实验室电导率仪的测量方法有直流测量法及交流测量法,并且以后者为主,目前,交流电导测量法所使用的传感器主要有两电极和四电极。
两电极测量原理如图1所示,电导率的测量过程中,两电极间加上恒定振幅的电压信号,电极上流经一定的电流Ix,电流大小取决于溶液中所含离子的数量、离子的电荷数及迁移率,被测介质的电导率与运算放大器的输出电压成正比。实际上,这种测量方法在测量低电阻(＜1kΩ),如果采用的交流测量信号频率过低,则由于测量电源含有一定的直流分量,会产生极化效应。
因此对低电阻即高电导率测量应该采用较高的测量频率,使电极表面的氧化和还原反应迅速交替进行,以减少或消除极化效应对电导测量带来的误差。而在测量低电导率即高电阻时,由于电导池电容的影响,导致测量的交流信号频率不能过高,否则容抗也将给测量带来较大的误差。
一般两电极交流电导测量的信号源频率高频为1kHz~3kHz,低频为50Hz~150Hz。这种两电极技术测量过程中,电极既是电流电极,又是电压电极。实际上,只要电极上有电流流过,溶液与电极的接触面上就会产生极化电压,使测量产生一定的误差。消除极化电压影响的主要措施是使电流尽量小,接近于零。四电极技术正是应用这一论点设计的。
四电极法测量的原理如图2所示,其中b、b'为电流电极,a、a'为电压电极,G为正弦波信号电压发生器。由于集成运放A的输入阻抗足够高,所以流经电压电极a、a'的电流近似为零,这样就使得测量电极a、a'上就不会产生极化电压,从而消除了极化电压对测量的影响。
