1. Вимірювання концентрації розчинів кондуметричним методом

Кондуктометричний метод ґрунтується на використанні резистивних електролітичних перетворювачів і широко застосовується для вимірювання:

• концентрації солей, лугів та кислот у водних або інших електропровідних розчинах (концентратоміри, солеміри);

• концентрації газів за зміною електропровідності розчину в разі поглинання ним проби аналізованого газу (газоаналізатори);

• вологості в твердих тілах, рідинах і газоподібних середовищах (вологоміри).

Електродні кондуктометричні концентратоміри. Чутливий елемент цих вимірювачів - електродна комірка (рис. 6), що складається з двох електродів, розміщених у контрольованій рідині на деякій відстані один від одного. Електродна комірка характеризується електричним опором R = 1 / (σ К), де К - константа електродної комірки, яка залежить від площі поверхні електродів, їх конфігурації та відстані між ними, а також характеру розподілу силових ліній у міжелектродному просторі комірки і визначається експериментально.

Рисунок 6 - Схема двохелектродної електролітичної комірки

Вимірювальну схему промислового кондуктометричного концєнтратоміра для вимірювання концентрації проточної рідини зображено на рис. 7.

Рисунок 7 - Схема промислового кондуктометричного концентратоміра.

Чутливий елемент концентратоміра - резистивний електрохімічний перетворювач, виконаний у вигляді двох плоскопаралельних пластин, поміщених у досліджуваний розчин. Перетворювач увімкнено в одне з плечей автоматичного моста змінного струму. Резистори R₄, R₀, R₁, R₂, що утворюють інші троє плечей моста, виготовлені з манганінового дроту. Для зменшення температурної похибки паралельно до плеча R₄ вмикають терморезистор R₁ поміщений у досліджуваний розчин.

Безелектродні кондуктометричні концентратоміри. Для аналізу агресивних розчинів використовують безконтактні кондуктометричні концентратоміри, перевагою яких є відсутність електродів, які могли б поляризуватись або забруднюватись. Це підвищує надійність і точність безконтактних концентратомірів.

Низькочастотні кондуктометричні концентратоміри містять замкнений рідинний виток у вигляді трубки з діелектричного матеріалу, заповненої контрольованим розчином, який безперервно протікає через виток (рис. 8, а). Іззовні на трубку намотано обмотки двох трансформаторів: збуджувального Тр₁ та вимірювального Тр₂. Замкнений рідинний виток (опором R) виконує роль вторинної обмотки трансформатора Тр₁ та первинної обмотки трансформатора Тр₂, їх коефіцієнти трансформації відповідно К₁ та К₂ (рис. 8, б).

Рисунок 8 - Спрощена (а) та електрична еквівалентна (5) схеми низькочастотного кондуктометричного концентратоміра: 1 - рідинний виток.

Якщо напруга живлення, що подається на первинну обмотку трансформатора, незмінна, то сила струму, який індукується у рідинному витку магнітним полем трансформатора, визначається електропровідністю рідини, котра залежить від концентрації розчиненої речовини.

Схему промислового безконтактного кондуктометричного концентратоміра, у якому первинний трансформаторний безелектродний перетворювач складається із силового Тр₁ та вимірювального Тр₂ трансформаторів, первинна, та вимірювальна обмотки яких індуктивно зв'язані між собою короткозамкненим витком у вигляді виготовленої з діелектрика трубки, через яку протікає досліджувана рідина, показано на рис. 9.

Під дією змінного магнітного потоку Ф₁ що створюється струмом в обмотці ω₁ у рідині індукується ЕРС, яка зумовлює проходження струму I_x, значення якого пропорційне питомій електропровідності досліджуваного розчину, а отже, і вимірюваній концентрації С_х. Струм І_х створює магнітний потік Ф₂ в осерді трансформатора Тр₂, індукуючи в обмотці ω₂ ЕРС е₂, значення якої також пропорційне вимірюваній концентрації.

Рисунок 9 - Схема безконтактного промислового кондуктометричного концентратоміра.

Кондуктометричні концентратоміри з проточними або заглибними ПВП забезпечують вимірювання концентрації як чистих, так і забруднених водних розчинів кислот, лугів і солей, питома електропровідність яких 1·10⁻⁴ См/м, діапазон температур контрольованого середовища 1...110 °С за термокомпенсації ±15 °С від середнього значення робочої температури. Допустимий тиск контрольованого середовища - 0,5 МПа, клас точності - 2,5.