اندازه گیری هدایت الکتریکی یک روش بسیار گسترده و مفید است، به ویژه برای اهداف کنترل کیفیت، بنابراین مهم است که بدانید چگونه هدایت الکتریکی را اندازه گیری کنید؟
هدایت الکتریکی چیست؟
هدایت الکتریکی توانایی یک محلول، یک فلز یا یک گاز، به طور خلاصه همه مواد، برای عبور جریان الکتریکی است. در محلول ها جریان توسط کاتیون ها و آنیون ها حمل می شود در حالی که در فلزات توسط الکترون ها حمل می شود. اینکه یک محلول چگونه الکتریسیته را به خوبی هدایت می کند به عوامل مختلفی بستگی دارد:
- تمرکز
- تحرک یون ها
- ظرفیت یون ها
- درجه حرارت
همه مواد دارای درجه خاصی از هدایت الکتریکی هستند. در محلول های آبی سطح قدرت یونی از رسانایی کم آب فوق خالص تا رسانایی بالای نمونه های شیمیایی غلیظ متغیر است.
اهمیت اندازه گیری هدایت الکتریکی
اندازه گیری هدایت الکتریکی یک روش بسیار گسترده و مفید است، به ویژه برای اهداف کنترل کیفیت. نظارت بر خلوص آب خوراک، کنترل کیفیت آب آشامیدنی و آب فرآیند، تخمین تعداد کل یون‌های موجود در یک محلول یا اندازه‌گیری مستقیم اجزای موجود در محلول‌های فرآیند، همگی با استفاده از اندازه‌گیری‌های هدایت الکتریکی قابل انجام هستند. قابلیت اطمینان بالا، حساسیت و هزینه نسبتاً پایین ابزار دقیق هدایت، آن را به یک پارامتر اولیه بالقوه برای هر برنامه نظارتی خوب تبدیل می کند. برخی از کاربردها در واحدهای مقاومت، معکوس رسانایی اندازه گیری می شوند. سایر کاربردها به اندازه گیری کل جامدات محلول (TDS) نیاز دارند که با عاملی وابسته به سطح و نوع یون های موجود به رسانایی مربوط می شود. اندازه‌گیری‌های رسانایی طیف وسیعی از هدایت محلول از آب خالص کمتر از 1×10-7 S/cm تا مقادیر بیشتر از 1 S/cm برای محلول‌های غلیظ را پوشش می‌دهد. به طور کلی، اندازه گیری هدایت الکتریکی یک راه سریع و ارزان برای تعیین قدرت یونی یک محلول است. با این حال، این یک تکنیک غیر اختصاصی است که قادر به تمایز بین انواع مختلف یون ها نیست و در عوض خوانشی را ارائه می دهد که متناسب با اثر ترکیبی همه یون های موجود است.
اندازه گیری هدایت الکتریکی: –
دو رویکرد فنی برای اندازه گیری هدایت الکتریکی وجود دارد – القایی و تماسی.
اندازه گیری هدایت الکتریکی القایی:
سنسورهای القایی از دو سیم پیچ الکترومغناطیسی استفاده می کنند که معمولاً در یک حلقه پلیمری محصور شده اند. یک ولتاژ متناوب به سیم پیچ محرک اعمال می شود که باعث القای ولتاژ در سیم پیچ گیرنده می شود.
جریان القایی تحت تأثیر هدایت الکتریکی محلول است. با توجه به پوشش مهر و موم شده، سنسورهای القایی را می توان در محیط های تهاجمی استفاده کرد، اما آنها برای رسانایی کمتر از 15 µS/cm مناسب نیستند.
اندازه گیری هدایت الکتریکی تماسی:
حسگرهای تماسی شامل الکترودهای هدایت الکتریکی هستند که در تماس مستقیم با محیط هستند. پارامترهای اولیه اندازه گیری شده ولتاژ و جریان اعمال شده است. وابستگی متقابل هر دو پارامتر، که توسط قانون اهم توضیح داده شده است، امکان محاسبه مقاومت R (اندازه گیری شده با اهم [Ω]) یا معکوس – رسانایی G (اندازه گیری شده در زیمنس [S]) را فراهم می کند.
سنسور هدایت الکتریکی نوع تماسی معمولاً از دو الکترود تشکیل شده است که از یکدیگر عایق هستند. الکترودها، معمولاً از فولاد ضد زنگ 316، آلیاژ تیتانیوم-پالادیوم یا گرافیت، به طور خاص اندازه و فاصله دارند تا یک “ثابت سلولی” شناخته شده را ارائه دهند. از نظر تئوری، ثابت سلولی 1.0 دو الکترود را توصیف می‌کند که هر کدام یک سانتی‌متر مربع مساحت دارند و یک سانتی‌متر از هم فاصله دارند.
