1.2.4.Датчики для автоматического анализа материалов

Существует несколько методов измерения, из которых наиболее распространены кондуктометрический, основан на измерении электропроводности жидкости, оптический- на законах поглощения и отражения световых лучей, электромагнитный – на измерении разности потенциалов специальных электродов в контролируемой среде.

Кондуктометрические приборы. Зависимость между удельной электропроводностью раствора , природой растворенного вещества и его концентрацией определяется законом Кольрауша:, где -удельная электропроводность , -степень диссоциации, -мольная концентрация вещества, - подвижность ионов в электрическом поле при градиенте напряжения, равном единице. Электропроводность очень чувствительна к изменению температуры. Для исключения поляризации электродов измерение проводят на переменном токе, В зависимости от метода взаимодействия с измеряемой средой кондуктометрические концентратомеры делятся на электродные и безэлектродные.

Оптические методы. Нашли широкое применение в лабораторной практике. Калориметрический метод основан на зависимости поглощения света, которое проходит через контрольный раствор, его цвета в функции концентрации. Зависимость между интенсивностью света на входе и выходе из раствора описывается:, где -молярный коэффициент гашения, l-толщина раствора, С- концентрация. Для регистрации величины I используют разные типы фотоэлементов с целью выделения спектра, который наиболее всего поглощается раствором.

Измерение состава газовых смесей. Для измерения состава газовых смесей наибольшее распространение получили газоанализаторы, которые позволяют количественно оценить содержание измеряемого компонента в газовой смеси. Тэрмокондуктометры основаны на том, когда теплопроводность вех компонентов смеси кроме анализируемой одинакова, то общая теплопроводность будет зависеть от концентрации определяемого компонента. Измерительная часть газоонализатора неуравновешенный мост, плечи которого образованы одинаковыми ячейками. Каждая ячейка- цилиндрическая камера, по оси которой натянута платиновая нить. Платиновая нить одновременно является и нагревальным элементом и термометром сопротивления. Через две ячейки пропускают анализируемый газ, две другие заполнены чистым воздухом. Если компонента нет, то мост уравновешен, когда компонент появляется мост разбалансируется

1.2.4.1 Измерение концентрации жидкости

Существует несколько методов измерения из которых самыми распространенными:

• кондуктометрический, который основан на измерении электропроводности жидкости;

• оптический – на законах поглощения и отражения световых лучей;

• электромагнитный – на измерении разницы потенциалов электродов в контролируемой среде.

Кондуктометрические приборы

Зависимость между удельной электропроводностью раствора, природы растворенного вещества и его концентрации определяется законом Кольрауша:

где - удельная электропроводность; - степень диссоциации; - мольная концентрация вещества; - соответственно движение ионов в электрическом поле при градиенте напряжения равным единице.

Зависимость удельной электропроводности некоторых электролитов от их концентраций приведена на рисунке.Электропроводность раствора очень чувствительна к изменениям температуры. При повышении температуры на один градус приводит к повышению электропроводности примерно на 2 градуса Цельсия.

Для исключения поляризации электродов измерение осуществляется на переменном токе. В зависимости от способа взаимодействия с измеряемой средой кондуктометрические концентратомеры делятся на электродный и безэлектродный.

Для жидкостей которые имеют низкую электропроводность используют высокочастотный метод измерения на конденсаторных и индуктивных ячейках. В этом случае раствор находится в емкости с диалектриком. С внешних сторон емкости установлены или обкладки конденсаторы, или катушка индуктивности.

Оптические приборы

Коллометрический метод основан на зависимости поглощения света, которое проходит через контрольный раствор, его цвета в функции концентрации. Зависимость между интенсивностью света на входе в раствор и на выходе из него описывается уравнением:

где - молярный коэффициент поглощения; - толщина раствора; - концентрация.

Для регистрации величины используют различные типы фотоэлементов с целью выделения спектра, который больше всего поглощается раствором.

При рефрактометрическом методе используется зависимость показателя приломления контролируемого раствора от его концентрации. Наиболее распространенными методами определения показателей приломления является спектрометрический и метод полного внутреннего отражения.

Спектрометрический метод основан на определении показателя приломления по углу наименьшего отклонения луча света в стеклянных призмах, которые заполнены раствором.