[发明专利]溶液电导率的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及溶液电导率或电阻率的测量方法，尤其涉及能完全消除电极极化以及电极极 间、电极引线的分布电容对溶液电导率或电阻率测量影响的测量方法，是精确的电导率或电 阻率测量方法。

背景技术

溶液电导率的基本测量方法是测量施加在置入溶液的电极的两端上的电压U和流过电极 的电流I，计算电极之间的电阻R＝U/I，用G＝K/R计算溶液的电导率，其中K为电极常数。 但置入溶液内的电极在通电后会产生极化，使测得的电压U实质上不是溶液本身两端的电压， 而是施加在溶液电阻串联电极极化等效电容两个虚拟电子器件上的电压，因此公式R＝U/I存 在理论误差；为了减小电极极化对测量准确度的影响，基本方法是在电极上施加正负极性对 称的交流电，但是在交流激励信号作用下，测得的电流I并不是单纯流过溶液的电流，而是 流过溶液电阻支路并联电极极间电容与电极引线电容之和支路的合流，因此使用交流激励方 法在减小电极极化影响的同时却引入了电极极间电容与电极引线电容之和对测量的影响。

中国专利号为ZL02111820.5的专利介绍了一种利用有功进行测量的方法，测量电极两端 的电压和流经电极的电流，利用公式

G＝C·∫I²dt/∫U×Idt

求得溶液电导率，该方法所提出的数学模型可以消除电极极化影响，但不能消除电极极间电 容和引线电容对测量的影响，因为从电路直接测得的电流I是流过溶液支路的电流与流过极 间电容和引线电容支路的电流之和，不是流过溶液的支路电流，因此，该专利所提出的数学 计算模型只适合于忽略极间电容和引线电容影响的高电导率测量场合，而不适合于低电导率 如接近纯水的溶液电导率测量场合。

中国专利申请号为CN200410066147.7的文件公布了一种测量方法，用两个频率的正弦信 号对电极进行激励，分别求得二个阻抗模|Za|和|Zb|，以及r＝|Za|/|Zb|，然后利用下式

g=K/(|Za|·1+r2-14-r2)]]>

求得溶液的电导率，式中K为电极常数。该方法提出的数学计算式是基于忽略电极极化影响 的电导池模型导出的，只适用于低电导率的测量场合；对于高电导率溶液，溶液电阻较小， 电极极化的等效电容影响相对较强，这种场合下该方法的测量误差较大。

中国专利申请号为CN 200610024967.9的文件公布了一种测量方法，在激励信号的半周 期内间隔1/4个周期的二时间点上测量溶液电阻或电导，当测量值相差不超过设定的界限时， 则认为测量值有效，当超过设定界限时则报警提醒更换更大电极常数的电极；该方法的本质 是采用适当电极常数的电极，使电极间溶液的电阻变大、电极极化因素影响相对变小；该方 法的缺点是，增加电极常数在降低电极极化影响程度的同时，也使电导池的阻抗变大，流过 的电流变小，使得电流测量的信躁比变差，同时也使电极的极间电容和引线电容的影响增强 而影响测量精度，说明书中的波形图没有考虑电极的极间电容和引线电容在施加方波激励信 号时会使运放出现短暂饱和状态而导致的测量信号不正确现象。

文件DE4233110A1公布的最优激励频率方法，用两个相邻的频率进行测量，如果二次结 果相差很小，则认为所用频率是合适的，否则改变频率，重新测量，直到找到最优频率，并 且得到误差估计。该测量方法在理论上存在误差，但通过找到最优频率可以控制误差范围。 其缺点是为了减小误差，找到最优频率有时会需要较长的测量时间，测试电路要求有较宽范 围频率的激励信号也使实现方案变得复杂。