پروب رسانایی دو الکترود

پروب رسانایی دو الکترود چیست؟

ممکن است رسانایی الکتریکی محلول مایع را با عبور جریان الکتریکی از آن اندازه گیری کنیم.

ابتدایی ترین شکل سنسور رسانایی (گاهی اوقات به عنوان سلول رسانایی نیز شناخته می شود) شامل دو الکترود فلزی است که در محلول قرار می گیرند و به مدار طراحی شده برای اندازه گیری رسانایی (G)،

مقاومت متقابل (۱/R) متصل می شوند:

کلاس

یک مشکل کلی که در اندازه گیری های الکتریکی رسانایی مایع با آن روبرو هستیم این است که مقدار رسانایی مشتق شده (G) چیز زیادی در مورد خود مایع به ما نمی گوید، زیرا این اندازه گیری

به همان اندازه بستگی به هندسه صفحات (مساحت A و فاصله جدایی d) همانطور که در فعالیت یونی محلول مایع انجام می شود.

اگر می‌خواهیم مایع را به تنهایی تجزیه و تحلیل کنیم، چیزی که واقعاً به آن نیاز داریم اندازه‌گیری رسانایی خاص (k یا رسانایی) مستقل از هندسه صفحه است.

هنگام تلاش برای تعیین کمیت مقاومت رسانای فلزی، با همین مشکل اساسی روبرو هستیم.

اگر مقاومت یک تکه سیم را به همان روشی که در تصویر قبلی برای اندازه‌گیری رسانایی مایع نشان داده شده است اندازه‌گیری کنیم، به نتیجه‌ای می‌رسیم که به همان اندازه که به طول و مساحت نمونه سیم بستگی دارد،

به مقاومت آن نیز بستگی دارد. از خود فلز:

به عبارت دیگر، مقدار محاسبه شده بر حسب اهم (از اندازه گیری های ولتاژ و جریان مستقیم) برای مقاومت این نمونه فلزی به طور کلی چیز زیادی در مورد آن نوع فلز به ما نمی گوید.

، بلکه مقاومت آن نمونه خاص سیم را به ما می گوید. برای محاسبه مقاومت ویژه (ρ یا مقاومت) فلز، باید طول نمونه (d) و سطح مقطع (A) را نیز در نظر بگیریم.

رابطه ریاضی بین رسانایی (G)، مساحت صفحه (A)، فاصله صفحه (d) و رسانایی واقعی مایع (k) در فرمول زیر بیان می شود. :

کجا،

G = رسانایی، در زیمنس (S)

k = رسانایی (رسانایی) ویژه مایع، بر حسب زیمنس بر سانتی متر (S/cm)

A = مساحت الکترود (هر کدام)، بر حسب سانتی متر مربع (cm2)

d = فاصله جداسازی الکترود، بر حسب سانتی متر (سانتی متر)

دستکاری این فرمول برای حل رسانایی (k) مایع:

واحد زیمنس بر سانتیمتر برای هدایت مایع ممکن است در ابتدا عجیب به نظر برسد، اما لازم است تمام واحدهای موجود در متغیرهای معادله را در نظر بگیرید. یک تحلیل ابعادی ساده این را ثابت می کند:

به منظور کمیت هندسه صفحه برای هر سلول خاص، سازندگان معمولاً کسر d/A را به عنوان یک مقدار واحد به نام ثابت سلول بیان می کنند که با حرف یونانی “تتا” نمادین می شود. (θ) و در واحد سانتی متر معکوس بیان می شود (cm^−۱):

جایگزین کردن ضریب d/A در فرمول رسانایی نشان می‌دهد که رسانایی حاصل ضرب ساده رسانایی اندازه‌گیری G) و ثابت سلولی است:

k = Gθ

کجا،

k = رسانایی ویژه مایع، بر حسب زیمنس بر سانتی متر (S/cm)

G = رسانایی، در زیمنس (S)

θ = ثابت سلول، بر حسب سانتی متر معکوس (cm^−۱)

عکس زیر نمونه‌ای از این نوع کاوشگر رسانایی با تماس مستقیم را نشان می‌دهد که شامل الکترودهای فولادی ضد زنگ است که با مایعی که از طریق یک لوله شیشه‌ای جریان می‌یابد تماس دارند:

سلول‌های رسانایی دو الکترودی در کاربردهای واقعی چندان کاربردی نیستند، زیرا یون‌های معدنی و فلزی که به الکترودها جذب می‌شوند، تمایل دارند الکترودها را در طول زمان “مثل” کنند و موانع عایق جامد و عایق تشکیل دهند. الکترودها در حالی که این عمل “آبکاری” ممکن است با استفاده از AC به جای DC برای تحریک مدار حسگر به طور قابل توجهی کاهش یابد، معمولا کافی نیست. با گذشت زمان، موانع رسانایی که توسط یون‌های متصل به سطوح الکترود ایجاد می‌شوند، خطاهای کالیبراسیون ایجاد می‌کنند و باعث می‌شوند دستگاه «فکر کند» مایع کمتر از آنچه که هست رسانا است.

همچنین بخوانید: اصل سنسورهای رسانایی حلقوی

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.