Juhtivuse mõõtmine juhtivusmõõturiga

Elektrijuhtivus (juhtivus) – mis see on?

Juhtivus (ɣ) väljendab seda, kui hästi materjal elektrit juhib. Veele omast elektrijuhtivust (tuntud ka kui vee elektrijuhtivus või vee juhtivus) võib seega määratleda kui vee võimet elektrit juhtida.

Ioonid või elektronid? Veetakistus

Metallide puhul põhjustab voolu voolamist elektronide liikumine. Vesilahustes võtavad laengu transportimise üle ioonid, mis tekivad soolade, hapete või aluste lahustumisel. Juhtivus sõltub olemasolevate ioonide arvust – mida rohkem neid molekule vedelikus on, seda paremini see elektrit juhib.

Juhtivuse mõõtmine

Seade tekitab mõõdetavas lahuses elektrilise pinge. Seejärel voolab läbi lahuse vool, mille suurus sõltub juhtivusest. Sõltuvalt meetodist või rakendusest hoiab seade kas (1) pinge konstantsena ja registreerib voolu muutuse või (2) hoiab voolu konstantsena ja hindab pinge muutust

Ohmi seadus ja vee juhtivus

Mõlemad meetodid põhinevad Ohmi seadusel. Püsiva pinge korral suureneb vool proportsionaalselt juhtivusega. Seevastu püsiva voolu korral väheneb pinge juhtivuse suurenemisel.

Ohmi seadusest järeldub, et juhtivuse mõõtmine on tegelikult takistuse mõõtmine. Seetõttu saadakse juhtivuse väärtus I/U takistuse väärtuse pöördväärtusena.

Polarisatsioon ja elektrijuhtivus

Elektroodide vaheline elektrivool sõltub mõõdetavas lahuses olevate ioonide liikumisest. Juhtivuse mõõtmise ajal liiguvad ioonid igal hetkel vastupidise laenguga elektroodi suunas. Iga ioon, mis jõuab ühe elektroodi pinnale, tasakaalustab osa elektroodide vahelisest pingest. Kuna ioon ei ole enam liikuv, takistab ta voolu liikumist.

Seda efekti (polarisatsiooni) saab tasakaalustada vahelduvpingega. Polarisatsiooni pideva pöördumise tõttu jõuab elektroodideni vaid väike hulk ioone ja seda vaid lühikese aja jooksul. Mida rohkem ioone lahus sisaldab, st mida suurem on selle juhtivus, seda kõrgemat sagedust peab seade kasutama, et vältida elektroodide polarisatsiooni.

Elektrolüütiline juhtivus – millest see sõltub?

Vee juhtivust mõjutavad:

• lisandite kogus – mida rohkem lisandeid vedelikus on, seda suurem on juhtivus. Puhas vesi on peaaegu mittejuhtiv.

• temperatuur – mõõtmise õigsuse tagamiseks peab lahuse temperatuur olema teada, kuna juhtivus sõltub tugevalt temperatuurist. Temperatuuri tõus 1 °C võrra suurendab ioonide liikuvust ja seega ka juhtivust umbes 2% võrra kraanivee puhul ning umbes 6% võrra kõrge puhtusastmega vee puhul. Temperatuuri saab mõõta automaatselt temperatuurianduri abil (nt Pt 100 või Pt 1000) või kasutaja võib selle käsitsi seadistada (temperatuuri kompenseerimine).

Mõõtmise sihtmärgid

2-elektroodiline juhtivusandur

Kaheelektroodilised mõõtmisrakud on juhtivusmõõtmisrakkude lihtsaim konstruktsioon. Need koosnevad kahest elektroodist ja mõlemat elektroodi kinnitavast ümbrisest. Elektroodide vahele rakendatakse konstantset vahelduvpinget. Mõõtesignaaliks on mõõdetava lahuse kaudu voolav vool.

Kaheelektroodilised mõõtmisandurid on tööstuslikeks mõõtmisteks täiesti piisavad. Elektroodipinna tüüp, pindala ja omadused sõltuvad konkreetsest rakendusest, milleks andurit kasutatakse.

4-elektroodiline juhtivusmõõteseade

4-elektroodilistel mõõteseadmetel on kaks elektroodipaari. Üks paar mõõdab voolu, teine mõõdetavale lahusele rakendatavat pinget. Nende eeliseks on madal tundlikkus takistuse häirete suhtes, mida põhjustavad näiteks pikad ühendusjuhtmed, lisandid või polarisatsioon. See toob kaasa madalad näidud, kuna need vähendavad pinget, mida elektroodid mõõdetavale juhtivusele rakendavad. Teine elektroodipaar määrab mõõdetava lahuse juhtivuse põhjal pinge. Seade suudab võtta arvesse takistuse põhjustatud häireid elektroonilise korrigeerimise abil, mis põhineb kahe elektroodipaari mõõdetud voolu- ja pingeväärtustel.

Juhtivuse rakendused

Konduktomeetriat kasutatakse mitmesugustes rakendustes. Juhtivuse mõõtmine on oluline muu hulgas tööstuses ja keskkonnakaitses. Sõltuvalt rakendusest võib mõõtmine toimuda laboris, kohapeal käsimõõturiga või pidevalt, näiteks protsessikeskkonnas.

Elektrolüütilist juhtivust mõõdetakse näiteks järgmistes kohtades:

• reoveepuhastites

• tsingitehastes

• joogipudelite täitmisettevõtetes

• ravimite tootmises

• elektrijaamad

• veetöötlusjaamad.

Elektrijuhtivus on oluline vahend erinevat tüüpi vee (sh puhas destilleeritud või deioniseeritud vesi, joogivesi, looduslik vesi, protsessivesi või keemiline veekvaliteet) ja muude lahustite, nagu lahustunud tahkete ainete koguhulga, seireks. Kasutage madala juhtivusega mõõtmisteks andurit madala elemendikonstandiga (0,01–0,1 cm⁻¹) ning keskmise ja kõrge juhtivusega mõõtmisteks andurit kõrge elemendikonstandiga (0,5–1,0 cm⁻¹).

JUMO juhtivusandurid

Õige juhtivusanduri valik on otsustav tegur täpsete ja usaldusväärsete tulemuste saamisel. JUMO pakub tippklassi vee juhtivusandureid – 2 või 4 elektroodiga ning digitaalsete liidestega, nagu JUMO digiLine või IO-Link. Tutvuge meie juhtivusmõõtjatega ja veenduge ise!