Conductivity 电导率测试原理.ppt
电导率
电导率科技名词定义中文名称：电导率英文名称：conductivity;electric conductivity定义1：在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。
对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。
应用学科：电力（一级学科）；通论（二级学科）定义2：边长为1cm的立方体内所包含溶液的电导。
应用学科：机械工程（一级学科）；分析仪器（二级学科）；电化学式分析仪器-电化学式分析仪器一般名词（三级学科）定义3：以数字表示溶液传导电流的能力。
单位以每米毫西门子(mS/m)表示。
应用学科：生态学（一级学科）；水域生态学（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑百科名片电导率电导率，物理学概念，指在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。
对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。
生态学中，电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。
单位以每米毫西门子(mS/m)表示。
目录定义影响因素测量方法电导率的测量原理1电导电极的种类1电导电极常数1电导率的温度补偿中国的电导率基准展开（1）英文：conductivity (or specific conductance) （2）定义：电阻率的倒数为电导率，σ=1/ρ。
除非特别指明，电导率的测量温度是标准温度（25 °C ）。
（3）单位：在国际单位制中，电导率的单位称为西门子/米（S/m），其它单位有：s/cm，μs/cm。
1S/m=1000ms/m=1000000μs/m=10ms/cm=10000μs/cm。
（4）说明：电导率的物理意义是表示物质导电的性能。
电导率越大则导电性能越强，反之越小。
另外，不少人将电导跟电导率混淆：电导是电阻的倒数，电导率是电阻率的倒数。
（1）温度：电导率与温度具有很大相关性。
金属的电导率随着温度的增高而降低。
半导体的电导率随着温度的增高而增高。
在一段温度值域内，电导率可以被近似为与温度成正比。
电解质溶液的电导率PPT课件
0.014986
0.011503
0.014004
0.010598
25℃时若干强电解质的无限稀释摩尔电导率
差值
电解质
m
S m2 mol 1
3.483 103 3 .406 103
LiCl LiNO3
KCl KNO3 HCl
0.011503 0.01101 0.014986 0.014496 0.042616
0.14114S m1,求K2SO4溶液的电导率和摩尔电导率。
G
/
c
cn
As
l
例：将某电导池盛以 0.01moldm3 KCl溶液，在
298 K时测得其电阻为 161.5 ，换以 2.50103
mol dm 3 K2SO4 溶液后测得电阻为 326 。 已知298 K 0.01moldm3 KCl 溶液的电导率为
t m v zF
u
t (u
u )
t m v z F
u NH4
t
Λm
/F
(0.490714.97103
/ 96485)m2s1V1
7.62 108 m2s1V1
u Cl
t
t
u NH4
1 0.4907
0.4907 7.6210-8 m2s1V1
7.90 108 m2s1V1
例：298 K时，NH4Cl溶液的无限稀释摩尔电导率为 14.97103Sm2mol1，阳离子在无限稀释时的迁移 数为0.4907。试计算无限稀释时NH4+和Cl 的摩尔 电导率和电迁移率。 解：
B def zB uBF
NH4
u NH4
F
(7.62108 96485)S m2 mol1
电导测量的原理
电导测量的原理引起离子在被测溶液中运动的电场是由与溶液直接接触的二个电极产生的。
此对测量电极必须由抗化学腐蚀的材料制成。
实际中经常用到的材料有钛等。
由二个电极组成的测量电极被称为尔劳施(Kohlrausch)电极。
电导率的测量需要弄清两方面。
一个是溶液的电导，另一个是溶液中1/A的几何关系，电导可以通过电流、电压的测量得到。
这一测量原理在当今直接显示测量仪表中得到应用。
而K= L―AA――测量电极的有效极板L――两极板的距离这一值则被称为电极常数。
在电极间存在均匀电场的情况下,电极常数可以通过几何尺寸算出。
当两个面积为1cm2的方形极板，之间相隔 1 cm组成电极时，此电极的常数K=1cm-1。
如果用此对电极测得电导值G=1000μS，则被测溶液的电导率K=1000μS/ cm。
一般情况下，电极常形成部分非均匀电场。
此时，电极常数必须用标准溶液进行确定。
标准溶液一般都使用KCl溶液这是因为KCl的电导率的不同的温度和浓度情况下非常稳定，准确。
0.1 mol/l的KCl溶液在25℃时电导率为12.88mS/CM。
所谓非均匀电场(也称作杂散场，漏泄场)没有常数，而是与离子的种类和浓度有关。
因此，一个纯杂散场电极是最糟糕的电极，它通过一次校准不能满足宽的测量范围的需要。
二、电导率测量系统的组成一个完整的电导率测量系统包含一支电感式或电导式测量电极，电缆和测量仪表。
电导电极与pH电极不同，由于它是机械性能稳定的材料制成的，所以不需要特殊结构件进行保护。
选择电导电极时需要注意如下事项：1、电极的测量范围2、测量的形式，电导式还是电感式。
在使用电导式电极时，要选择合适的电极常数“K”3、温度4、与机械结构有关的压力5、耐化学腐蚀性6、安装结构(螺纹、法兰、三夹头连接等)所有测量电缆都必须屏蔽。
特别对于电导式电极(此种电极与被测溶液有直接接触)，在电导值高于100 mS时，要考虑电缆长度和电缆横截面面积的影响，这是因为电缆的电阻也处在测量回路中)。
Conductivity 电导率测试原理
Medium and high conductivity in aqueous solutions (mS/cm) 1 10 100 sewage food acid, base 1000
Probes
•2-electrode cell: Designed for use in low conducting liquids, different shapes of electrodes (plates, concentric pipes), range between 0.0001 µS/cm and 200 µS/cm. •4-electrode cell: Middle-range and high-range conductivity up to 2 S/cm.
Conductivity
Introduction •More than 100 years old measuring technique •Sum parameter •Substances with strong polar or ionic bonding dissolve in water to ions („electrolytic dissociation“)
U
E1
E2
E3 d
E4
Influences on conductivity: •Charge per ion •Degree of dissociation: available amount of charges •Concentration: absolute number of charges, interaction of ions •Temperature: see below •Polarization: Depends on concentration, results in wrong measurements because of ionic interaction on the surface of the electrode (Helmholtz´ double layer): The measured value is less than the real one. Measure: High-frequency voltage, non-polarizing materials (stainless steel, graphite etc.) •Viscosity: influences movability of ions
电导率表测量原理
六、离子交换除盐原理 阳 床（阳 离子交换器）：用 H 型阳离子交换树脂将水中各种阳离子交换成 H+ 阴 床（阴 离子交换器）：用 OH 型阴离子交换树脂将水中各种阴离子交换成 OH- 混 床（混合离子交换器）： 水经过阳阴混合离子交换树脂层，水中阳、阴离子几乎同时被 H+和 OH离子所取代。当水经过离子交换处理后，就可除尽水中各种的无机盐类。 阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中，对流体中的离子进行 交换、脱除。由于阳树脂的比重比阴树脂大，所以在混床内阴树脂在上 阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为 1：2，也有装填比例为 1： 1.5 的，可按不同树脂酌情考虑选择。
四、电导率的测量：γ=K×G=K× 1 =K× I RU
L
而 K=
A
A——测量电极的有效极板面积 L——两极板的距离
这一值则被称为电极常数（单位为 cm-1）。在电极间存在均匀电场的情况下，电极常数可以通过几
何尺寸算出。一般情况下，电极常形成部分非均匀电场。此时，电极常数必须用标准溶液进行确定。标准 溶液一般都使用 KCl 溶液这是因为 KCl 的电导率的不同的温度和浓度情况下非常稳定准确。0.1mol/l 的 KCl 溶液在 25℃时电导率为 12.88mS/cm。
二、电导的测量：G= =
RU
标准单位： S 西门子 （水的导电性能，与水的电阻值大小有关，电阻值大，导电性能差，电阻值小，导电性能就良好。）
三、电导率定义(conductivity) ： 边长为 1cm 的立方体内所包含溶液的电导。表示溶液传导电流的能力。 标准单位：S/cm 西门子/厘米
电导率表测量原理
一、电导定义及测量意义： 水的导电能力的强弱程度，就称为导电度 S（或称电导）。溶液中是通过离子的定向迁移进行导电的，
电导率、电导池常数
电导率中文名称：电导率英文名称：conductivity; electric conductivity定义1：在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。
对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。
所属学科：电力（一级学科）；通论（二级学科）定义2：边长为1cm的立方体内所包含溶液的电导。
所属学科：机械工程（一级学科）；分析仪器（二级学科）；电化学式分析仪器-电化学式分析仪器一般名词（三级学科）定义3：以数字表示溶液传导电流的能力。
单位以每米毫西门子(mS/m)表示。
所属学科：生态学（一级学科）；水域生态学（二级学科）百科名片电导率电导率，物理学概念，指在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。
对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。
生态学中，电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。
单位以每米毫西门子(mS/m)表示。
目录定义影响因素测量方法中国的电导率基准定义影响因素测量方法中国的电导率基准展开编辑本段定义（1）英文：conductivity (or specific conductance)（2）定义：电阻率的倒数为电导率，σ=1/ρ 。
除非特别指明，电导率的测量温度是标准温度（25 °C ）。
（3）单位：在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米（S/m），其它单位有：s/cm，μs/cm。
1S/m=1000ms/m=1000000μs/m=10ms/cm=10000μs/cm。
（4）说明：电导率的物理意义是表示物质导电的性能。
电导率越大则导电性能越强，反之越小。
另外，不少人将电导跟电导率混淆：电导是电阻的倒数，电导率是电阻率的倒数。
编辑本段影响因素（1）温度：电导率与温度具有很大相关性。
金属的电导率随着温度的增高而降低。
半导体的电导率随着温度的增高而增高。
在一段温度值域内，电导率可以被近似为与温度成正比。
为了要比较物质在不同温度状况的电导率，必须设定一个共同的参考温度。
电导率、电导池常数
电导率中文名称：电导率英文名称：conductivity; electric conductivity定义1：在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。
对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。
所属学科：电力（一级学科）；通论（二级学科）定义2：边长为1cm的立方体内所包含溶液的电导。
所属学科：机械工程（一级学科）；分析仪器（二级学科）；电化学式分析仪器-电化学式分析仪器一般名词（三级学科）定义3：以数字表示溶液传导电流的能力。
单位以每米毫西门子(mS/m)表示。
所属学科：生态学（一级学科）；水域生态学（二级学科）百科名片电导率电导率，物理学概念，指在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。
对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。
生态学中，电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。
单位以每米毫西门子(mS/m)表示。
目录定义影响因素测量方法中国的电导率基准定义影响因素测量方法中国的电导率基准展开编辑本段定义（1）英文：conductivity (or specific conductance)（2）定义：电阻率的倒数为电导率，σ=1/ρ 。
除非特别指明，电导率的测量温度是标准温度（25 °C ）。
（3）单位：在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米（S/m），其它单位有：s/cm，μs/cm。
1S/m=1000ms/m=1000000μs/m=10ms/cm=10000μs/cm。
（4）说明：电导率的物理意义是表示物质导电的性能。
电导率越大则导电性能越强，反之越小。
另外，不少人将电导跟电导率混淆：电导是电阻的倒数，电导率是电阻率的倒数。
编辑本段影响因素（1）温度：电导率与温度具有很大相关性。
金属的电导率随着温度的增高而降低。
半导体的电导率随着温度的增高而增高。
在一段温度值域内，电导率可以被近似为与温度成正比。
为了要比较物质在不同温度状况的电导率，必须设定一个共同的参考温度。
电导的测定及其应用原理图
电导的测定及其应用原理图一、引言电导（conductivity）是衡量物质导电性的一个重要指标。
电导的测定在科学研究和工业生产中具有广泛的应用。
本文将介绍电导的测定方法以及其应用原理图。
二、电导测定方法电导的测定方法一般分为直接法和间接法两种。
2.1 直接法直接法是指通过测量物质导电的实际电流进行测定。
常见的直接法包括电导仪法、电导率计法等。
•电导仪法：使用电导仪测量电导率，通过电导仪的电流测量得到导电性。
•电导率计法：使用电导率计测量电导率，通过电导率计的电流测量得到导电性。
2.2 间接法间接法是指通过测量与电导相关的物理量间接推导出电导。
常见的间接法包括电阻法、电导率计探头法等。
•电阻法：通过测量物质的电阻值，利用电阻和导电性之间的关系计算得到电导。
•电导率计探头法：通过浸入样品中的电导率计探头，测量探头电导率的变化得到样品的电导。
三、电导的应用原理图3.1 水质监测电导在水质监测方面有广泛的应用。
通过测量水体的电导来判断水质的好坏、污染程度等。
电导率计是水质监测中常用的工具，它可以直接测量水体的电导率，并根据电导率的变化来评估水质情况。
3.2 土壤肥力评估电导在土壤肥力评估中也有重要的应用。
通过测量土壤的电导来判断土壤的肥力和盐碱化程度，从而指导农作物的种植和施肥。
3.3 医疗诊断电导在医疗诊断上有一定的应用。
例如，测量人体组织的电导可以评估皮肤的阻抗，进而判断皮肤的健康状况。
此外，电导还可以用于血液细胞计数和血糖监测等方面。
3.4 工业领域电导在工业领域中被广泛应用于流体的测量和控制。
例如，在化工工业中，通过测量流体电导来判断液体中是否有杂质和污染物，从而进行相应的处理和控制。
四、总结电导的测定和应用是现代科学研究和工业生产中重要的一环。
通过直接法和间接法可以准确测定物质的电导率，并利用电导在水质监测、土壤肥力评估、医疗诊断以及工业领域等方面进行应用。
这些应用使电导成为科学研究和工业生产中不可或缺的工具之一。
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E2
4-electrode cell
U
Current supply via E1 and E2. Electrodes E3 and E4 measure the loss of voltage
along d. A measure of the
resistance or conductivity
is the amount of the supplied
current.
பைடு நூலகம்E1
E2
E3 d E4
Influences on conductivity: •Charge per ion •Degree of dissociation: available amount of charges •Concentration: absolute number of charges, interaction of ions •Temperature: see below •Polarization: Depends on concentration, results in wrong measurements because of ionic interaction on the surface of the electrode (Helmholtz´double layer): The measured value is less than the real one. Measure: High-frequency voltage, non-polarizing materials (stainless steel, graphite etc.) •Viscosity: influences movability of ions
A
K
l A
Electrolytic conductance:
k GK
k [W-1 m-1]=[S/m]
Examples of low conductivity (µS/cm)
0,055
1
Pure water
10
100
1000
Water for pharmaceutical purposes Ion exchanger
•4-electrode cell: Middle-range and high-range conductivity up to 2 S/cm.
2-cell electrode
E1
Amount of the voltage between the two plates depends on the conductivity of the solution
Influences on conductivity: •Chemical reactions: unpredictable behavior •Impedance: Effect at very low conductivity by cables and meter electronics
Temperature coefficient: Temperature dependence of conductivity:
Principles of Measuring
Liquids with dissolved ions are conductors
e- + cathode
- eanode
Ohm´s Law
Resistance:
R
U I
[Ohm; Ω]
Conductance:
G
1 R
[Siemens; S]
Volume resistivity: Cell factor/cell constant K l
•Linear compensation: solutions of salts, acids and bases •Non-linear compensation for natural waters (EN 27888) •Non-linear compensation for pure water •Non-linear compensation for special liquids (user-defined) •Without compensation: USP 29
KCl K Cl
Electrolytic conductivity κ depends on concentration c and the molar conductivity λ:
κ=λ.C
λ is the sum of ionic movability I+/- of anions and cations (valid only for strongly diluted solutions). Else: Square root rule of Kohlrausch
Drinking water
desalination
Medium and high conductivity in aqueous solutions (mS/cm)
1
10
100
1000
sewage food
acid, base
Probes
•2-electrode cell: Designed for use in low conducting liquids, different shapes of electrodes (plates, concentric pipes), range between 0.0001 µS/cm and 200 µS/cm.
Conductivity
Introduction •More than 100 years old measuring technique •Sum parameter •Substances with strong polar or ionic bonding dissolve in water to ions („electrolytic dissociation“)