rắn hòa tan có thể được xác định bằng cách nhân độ dẫn điện đo được bằng microSeimens với hệ số 0,67.

Hiệu chuẩn

Hiệu chuẩn dẫn đến việc đọc chính xác hơn. Để hiệu chuẩn một máy đo, hãy làm theo hướng dẫn cho máy đo đó; nói chung, các bước rất dễ dàng và được tiêu chuẩn hóa. Máy đo thường có một mục menu cho phép bạn vào chế độ hiệu chuẩn hoặc cài đặt ở bên cạnh mà bạn có thể điều chỉnh bằng tuốc nơ vít hoặc dụng cụ nhỏ. Đặt đầu dò vào dung dịch có giá trị độ dẫn điện và nhiệt độ đã biết và đặt máy đo ở độ dẫn điện đó. Đôi khi một số tiêu chuẩn được yêu cầu. EPA 120.1 của Cơ quan Bảo vệ Môi trường phác thảo quy trình phân tích tiêu chuẩn để hiệu chuẩn và đo lường bằng cách sử dụng máy đo độ dẫn điện.

Giới thiệu về các loại máy đo độ dẫn điện

Máy đo độ dẫn kiểu tiếp xúc

Cảm biến độ dẫn kiểu tiếp xúc thường bao gồm hai điện cực, được cách điện với nhau. Các điện cực, điển hình là thép không gỉ 316, hợp kim titan-palladium hoặc than chì, có kích thước và khoảng cách cụ thể để cung cấp một “hằng số tế bào” đã biết. Về mặt lý thuyết, hằng số tế bào là 1,0 mô tả hai điện cực, mỗi điện cực có diện tích là một cm vuông và cách nhau một cm.

Máy đo độ dẫn điện loại không dùng điện

Loại cảm biến độ dẫn điện không dùng điện hoạt động bằng cách tạo ra một dòng điện xoay chiều trong một vòng kín của dung dịch và đo độ lớn của nó để xác định độ dẫn điện. Máy đo độ dẫn điện điều khiển Torroid A, tạo ra dòng điện xoay chiều trong dung dịch. Tín hiệu AC này chảy trong một vòng khép kín qua lỗ khoan cảm biến và dung dịch xung quanh. Torroid B cảm nhận độ lớn của dòng điện cảm ứng, tỷ lệ với độ dẫn của dung dịch. Tín hiệu này được xử lý trong đồng hồ để hiển thị số đọc tương ứng.

Ứng dụng cho máy đo độ dẫn điện

Đo lường nồng độ và kiểm soát độ pha loãng

Đây là ứng dụng đơn giản nhất và là một trong những ứng dụng được sử dụng rộng rãi nhất. Các chỉ số đo độ dẫn điện tương quan với biểu đồ, đồ thị hoặc các kết quả đọc trong phòng thí nghiệm trước đó để có được các giá trị khá chính xác và tức thời của nồng độ hóa chất. Trong một số trường hợp có nhu cầu rộng rãi về phép đo, các thang đo đồng hồ đọc trực tiếp phi tuyến tính đặc biệt có sẵn. Điều này đúng đối với các ứng dụng liên quan đến việc pha loãng NaOH, H2SO4 và HCI, trong số những ứng dụng khác.

Tổng chất rắn hòa tan – trong nước tự nhiên

Các muối và khoáng chất khác nhau hòa tan trong nước tự nhiên là đồng nhất một cách hợp lý góp phần tạo nên độ dẫn điện ở các nồng độ thường gặp. Điều này có nghĩa là số đọc của đồng hồ đo độ dẫn điện có thể được sử dụng như một chỉ số về tổng lượng vật liệu hòa tan trong dung dịch. Đối với nước lấy từ một nguồn duy nhất, mối quan hệ này khá lặp lại và chính xác và cung cấp một phương tiện để kiểm soát giới hạn chất rắn cho phép trên trong các hệ thống làm mát và sưởi ấm công nghiệp sử dụng nước tuần hoàn.

Nước được tái lưu thông vì lý do kinh tế, nhưng nếu thất thoát do bay hơi cho phép mức chất rắn tăng quá cao, sẽ xảy ra hiện tượng đóng cặn và kết tủa các loại muối khác nhau. Điều khiển độ dẫn điện của van xả hệ thống do đó cho phép người sử dụng đạt được mức tiết kiệm tối đa trong khi ngăn ngừa hư hỏng thiết bị.

Đo lường hóa học chọn lọc trong các dung dịch hỗn hợp

Các vật liệu hòa tan có thể khác nhau hoàn toàn về ảnh hưởng của chúng đối với độ dẫn điện. Dung dịch chứa 2% axit axetic có độ dẫn điện nhỏ hơn 1000 umhos một chút. Rõ ràng, axit axetic sẽ không được chứng minh là can thiệp nghiêm trọng đến phép đo nồng độ HCI nếu cả hai đều ở trong dung dịch. Rõ ràng là hoàn toàn không thể đo được nồng độ axit axetic khi có lượng hydrochloric tương đương (hoặc ít hơn nhiều). Ngay cả khi HCI không đổi, cần phải phân giải quá nhiều để thấy được tác dụng của axetic.

Ví dụ này hơi cực đoan, và hầu hết các hóa chất đều giống nhau về độ dẫn điện của chúng hơn thế này. Nhưng trong nhiều trường hợp, hóa chất quan tâm có thể được phát hiện khi có một số chất hòa tan khác nếu: (a) các chất cản trở ở mức tương đối không đổi hoặc (b) hóa chất quan tâm có độ dẫn điện cao hơn nhiều so với các thành phần khác. Do đó, nồng độ NaOH có thể được phát hiện trong hỗn hợp NaCI và NaOH (nếu NaCI không thay đổi về cơ bản) vì NaOH dẫn điện gấp nhiều lần.

Hầu hết các axit và bazơ đều dẫn điện mạnh hơn đáng kể so với muối của chúng vì tính chất di động của các ion hydro và hydroxyl rất lớn.

Có thể thu được dấu hiệu về tính khả thi của việc đo một hóa chất cụ thể trong dung dịch với những hóa chất khác bằng cách tham khảo các biểu đồ. Độ dẫn điện không phải là chất phụ gia trực tiếp, nhưng chúng tiếp cận điều kiện này đủ chặt chẽ để cho phép ước tính sơ bộ về độ dẫn điện của một dung dịch hỗn hợp từ tổng độ dẫn điện riêng lẻ của các thành phần của nó. Nếu không xảy ra phản ứng hóa học giữa các thành phần, độ dẫn điện của hỗn hợp sẽ nhỏ hơn một chút so với tổng các giá trị riêng biệt. Trong dung dịch loãng, nó sẽ chỉ ít hơn một chút. Trong các dung dịch mạnh, nó có thể giảm đáng kể. Điều này là do việc tăng nồng độ trong hầu hết các trường hợp sẽ làm giảm khả năng di chuyển ion.

Phát hiện rò rỉ, điểm đơn hoặc vi sai

Một phép đo độ dẫn điện đơn lẻ tại một điểm quan tâm có thể được sử dụng để phát hiện sự cố tràn hoặc rò rỉ nếu chúng có thể mang lại sự thay đổi đáng kể và bất thường về độ dẫn điện. Do đó, một đầu dò trong kênh nước thải của nhà máy thường chạy ở 10.000 umhos có thể dễ dàng phát hiện một lượng HCI khá nhỏ – nhưng nó có thể không nhìn thấy axit axetic.

Trong tình huống độ dẫn điện của chất gây ô nhiễm nhỏ hơn dao động hơi nước bình thường do các yếu tố khác gây ra, có thể sử dụng phép đo chênh lệch với cảm biến độ dẫn điện. Một phép đo được thực hiện tại một điểm trước vị trí có khả năng bị rò rỉ hoặc tràn – chẳng hạn như đầu vào của bộ trao đổi nhiệt.

Một giây được đưa về phía hạ lưu từ nơi chất gây ô nhiễm dự kiến ​​sẽ được đưa vào – trong trường hợp này là đầu ra của bộ trao đổi nhiệt. Các số đọc sau đó được so sánh bằng điện. Nếu chúng tăng và giảm cùng nhau, không có hành động nào được thực hiện. Tuy nhiên, nếu đầu ra tăng cao hơn đáng kể so với đầu vào, nó sẽ cho thấy rằng sự xâm nhập của ống đã xảy ra và dòng làm mát đang bị ô nhiễm trong bộ trao đổi. Máy đo độ dẫn điện có thể kích hoạt cảnh báo hoặc thiết bị truyền động để cảnh báo người vận hành hoặc tự động tắt hệ thống.

Hai ứng dụng đơn điểm tuyệt vời là giám sát nước ngưng tụ hồi của lò hơi để tìm ô nhiễm trong quá trình và đo lường để xác định chất lượng của nước có độ tinh khiết cao (chưng cất, thẩm thấu ngược, v.v.).

Chỉ báo trung hòa

Như đã đề cập trước đây, các ion H + và OH- làm tăng độ dẫn điện lớn hơn so với lượng bằng nhau của bất kỳ ion nào khác. Điều này dẫn đến một đặc tính thú vị và ít được sử dụng của phép đo (hiếm khi được sử dụng để kiểm soát công nghiệp, nhưng nó là một kỹ thuật phòng thí nghiệm phổ biến), đó là máy dò điểm cuối chuẩn độ hoặc trung hòa.

Tất nhiên, khó khăn trong việc sử dụng độ dẫn điện để kiểm soát phản ứng này nằm ở chỗ, trừ khi bạn đã quan sát kỹ, bạn sẽ không biết mình đang ở bên nào của trung tính tại một thời điểm nhất định.

Bất chấp nhược điểm này, phương pháp này vẫn có thể hấp dẫn đối với các ứng dụng có điều kiện vật lý hoặc hóa học quá khắc nghiệt để sử dụng điện cực PH. Trong một hệ thống có đủ thời gian lưu, lấy mẫu pH có thể cho phép người vận hành thêm thuốc thử thích hợp (axit hoặc bazơ) để đạt đến điểm tối thiểu. Các tế bào dẫn điện có thể dễ dàng được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau và được chế tạo để phù hợp với hầu hết mọi yêu cầu vật lý. Áp suất và nhiệt độ nằm ngoài phạm vi của thiết bị pH có thể được đáp ứng – các đầu dò có hằng số 20,0 đã được chế tạo cho hoạt động 250 psi, 200 ° C (400 ° F).