[发明专利]一种溶液和高温熔体电导率的绝对测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及溶液和高温熔体电导率测量技术，特别涉及一种溶液和高温熔体电导率的绝对测量方法及装置。

背景技术

溶液和高温熔体电导率的测量有“相对测量法”和“绝对测量法”之分：直接测量电导池的几何尺寸进而得到电导池常数的称为绝对测量法；利用已精确测得电导率的某种溶液或高温熔体作为标准熔体，间接求得（或标定、校正）电导池常数的称为相对测量法。

绝对测量方法可以完全排除电极极化、边缘效应的影响，而且由于直接溯源到基本物理量,所以有较高的测量精度。 但由于绝对测量法对测试环境和实际操作均有严格要求，操作也较复杂，所以在普通应用场合很少采用，目前主要用于国家的溶液电导率基准测量。

文献 “溶液电导率的绝对测量方法”中介绍了一种溶液电导率绝对测量法，其所用电导池为中间管段可拆装的JONES型电导池，中间管段经过精密加工，其长度和内径可精密测量，中间管段可通过两端的密封接口接入测试系统；测试溶液电导率的方法为：首先不安装中间管段，测量系统管路内溶液电阻                                                ；然后拆开测试管路，放出溶液，安装好中间管段，再重新注入溶液，再次测量包含有中间管段的系统管路内的溶液电阻，两次测量结果的差值即为中间管段内的溶液电阻。由上述的测试过程可见，用绝对测量法测量溶液电导率的操作过程是比较复杂的，而且要有严格的操作要求相配合。

基于上述原因，在普通应用场合，溶液和高温熔体电导率的测量多采用相对测量法，尤其在一些无法直接测量电导池几何尺寸的场合，比如导电通路复杂、高温环境等，均采用相对测量法。高温熔体电导率的测量至今未见采用绝对测量法的报道，主要原因之一是电导池在高温下膨胀变形，而且高温下电导池几何尺寸难以直接测量；例如用经典的“毛细管法”测量高温熔盐电导率时，为得到电导池在高温膨胀变形后的电导池常数，需要选择合适的标准物质在测试温度附近标定电导池常数；用传统的“四电极法”测量高温熔体电导率时，也需要用标准物质在测试温度附近标定电导池常数。

连续改变电导池常数法，也称为“CVCC”法，也是采用毛细管电导池，测试电极在毛细管内连续移动使电导池常数连续改变，在这个过程中测出不同电导池长度时的电路电阻，然后根据总电阻相对于电导池长度的斜率变化值确定熔体电导率。这种方法需要标定的是毛细管电导池在测试温度附近的截面积，所以也属于相对测量法。

以上各方法均有操作复杂、易受干扰等缺点，因此开发一种简单可靠的绝对测量方法是目前急需解决的问题。

发明内容

针对现有溶液和高温熔体电导率测量技术上存在的上述问题，本发明提供一种溶液和高温熔体电导率的绝对测量方法及装置，可以直接测量电导池的几何尺寸，尤其是可以在高温条件下直接测量电导池常数，无需用标准物质标定电导池常数。为实现上述目的，本发明的技术方案是：采用毛细管电导池，在毛细管内待测溶液或高温熔体中设置两个测试位置，以两个测试位置之间的距离作为电导池的长度，以直接测量的毛细管的内径计算电导池的截面积，由此实现电导池常数的直接测量，进而实现对溶液或高温熔体电导率的绝对测量。

本发明的溶液和高温熔体电导率的绝对测量方法按以下步骤进行：

1、在待测量的溶液或高温熔体内固定一个或两个毛细管，毛细管与水平面垂直；将第一电极和第二电极与LCR测试仪连接；当固定一个毛细管时，将第一电极固定在电极夹具上，并从毛细管的一端插入到毛细管中，将第二电极固定在毛细管另一端；当固定两个毛细管时，两个毛细管并排固定，将第一电极和第二电极固定在电极夹具上，并且分别插入两个毛细管中； 

2、当固定一个毛细管时，以第一电极所在的初始位置作为第一测量位置，通过LCR测试仪测量电阻R₁；当固定两个毛细管时，以两个电极所在的初始位置作为第一测量位置，通过LCR测试仪测量电阻R₁；

3、通过伺服系统驱动电极夹具，控制第一电极或两个电极的移动距离为l，将移动后的位置作为第二测量位置，通过LCR测试仪测量电阻R₂；当固定一个毛细管时，电极夹具带动第一电极在毛细管内的溶液或高温熔体中移动；当固定两个毛细管时，电极夹具带动两个电极在两个毛细管内的溶液或高温熔体中移动；