도전율계측기에 대해서

도전율계측기에 대해서

액체에서 전기의 전도도를 계측하는 것이다.

액체의 순도의 측정이나 액중의 전해질의 농도의 측정에 사용되며 프로세스 계측이나 환경 계측에 넓게 이용되고 있다.

일반적으로 용액의 전기전도율( 도전율)은 액중에 존재하는 이온에 의존하여 금속과 마찬가지로 옴의 법칙에 따른다.

1cm입방이 상대되는 두 면간의 전기저항을 저항률이라 하며,Ω·cm의 단위로 나타낸다.전기전도율(도전율)은 이 역수로 정의되며 단위는 S/cm이다.

현재 시판되고 있는 도전율 계측기는 원리적으로 크게 나누면 전극법과 전자유도법이 있다.

전극법으로는 2전극식과 전극표면의 오염이나 분극의 영향을 잘 받지 않는 4전극식이 있다.

전자유도법은 내식성이 뛰어나 고농도의 산이나 알칼리 측정에 적합함.도전율(전기전도율) 측정방법에 관하여 JIS K 0400 '수질-전기전도율 측정'에서 전극법, 전자유도법이 규정되어 있다.

　이하에 도전율 계측기의 측정방식, 특징을 기술한다.

​

측정방식

1.전극법

전극법은 측정액에 전극을 담가 용액저항을 측정하여 전기전도율(도전율)을 구하는 것으로 콜라우슈브리지방식으로 대표되는 옛날부터의 측정법이다.

측정액의 기준온도에서 전기전도율(도전율)로 환산하는 자동온도보상기능을 가지며 식염, 각종 전해질의 온도계수를 내장하고 있다.

또 전기전도율(도전율)과 농도의 환산테이블을 내장해 농도신호를 출력하는 농도계로도 이용되고 있다.

프로세스용이나 환경용으로 사용되는 것의 필요조건으로는 장기간 연속측정이 가능해야 하며 이를 위해서는 전극상의 오염이나 분극작용 등에 의한 오차를 피해야 한다.

그림1에 2전극식의 측정원리를 나타낸다

전원에 교류를 사용하는 것은 앞서 설명한 바와 같이 전극면에서의 분극용량 및 분극저항의 영향을 피하기 위해서이다.

이용되는 주파수는 수백수천헤르츠의 범위에 들어가는 것이 많다.

또 측정전기전도율(도전율)의 범위에 따라 전원주파수를 바꾸는 것도 있다.

교류정전압을 인가하여 흐르는 전류값에서 전기전도율(도전율)을 구하고 있는데 본래의 측정대상인 RL 이외에 오염이나 분극에 의한 RS나 CS도 측정되어 버린다.

오염이나 분극에 의한 오차를 없애기 위해 4전극식이 개발되었다.

통상 2전극식의 측정범위는 0.1μS/cm~1mS/cm이나 4전극식에서는 1~1~ 1000mS/cm의 고전기 전도율(도전율)로도 분극의 영향 없이 측정할 수 있다.

전극 C4와 C5는 내부에서 접속되어 등전위이다.

이 때문에, 액중의 노이즈의 영향을 받지 않는다.

전극C2, C3에 가해지는 전압이 일정해지도록 귀환회로에서 전류를 흘려보낸다.

이때 흐르는 전류는 전극의 셀 저항에 역비례한다.

4전극식에서는 원리적으로 측정전극인 C2, C3에 전류를 흐르지 않으므로 분극이 심한 고농도용액이라도 분극이 일어나지 않는다.

또 4전극식이 오염에 강한 이유를 다음 식으로 설명한다.

V1 ＝ (Rc'' ＋ R4) × i

V2 ＝ (Rc ＋ Rc'' ＋ R4) × i

귀환회로는 V1과 V2의 차이가 일정해지도록 작용한다.

V2 － V1 ＝ Re × i ＝ Vk

이상으로부터 i = Vk/Rc

따라서 신호전류는 오염분 저항 Rn의 영향을 받지 않고 측정전극 C2, C3간의 용액저항에 의해서만 결정된다.

검출기에는 삽입형과 유통형이 있어, 모두 기계적 강도를 충분히 고려한 구조로 되어 있다.

바디는 주로 스테인리스 스틸 및 수지 등으로 구성되며, 전극부 재질로는 스테인리스 스틸과 백금, 카본 그래파이트 등이 이용되고 있다.

전극부는 연속측정 중에 셀정수가 쉽게 변화하지 않도록 많게는 원기둥 통으로 견고하게 고정되어 있다.

 

https://www.smartinst.co.kr/