两电极式电导率传感器的电极常数如何计算？

两电极式电导率传感器的电极常数（通常用符号 K 表示，单位为 cm⁻¹）是衡量电极几何特性的关键参数，直接影响电导率测量结果的准确性。其计算需结合电极的结构设计和实际校准，具体可分为理论计算和实际校准两种方式：

一、理论计算公式

电极常数的核心是电极面积与电极间距的比值，公式为：K=AL
其中：

L：两个电极之间的距离（单位：cm）；

A：单个电极与溶液接触的有效面积（单位：cm²）。

二、理论计算的关键细节

电极间距（L）

指两个电极表面之间的最短垂直距离（如平行板电极的板间距、圆柱电极的轴心距），需精确测量（通常用显微镜或激光测距仪）。

若电极形状不规则（如针状、网状），需通过几何建模推算等效间距。

有效面积（A）

仅计算电极与溶液直接接触的部分（非引线或绝缘部分），例如：

平板电极：面积 = 长度 × 宽度（忽略边缘效应时）；

圆柱电极：面积 = 圆周率 × 直径 × 插入溶液的长度。

需扣除电极表面可能存在的绝缘涂层或缝隙，避免高估有效面积。

边缘效应的影响

实际测量中，电极边缘的电场分布不均匀（边缘效应），会导致理论计算值与实际值存在偏差，因此理论值通常作为参考，需结合校准修正。

三、实际校准法（更常用，精度更高）

由于理论计算受边缘效应、加工误差等影响，实际应用中需通过标准溶液校准确定电极常数，步骤如下：

准备已知电导率的标准溶液

选用国家计量认证的标准溶液（如 0.01 mol/L KCl 溶液，25℃时电导率为 1413 μS/cm），根据传感器测量范围选择合适浓度。

测量标准溶液的电导（G）

将传感器浸入标准溶液，稳定后读取仪器显示的电导值（G，单位：S 或 μS）。

计算电极常数

利用电导率公式反推：K=Gσ标准
其中：

σ标准 为标准溶液的已知电导率（μS/cm 或 S/cm）；

G 为传感器测量的电导值（μS 或 S，注意单位统一）。

示例：若用 1413 μS/cm 的 KCl 溶液测得电导为 141.3 μS，则 K=1413/141.3=10cm−1。

四、电极常数的常见范围

根据应用场景，电极常数通常分为以下几类（通过设计 L 和 A 实现）：

低常数（0.01~0.1 cm⁻¹）：适用于高电导率溶液（如浓盐水、电解液）；

中常数（0.5~1 cm⁻¹）：适用于中等电导率溶液（如自来水、地表水）；

高常数（10~50 cm⁻¹）：适用于低电导率溶液（如纯水、超纯水）。

总结

电极常数的理论计算基于几何参数（K=L/A），但实际中必须通过标准溶液校准才能获得准确值。校准后的电极常数需定期验证（如每 3~6 个月），尤其在电极污染、腐蚀或拆装后，需重新校准以保证测量精度。