هدایت سنج یا کنداکتیومتر چیست؟

هدایت سنج یا کنداکتیومتر یکی از تجهیزات آزمایشگاهی  ، دستگاهی برای اندازه گیری هدایت الکتریکی در محلول است. آب مقطر یک رسانای الکتریکی ضعیف است و مواد یا نمک های حل شده در آب تعیین می کنند که محلول چقدر رسانا خواهد بود، با افزایش تعداد یون های محلول، توانایی محلول برای حمل بار الکتریکی نیز افزایش می یابد. این بار الکتریکی چیزی است که به یک رسانایی سنج اجازه می دهد تا رسانایی محلول را اندازه گیری کند.

تمام محلول های آبی تا حدی جریان الکتریکی را هدایت می کنند. اندازه گیری توانایی یک محلول در هدایت الکتریسیته “رسانایی” نامیده می شود و متقابل مقاومت (مقاومت) است. افزودن الکترولیت هایی مانند نمک ها، اسیدها یا بازها به آب خالص باعث افزایش رسانایی (و کاهش مقاومت) می شود.

هدایت سنج

یک سیستم  رسانایی را با استفاده از وسایل الکترونیکی متصل به حسگر  در محلول اندازه گیری می کند. مدار آنالایزر یک ولتاژ متناوب را روی سنسور تحت تأثیر قرار می دهد و اندازه سیگنال حاصل را اندازه گیری می کند که به طور خطی با رسانایی مرتبط است.

از آنجایی که رسانایی دارای ضریب دمایی بالایی است (به اندازه 4٪ در هر درجه سانتیگراد -)، یک سنسور دمای یکپارچه که در مدار آن گنجانده شده است، خواندن را به دمای استاندارد، معمولاً 25 درجه سانتیگراد (77 درجه فارنهایت) تنظیم می کند.

از نظر تاریخی، واحد اندازه گیری رسانایی “mho/cm” بوده است (mho معکوس ضربی اهم است). مقاومت 100 اهم در سانتی متر معادل رسانایی 1/100 mho/cm است.

واحد اندازه گیری mho/cm اکنون در صنعت با یک واحد بین المللی برابر و قابل تعویض به نام “Siemen/cm” جایگزین شده است. رسانایی معمولاً بر حسب میلیونیم زیمنس، یعنی بر حسب میکروزیمن بر سانتی متر بیان می شود. مقاومت هنوز بر حسب Megohm (M?) x cm برای آب با خلوص بالا – معمولاً از 0.1 تا 20 MΩ x cm بیان می شود.

انواع هدایت سنج یا کنداکتیومتر

هدایت سنج از نوع تماسی

سنسور رسانایی تماسی معمولاً از دو الکترود تشکیل شده است که از یکدیگر عایق هستند. الکترودها، معمولاً 316 فولاد ضد زنگ ، آلیاژ تیتانیوم- پالادیوم یا گرافیت، به طور خاص اندازه و فاصله دارند تا یک “ثابت سلولی” شناخته شده را ارائه دهند.

از نظر تئوری، ثابت سلولی 1.0 دو الکترود را توصیف می‌کند که هر کدام یک سانتی‌متر مربع مساحت دارند و یک سانتی‌متر از هم فاصله دارند.

هدایت سنج نوع بدون الکترود

سنسور رسانایی بدون الکترود با القای جریان متناوب در یک حلقه بسته محلول و اندازه‌گیری مقدار آن برای تعیین رسانایی عمل می‌کند. رسانایی سنج Torroid A را هدایت می کند که جریان متناوب را در محلول القا می کند.

این سیگنال AC در یک حلقه بسته از سوراخ سنسور و محلول اطراف جریان می یابد. Torroid B بزرگی جریان القایی را حس می کند که متناسب با رسانایی محلول است. این سیگنال در متر پردازش می شود تا قرائت مربوطه را نمایش دهد.

انواع الکترود های هدایت سنج یا کنداکتیومتر

انتخاب الکترود  مناسب برای اطمینان از اینکه محصول مناسب برای ارائه دقیق ترین قرائت ها استفاده می شود، مهم است.

ویژگی های زیر نیاز به توجه دارند:

اندازه گیری محدوده / ثابت سلول
2 قطبی یا 4 قطبی
جبران درجە حرارت
متر یا ابزار مورد استفاده (این امر کانکتور را تعیین می کند)
سازگاری مواد (مواد صفحه و مواد شفت)
نیازهای فیزیکی

محدوده اندازه گیری

به الکترودهای رسانایی ثابت سلولی داده می شود که نسبتی است بین سطح صفحات سنسور و فاصله بین آنها. محدوده به ثابت سلول بستگی دارد و می توان آن را در مشخصات هر سنسور پیدا کرد.

به عنوان یک قاعده کلی، اگر محدوده اندازه گیری کم باشد (به عنوان مثال 0-500μS)، یک ثابت سلولی پایین مطلوب است (به عنوان مثال K=0.1). برخی از حسگرها دارای یک ثابت سلولی از پیش تعریف شده هستند که روی برچسب چاپ شده است، در حالی که برخی دیگر به کالیبراسیون مشتری متکی هستند.

2 قطبی یا 4 قطبی

سنسورهای 2 قطبی اقتصادی تر و سازگارتر با طیف وسیعی از ابزارها هستند.
محدودیت ها این است که سنسورهای 2 قطبی دارای حداکثر محدوده اندازه گیری هستند و می توانند در معرض اثرات قطبی شدن قرار گیرند.
سلول های 4 قطبی کمتر در معرض خطا ناشی از قطبی شدن هستند، بنابراین دقت آنها در محدوده وسیع تری (0.1 میکرو زیمنس تا 1000 میلی زیمنس) افزایش یافته است.

جبران درجە حرارت

از آنجایی که رسانایی تحت تأثیر دما قرار می گیرد، اکثر الکترودهای رسانایی دارای سنسورهای دما هستند. به عنوان مثال PT100، PT1000، 10KΩ و 30KΩ. نوع سنسور دما به ابزار یا متری که استفاده می شود بستگی دارد. 

متر یا ابزار

پروب های هدایت سنتک را می توان با اکثر کنتورهای موجود در بازار استفاده کرد. ابزاری که استفاده می شود نوع اتصال مورد نیاز را تعیین می کند – 7 پین، 8 پین، BNC، موز، نمونه هایی از کانکتورهایی هستند که ممکن است برای اطمینان از سازگاری با ابزار شما مورد نیاز باشد. سنسورها همچنین می توانند با انتهای تمیز و تمیز ارائه شوند که به مشتریان امکان می دهد دوشاخه یا سیم سخت خود را به ابزار متصل کنند. در این صورت، ما می توانیم در صورت درخواست، نمودارهای سیم کشی را ارائه دهیم.

مواد 

مواد ورق بسته به کاربرد متفاوت است. کربن برای نمونه هایی استفاده می شود که باعث می شود الکترود به راحتی کثیف شود، زیرا کربن به راحتی با یک برس کوچک تمیز می شود. کربن همچنین گزینه قوی تری است و اغلب برای کاربردهای صنعتی استفاده می شود.

صفحات پلاتین سطوح خوبی از دقت و تکرارپذیری را ارائه می دهند. با این حال، تمیز کردن صفحات دشوارتر است. خراش روی صفحات پلاتین می تواند باعث ایجاد خطا در اندازه گیری شود، اما در صورت لزوم می توان آنها را دوباره روکش کرد. ما طیف وسیعی از مواد ورق را برای کاربردهای مختلف، از جمله پلاتین، گرافیت/کربن و فولاد ضد زنگ ارائه می دهیم.

نیازهای فیزیکی

سنسورها در طیف گسترده ای از اشکال و اندازه ها از سطح صاف گرفته تا صنعتی در دسترس هستند، ما می توانیم شکل، قطر، طول را متناسب با هر کاربردی سفارشی کنیم. اگر حجم نمونه کمی دارید، ما طرح‌های ریز داریم که امکان عمق غوطه‌وری کوچک یا الکترودهای هدایت سلول جریان را فراهم می‌کند. ما همچنین می توانیم طول کابل را سفارشی کنیم.

ملاحظات دما و فشار

برخی از کاربردها نیاز به الکترودهایی دارند که به دماها یا فشارهای خاصی درجه بندی می شوند. سنسورهای درجه حرارت و فشار بالاتر اغلب با رزوه‌هایی تعبیه می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که در جای خود ثابت می‌شوند و به گونه‌ای ساخته می‌شوند که اطمینان حاصل شود که درزگیرها و مواد می‌توانند در برابر شرایط ذکر شده در مشخصات محصول مقاومت کنند.

توصیه های کاربردی هدایت سنج یا کنداکتیومتر

اندازه‌گیری رسانایی بخش مهمی از فرآیندهای نظارت و کیفیت است – می‌تواند اطلاعات مفیدی در مورد غلظت شیمیایی یک نمونه ارائه دهد. اغلب لازم است بدانیم که آیا به آستانه خاصی از یون رسیده است یا یک منبع آب آلوده شده است، به ویژه در کاربردهای صنعتی و محیطی.

برنامه های کاربردی که معمولا استفاده می شود عبارتند از:

آب با خلوص بالا: آب تصفیه شده در بسیاری از کاربردها مانند آزمایشگاه ها، لوازم آرایشی و بهداشتی، داروسازی و صنایع غذایی استفاده می شود و با اندازه گیری هدایت کنترل می شود.

محیطی: تغییرات قابل توجه (معمولاً افزایش) در رسانایی ممکن است نشان دهنده این باشد که تخلیه یا منبع اختلال دیگری وضعیت نسبی یا سلامت بدن آب و زندگی گیاهی و جانوری مرتبط با آن را کاهش داده است.

کشاورزی: ​​اندازه گیری هدایت خاک به طور گسترده ای در کشاورزی استفاده می شود. با خواص مختلف خاک، مانند بافت خاک و ظرفیت نگهداری آب همبستگی دارد. همچنین می تواند برای “مدیریت لقاح دقیق” استفاده شود.

صنعتی: اندازه گیری رسانایی برای تعیین اثربخشی فرآیندهای تصفیه آب در جلوگیری از خوردگی در تجهیزات کارخانه و در تشخیص نشت استفاده می شود. هنگامی که تمیز کردن در محل در تجهیزات فرآیند استفاده می شود، مهم است که بدانید که مقادیر مناسبی از محلول های تمیز کننده استفاده می شود و این محلول ها قبل از اجرای پردازش بعدی کاملاً حذف شده اند. اندازه گیری رسانایی می تواند به تأیید این فرآیندها کمک کند. اندازه گیری رسانایی در فرآوری های شیمیایی و تولید مواد غذایی و نوشیدنی استفاده می شود. رسانایی برای تعیین اثربخشی نمک‌زدایی استفاده می‌شود.

داروسازی: کیفیت آب با تصفیه بالا برای صنعت داروسازی بسیار مهم است و اندازه گیری هدایت پذیری پذیرفته شده ترین روش کنترل کیفیت است.

هدایت سنج یا کنداکتیومتر چه چیزی را اندازه گیری می کند؟

کنداکتیومتربه ما اجازه می دهد تا سطح رسانایی را در محلول ها اندازه گیری کنیم. رسانایی توانایی مواد (محلول ها، فلزات یا گازها) برای عبور جریان الکتریکی است. در حالی که همه مواد دارای توانایی عبور جریان الکتریکی هستند، درجه چنین توانایی می تواند متفاوت باشد.

موادی که محلول های آبی رسانا دارند الکترولیت نامیده می شوند. این الکترولیت ها وقتی در آب حل می شوند قادر به تجزیه به یون ها هستند و در نتیجه یون های آزاد در محلول ایجاد می کنند.

اسیدها، بازها و نمک ها نمونه هایی از الکترولیت ها هستند. موادی که محلول‌های آبی غیر رسانا دارند، غیرالکترولیت نامیده می‌شوند. این مواد اغلب از پیوندهای کووالانسی تشکیل شده اند و به عنوان مثال می توان به ترکیبات حاوی کربن، چربی و قند اشاره کرد.

محلول هایی با غلظت یون های بالا رسانایی بالایی از خود نشان می دهند. از سوی دیگر، محلول‌هایی با غلظت کم یون‌ها منجر به خواندن رسانایی کمی می‌شوند. چند عاملی که بر اندازه‌گیری رسانایی تأثیر می‌گذارند دما، غلظت یون‌ها و ماهیت یون‌های موجود در محلول هستند.

 ماده غیر الکترولیت، اتانول، یون های آزاد در محلول تولید نمی کند و بنابراین نمی تواند الکتریسیته را هدایت کند. کلرید پتاسیم (KCl) یک الکترولیت قوی است که به طور کامل در آب یونیزه می شود، بنابراین دارای رسانایی بالایی است. اسید استیک یک الکترولیت ضعیف است که به طور کامل در آب یونیزه نمی شود و مقدار کمی الکتریسیته را هدایت می کند.