常规电导率传感器的测量原理是什么？

常规电导率传感器的测量原理基于物质导电能力与离子浓度的关系，核心是通过测量溶液中离子对电流的传导能力来间接反映电导率（单位：S/m 或 μS/cm）。以下是其具体原理的详细解析：

一、基本原理：欧姆定律的应用

电导率（σ）是衡量物质导电能力的物理量，计算公式为：
σ = G × (L/A)
其中：

G 为电导（电阻的倒数，单位 S），即溶液传导电流的能力；

L/A 为电极常数（单位 m⁻¹），由电极的几何形状决定（L 为两电极间距，A 为电极面积）。

传感器通过测量溶液的电导（G），结合已知的电极常数（L/A），即可计算出电导率（σ）。

二、核心测量方式：电极法

常规电导率传感器主要采用两极式电极，其测量过程如下：

施加交变电压：向浸入溶液的两个电极施加低频交变电压（通常 100~1000Hz）。

采用交变电压的目的：避免直流电导致电极发生电解反应（如水中 H⁺、OH⁻放电产生气泡），影响测量精度。

测量电流：溶液中的离子（如 Na⁺、Cl⁻等）在电场作用下定向移动，形成电流。传感器通过测量此时的电流大小，结合施加的电压，根据欧姆定律（I=U/R）计算出溶液的电阻（R），进而得到电导（G=1/R）。

计算电导率：根据 σ = G × (L/A)，代入测量得到的电导（G）和电极常数（出厂前校准确定），最终输出电导率值。

三、关键影响因素

离子浓度：浓度越高，离子数量越多，电导率越大（但高浓度时可能因离子间相互作用，电导率增长变缓）。

温度：大多数溶液的电导率随温度升高而增大（离子运动速率加快），因此传感器通常内置温度探头，通过补偿算法将测量值修正为标准温度（如 25℃）下的电导率。

电极污染：电极表面吸附杂质（如有机物、沉淀）会增加接触电阻，导致测量误差，因此需定期清洁或校准。

四、适用场景与局限性

适用场景：常用于水质监测（如饮用水、污水、泳池水）、化工生产中溶液浓度控制等。

局限性：对高纯度水（如超纯水，离子浓度极低）测量精度较低，需采用更灵敏的四电极法或电磁感应法传感器。

综上，常规电导率传感器通过测量溶液中离子的导电能力，间接反映其离子浓度，是一种基于电化学原理的经典检测技术。