電導(dǎo)率儀通用技術(shù)要求
工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀相比于實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀來(lái)說(shuō)，有以下幾個(gè)特點(diǎn):
1、按鍵少
工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀一般來(lái)說(shuō)只有幾個(gè)按鍵，而且同一個(gè)按鍵的長(zhǎng)按與短按均有不同效果，因此對(duì)于功能按鍵的檢測(cè)尤為重要。
2、操作程序復(fù)雜
實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀操作比較簡(jiǎn)單，有些實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀無(wú)需說(shuō)明書(shū)指引即可直接進(jìn)行操作測(cè)量。工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀雖然按鍵少，但功能復(fù)雜，有些電導(dǎo)率儀操作子目錄竟達(dá)10多項(xiàng)，對(duì)儀器進(jìn)行充分熟練的操作是十分必要的，以免誤操作引起流水線(xiàn)的全面停產(chǎn)。因此，配備該型號(hào)的工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀說(shuō)明書(shū)也必不可少。
3、接線(xiàn)亂
工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀背后的接線(xiàn)通常比實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀復(fù)雜得多，一般實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀的背后接線(xiàn)為一個(gè)三芯的電極插口、一個(gè)溫度插口和一個(gè)電源插入接口。而工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀一般僅電極接線(xiàn)口就有4-5個(gè)接入端子，溫度一般來(lái)說(shuō)也有2個(gè)接入端子，還有電源2-3個(gè)接入端子和輸出電流2個(gè)輸出端子，相對(duì)來(lái)說(shuō)極為復(fù)雜。因此，必須對(duì)工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀的接線(xiàn)進(jìn)行檢查和記錄，以免校準(zhǔn)完成后無(wú)法恢復(fù)導(dǎo)致不必要的麻煩。
4、電源危險(xiǎn)
工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀接入電源一般來(lái)說(shuō)有兩種類(lèi)型：一種為24V直流輸入；另一種為220V交流輸入，因此相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀僅在9V直流輸入下工作的情況，工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀更具危險(xiǎn)性，有必要對(duì)工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀的電源連接進(jìn)行檢查，以防觸電事故。
5、傳感器雜亂
實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀一般為鉑黑電極和光亮電極，而工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀的傳感器型號(hào)非常雜亂，有電極式傳感器、電感式傳感器和超聲波式傳感器。而對(duì)于電極式傳感器，根據(jù)用途還分為純水用的不銹鋼傳感器，一般測(cè)量用的普通傳感器。根據(jù)性質(zhì)還分為兩電極傳感器和四電極傳感器，而對(duì)于不同類(lèi)型液體的測(cè)量，選擇合適的傳感器對(duì)于溶液電導(dǎo)率測(cè)量起著十分重要的作用。
電導(dǎo)率儀電子單元部分校準(zhǔn)
電子單元部分的校準(zhǔn)是通過(guò)溶液電導(dǎo)模擬裝置對(duì)工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀的電子單元的計(jì)量性能測(cè)試的校準(zhǔn)方法。一般分為電子單元的引用誤差、電子單元的重復(fù)性、電導(dǎo)池常數(shù)示值誤差和溫度系數(shù)誤差。但是，針對(duì)工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀的電子單元部分的校準(zhǔn)，有以下特殊情況需要說(shuō)明。
1、有些工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀不可以對(duì)電子單元部分進(jìn)行校準(zhǔn)
以下情況是無(wú)法對(duì)工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀的電子單元部分進(jìn)行校準(zhǔn)的。
①電導(dǎo)率傳感器信號(hào)通過(guò)USB或者網(wǎng)線(xiàn)接口接入電導(dǎo)率傳送器的工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀，無(wú)法通過(guò)正常的接線(xiàn)將電導(dǎo)率模擬信號(hào)輸入儀器，這類(lèi)儀器典型的型號(hào)有梅特勒托利多的M800。
②電導(dǎo)率傳感器為電感式電導(dǎo)率傳感器的工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀。電感式電導(dǎo)率傳感器是采用原級(jí)和次級(jí)兩個(gè)磁環(huán)繞組并列安裝在同一軸線(xiàn)上，測(cè)量時(shí)原級(jí)繞組通過(guò)產(chǎn)生交變電流，同時(shí)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，交變磁場(chǎng)又使次級(jí)繞組產(chǎn)生交變電勢(shì)。這類(lèi)儀器典型為E+H的CLM223-CD型號(hào)的機(jī)器。
③上述講了有些工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀接線(xiàn)比較復(fù)雜，甚至有15個(gè)接線(xiàn)端子，接入十幾根連接線(xiàn)的，這些傳感器的連接線(xiàn)很難分辨哪幾個(gè)端子為電導(dǎo)率模擬信號(hào)輸入和溫度模擬信號(hào)輸入。
2、校準(zhǔn)電子單元引用誤差時(shí)，需選用合適的電導(dǎo)池常數(shù)值
工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀一般來(lái)說(shuō)有好幾種不同的電導(dǎo)池常數(shù)數(shù)量級(jí)，一般有0.01等、0.1等、1等、10等，有部分型號(hào)還有0.05等、0.5等規(guī)格。針對(duì)不同型號(hào)的儀器，根據(jù)不同測(cè)量范圍，需要選用合適的電導(dǎo)池常數(shù)。例如，針對(duì)+GF+的3-8850-1P，如果測(cè)量的是電阻率儀，需選用0.01等的電導(dǎo)池常數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。如果選用1等的電導(dǎo)池常數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，會(huì)產(chǎn)生極大的偏差。如果選用的是2000μs/cm左右的電導(dǎo)率儀，那么應(yīng)該選用1等的電導(dǎo)池常數(shù)。如果選用0.01等的電導(dǎo)池常數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，也會(huì)產(chǎn)生極大偏差。
3、校準(zhǔn)電子單元引用誤差時(shí)，需要注意該電導(dǎo)率儀的量程范圍，選擇合適的校準(zhǔn)點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀的量程范圍一般為0～20μS/cm、0～200μS/cm、0～2000μS/cm、0～20mS/cm等4擋。一般來(lái)說(shuō)計(jì)算也比較方便。而工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀實(shí)際情況會(huì)有不同的量程范圍，有些儀器只有0～2000μS/cm這一擋，換句話(huà)說(shuō)如果輸入160μS/cm的信號(hào)，該儀器只顯示159μS/cm而不是159.0μS/cm，儀器不會(huì)自動(dòng)換擋，那么計(jì)算時(shí)只能采取2000μS/cm為滿(mǎn)量程，而且這類(lèi)儀器不適合測(cè)量純水等低電導(dǎo)率溶液。可以根據(jù)用戶(hù)實(shí)際使用情況選擇合適的校準(zhǔn)點(diǎn)，而不是在該量程范圍內(nèi)分散分布。特別要注意的是，工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀類(lèi)型中的工業(yè)控制用電阻率儀，其滿(mǎn)量程范圍為18.2MΩ·cm，而不是通常意義上認(rèn)為的20MΩ·cm。因?yàn)榧兯碾妼?dǎo)率的極限值為5.4911×10-9μS/cm，相當(dāng)于18.2MΩ·cm。工業(yè)控制用電阻率儀的校準(zhǔn)點(diǎn)的選擇，也應(yīng)根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際使用情況選擇合適的校準(zhǔn)點(diǎn)。根據(jù)JJG376-2007中每個(gè)量程至少應(yīng)選擇3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的要求，針對(duì)工業(yè)控制用電阻率儀建議選擇6～9個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。工業(yè)控制用電阻率儀只有1個(gè)量程，如果僅選擇3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量無(wú)法客觀(guān)評(píng)價(jià)該儀器的性能，而且一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)控制用電阻率儀是用于測(cè)純水的，所以建議10MΩ·cm以上盡可能多做幾個(gè)點(diǎn)，以滿(mǎn)足客戶(hù)需要。
4、校準(zhǔn)電子單元引用誤差時(shí)，需要注意該電導(dǎo)率儀的溫度系數(shù)的實(shí)際補(bǔ)償情況
實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀一般為線(xiàn)性補(bǔ)償，一般補(bǔ)償系數(shù)為2%，而對(duì)于工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀的溫度補(bǔ)償，分為多種方式，一般分為線(xiàn)性和非線(xiàn)性。其中非線(xiàn)性可以分為乙二醇補(bǔ)償法、陽(yáng)離子補(bǔ)償法、乙醇補(bǔ)償法、氨水補(bǔ)償法和Light84補(bǔ)償法等，而這些非線(xiàn)性補(bǔ)償是無(wú)法進(jìn)行校準(zhǔn)的。對(duì)于溫度補(bǔ)償，實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀補(bǔ)償值一般為25℃，而對(duì)于工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀，其補(bǔ)償溫度值各不相同，可補(bǔ)償?shù)?0℃、20℃、25℃和18℃，以適應(yīng)不同工業(yè)控制環(huán)境下的溫度補(bǔ)償要求。因此，對(duì)于特殊類(lèi)型的溫度補(bǔ)償應(yīng)該予以免檢。
儀器配套部分校準(zhǔn)
1、校準(zhǔn)儀器配套部分時(shí)，應(yīng)考慮到儀器的實(shí)際使用情況，選擇合適的電導(dǎo)池常數(shù)校準(zhǔn)方法
對(duì)于用于工業(yè)控制純水用電導(dǎo)率儀，由于純水或高純水只能在封閉管道內(nèi)流動(dòng)測(cè)量，一旦露置，二氧化碳溶入其中，會(huì)使電導(dǎo)率值發(fā)生很大變化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離其真實(shí)值。所以其校準(zhǔn)方法有待于探討，一般分為兩種校準(zhǔn)方法: 一種為低電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)溶液一點(diǎn)校準(zhǔn)法，一般采用100μS/cm、84μS/cm、10μS/cm或5μS/cm的低電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行1點(diǎn)校準(zhǔn)，以確定電導(dǎo)池常數(shù)。上述100μS/cm和84μS/cm相對(duì)于二氧化碳溶入水中所產(chǎn)生的電導(dǎo)率值變化來(lái)說(shuō)相對(duì)穩(wěn)定，而10μS/cm和5μS/cm的低電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)溶液，一般采用丙醇、水和氯化鉀配制而成，也抑制了二氧化碳溶入溶液的進(jìn)程，所以其電導(dǎo)率值也相對(duì)穩(wěn)定。采用此方法校準(zhǔn)，相對(duì)于JJG376-2007中推薦的方法，可能產(chǎn)生較大測(cè)量不確定度，其極化效應(yīng)也將增加。第二種為電導(dǎo)池常數(shù)傳遞方式。通過(guò)一個(gè)已經(jīng)溯源至更上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)并確定電導(dǎo)池常數(shù)的電導(dǎo)率傳感電極，通過(guò)流通池隔絕空氣，用待確定電導(dǎo)池常數(shù)的電導(dǎo)率傳感電極和已確定電導(dǎo)池常數(shù)的電導(dǎo)率傳感電極測(cè)量同一個(gè)液體，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出待確定的電導(dǎo)池常數(shù)，但其測(cè)量不確定度無(wú)法很客觀(guān)地評(píng)定。
電感式工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀的校準(zhǔn)方法也有一定特殊性。因?yàn)殡姼惺焦I(yè)控制用電導(dǎo)率儀一般適用于高電導(dǎo)率液體，有些量程高達(dá)2000mS/cm，所以如果用146.5μS/cm和1408.3μS/cm的電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)就明顯不合適，推薦使用12.85mS/cm和111.31mS/cm的電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校準(zhǔn)。
2、校準(zhǔn)儀器配套部分時(shí)，應(yīng)考慮到儀器的實(shí)際使用情況，選擇合適的測(cè)量溶液進(jìn)行儀器引用誤差和儀器重復(fù)性的校準(zhǔn)
根據(jù)JJG376-2007中對(duì)儀器引用誤差的測(cè)試方法，是調(diào)節(jié)電導(dǎo)池常數(shù)，其他設(shè)置不變，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液1和2，重復(fù)操作并測(cè)量3次，平均值為測(cè)量結(jié)果，計(jì)算引用誤差。所以，針對(duì)用于工業(yè)控制純水用電導(dǎo)率儀，建議采用比較低的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)量。而針對(duì)電感式工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀，建議采用比較高的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)量，這樣更接近于實(shí)際測(cè)量溶液，能更加客觀(guān)準(zhǔn)確地進(jìn)行評(píng)價(jià)。
3、校準(zhǔn)儀器配套部分時(shí)，建議增加儀器穩(wěn)定性項(xiàng)目的校準(zhǔn)
工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室電導(dǎo)率儀來(lái)說(shuō)，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性也極為重視。
4、校準(zhǔn)儀器配套部分時(shí)，建議增加對(duì)儀器輸出部分項(xiàng)目的校準(zhǔn)
工業(yè)控制用電導(dǎo)率儀一般在流水線(xiàn)上安裝，其數(shù)據(jù)顯示方式一般為兩種并用，即儀器屏幕上的顯示值和儀器輸出電流的大小的測(cè)量反映在中央控制系統(tǒng)的測(cè)量值。一般來(lái)說(shuō)現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)儀表比較多，所以監(jiān)測(cè)工人一般在中央控制室監(jiān)測(cè)儀表的情況，以判斷流水線(xiàn)是否正常運(yùn)作，所以對(duì)儀器輸出部分項(xiàng)目的校準(zhǔn)也非常重要，以免出現(xiàn)儀器顯示正確，而因?yàn)檩敵霾糠止收隙鸩槐匾穆闊?/span>
作者：傅家樂(lè)(上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院)
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