影响电导率仪测量精度的因素及分析大学论文.doc

本 科 毕 业 论 文

论文题目影响电导率仪测量精度的因素及 分析
作者姓名
专业名称 应用物理学
指导教师

2016年5月11日

摘要
电导率分析仪表是利用溶液成分和电导率之间的关系分析溶液成份的仪器，它可以用于有效检测蒸馏水水质状况，保证药用蒸馏水质量；有效监测锅炉和大型发电机组的水质状况，保证设备安全运行；可以有效监测纯净水、自来水的水质状况，保证供水质量等。随着经济的发展电导率检测仪器的应用范围越来越广，与人民生活的关系越来越密切，所以对电导率分析仪表及其测量精度的研究越发显的重要。
本文在说明电导率测量原理和电导率仪工作原理的同时，具体分析了电导率仪在测量过程，干扰电导率仪测量的诸多因素，并着重对影响电导率仪测量精度的主要因素进行了细致分析并提出了相应的解决方法。
关键词：电导率，电导率仪 ，温度补偿

Abstract
Electric-conductibility instrument is the instrument which can analyze solution’s component by relation between electric-conductibility and solution. It can inspect the quality of distilled water, and keep distilled water’s quality; it can inspect quality of water which works in boiler and power plant; it can inspect quality of drinking water. So following the development of economy, the using of Electric-conductibility instrument become more and more broad and the relation between Electric-conductibility instrument and people’s life become closer．
The paper introduces the theory of Electric-conductibility instrument and how it work；introduces the interferential factor and puts forward the relevant resolvents of same main factors．
Keywords: specific conductance, conductivity meter, temperature compensation
目录

摘要 I
Abstract II
目录 III
第一章 引言 1
1.1 论文选题来源及意义 1
1.2 电导率仪国内外发展现状 2
1.2.1 国内外电极电导率测量方法 2
1.2.2 运用温度补偿法降低电导率的测量误差 2
1.2.3 电导率测量方法的发展趋势 3
1.3 交流电导率仪中关键问题的介绍 3
第二章 电导率概述和影响电导率仪测量精度的因素 5
2.1 电导率概述 5
2.1.1 电导与电导率 5
2.1.2 影响溶液电导率大小的因素 6
2.2 电导测量法面临的问题 7
2.3 工业场合用电导率仪的误差引入 8
2.3.1 电导率仪引入的误差 9
2.3.2 非电导率仪引入误差 10
第三章 在电导率仪中的温度补偿 12
3.1 温度影响电导率的原因 12
3.2 一般电解质溶液电导率的温度补偿公式 12
第四章 实验 14
4.1 仪器及材料介绍 14
4.2 实验内容 16
4.2.1 研究温度影响电导率测量结果的实验 16
4.2.2 实验结果分析与讨论 16
4.2.3 研究浓度影响电导率测量结果的实验 25
4.2.4 实验结果与分析 25
第五章 总结 28
参考文献 29
致谢 31

IV

第一章 引言
1.1论文选题来源及意义
近年来，随着饮用纯净水、药用蒸馏水、生物制品用水需求量的急剧增加，越来越多的产品、技术开始对介质的导电性能的程度、优劣要求给出准确的分析和评价，而且在实时性、准确度等方面提出了更高的要求。所以国内外许多著名公司开发了许多相应的产品。但是这些产品都或多或少的存在着一些缺点。如国外的产品价格过高，在使用时会使整机生产成本提高，从而降低产品的市场竞争力，同时也导致大量外汇外流。而国内产品的介质温度只能作分段象征性的补偿，效果不好、准确度低、稳定性差，仪表在不同条件下也需要人工多次调整才能使用。对电导率检测仪表及其精度的研究将有利于水质监测部门定量监测用水质量，保证人民的生命财产安全；有利于制水设备生产单位保证产品质量；还有利于生产水质监测仪表的生产单位提高经济效益，扩大我国测试分析仪表在国际市场的份额；此外对推进我国仪器仪表基础理论研究及使之向智能化、网络化、集成化、虚拟化发展具有重要意义。通时对分布电容的抑制的研究和温度补偿研究同样可以用于其他交流驱动设备的研发。电导率分析仪表是利用溶液成份和电导率之间的关系分析溶液的成分，它可用于测量酸、碱溶液的浓度，也可以用于测量锅炉和大型发电机组补给水中的含盐量，同时也是饮用水和制药过程必不可少的分析仪表。电导率分析仪表是化工过程、火力发电、探矿、地震预测、生物制药和制水等方面必不可少的测量分析仪表，直接关系到生产过程的安全、产品的质量和人民群众的身体健康。
随着我国国民经济的发展，二次供水的水质监测分析仪表——电导率测量分析仪表显得更为重要。电导率测量分析仪的研究既为技术监督部门提供一种新的监测手段，又为相关产品生产单位提供了一种保证产品质量的理想器具。所以对电导率仪表及其测量精度的研究，不仅可以提高化工过程、火力发电、探矿、地震预测、生物制药和制水等方面生产过程的安全、产品的质量和人民群众的身体健康也可以提高我国同类产品在国际市场的竞争力。同时还对我国用到类似测量方法的仪器仪表存在着可借鉴之处。
1.2电导率仪国内外发展现状
1.2.1 国内外电极电导率测量方法
目前国内外电极电导率测量方法有很多种，按所施加的激励源形式可分为两种：(1)交流激励源，一般采用交流方波或正弦波，防止电极极化；(2)脉冲法，用正负等电量直流脉冲消除溶液的极化作用。电导测量中，激励源一般不采用直流。按电极在测量电路中的位置也可分为四种：(1)电桥法(包括平衡电桥和不平衡电桥)，电极作为电桥的一臂，这种方法常用于高要求的实验室分析; (2)电流法，电极一般在运放的输入端，激励源在电极中将产生一个正比于被测电导率的电流，该电流经标准采样电阻产生正比于电导率的交变电压，再经放大、整流和滤波将交变电压变成正比于电导率的直流电压；(3)分压法，电极与分压电阻相串联，从电极两侧或电阻两侧取电压。分压电阻分档可调，后接放大、检波和滤波电路，这是一种相当成熟且应用广泛的测量方法；(4)频率法，用电阻～频率变换电路，或用时基电路与电导电极传感器构成多谐振荡电路将电导率转化为频率信号，电极作为振荡电路的一部分。这种方法提供了高精度远距离的传输方式，且结构简单，成本低，易做成便携式电导率仪。
1.2.2 运用温度补偿法降低电导率的测量误差
由于温度影响电导率的准确测量，需要进行温度补偿。为了统一比较水质，公认25℃为测量电导率的基准温度。当水温不为25℃时，则需要转换成25℃时的电导率[1]。
温度补偿方法简述如下：
(1)恒温法。将被测溶液恒温到25℃，得到基准温度下的电导率。恒温法原理简单，但设备昂贵，主要用于实验室；
(2)手动温度补偿。如日本的CM―5B型电导仪，上海雷磁仪器厂的DDS―304型电导仪。这种方法需先测出水温，溶液温度系数只考虑为0.02，误差较大；
(3)自动温度补偿法。包括热敏电阻温度补偿法、参比法和逐点逼近温度补偿法。目前最先进的方法是精确测量电导率和温度，拟合出经验公式，然后利用单片机进行温度补偿，或者将测量出的温度和电导值存入单片机，使用查表方法进行温度补偿[2]。
1.2.3电导率测量方法的发展趋势
1. 为解决电极极化效应和电容效应，电导池的充放电、电容电荷积累、电容电势稳定时间和极化建立时间的研究越来越深入。
2. 充分利用单片机资源，产生频率、幅值连续可调的激励源信号，替代复杂的振荡电路，简化了电路，利用单片机进行数据处理，温度补偿，大大提高了测量精度。
随着传感器的更新和微处理器的应用，电导率仪的发展十分迅速。
国内产品与国外同类产品相对比，存在着以下缺点：
（1）国内产品的精度明显比国外产品的精度要低；
（2）国内产品没有网络通信功能，不能够实现在线检测功能；
（3）稳定性差；
（4）温度不能实现连续补偿，对温度变化频繁的场合不适用；
（5）由于采用直流检测方法，造成电极极化，使探头使用周期缩短。
1.3交流电导率仪中关键问题的介绍
传统电导率仪的测量方式有两种：一是直流检测法，这种方法一般在小型便携式电导率仪中很常见，但是它并不适用在工业现场配用电导池的场合，在电导池中，电极长时间处于溶液中，电极的极化现象非常明显，随着时间的推移极化现象的加剧，电导率仪的测量精度急剧下降；二是交流检测法，这是常见的工业用电导率仪检测方法，它的工作原理如图1-1所示，由激励源产生幅值稳定的电压E加在电极上，这时流过电导池的电流取决于电导池的电阻，所以通过检测电导池的电流，可以计算出电导池的电阻，再通过已测量好的两级间液柱的距离和截面积就可以推算出电导池中被测溶液的电导率。

图1-1 交流法测量电导率原理图
但是这作为一种简单的、粗略的测量方法还可以，在要求电导率测量精度比较高的场合就不适合了，因为在电导率仪的测量过程中存在着分布电容，即：测量探头极板电容、引线电容以及被测物质的电容[4]。这就相当于在我们所测的电导池电阻的两端并联了一个电容，其等效电路图如图1-2所示。所以用传统测量方法测得的是交流电路下的与的并联值，这就说明了传统测量方式存在误差。

图1-2 电导池等效图
对于这种分布电容在以前多采用电容补偿装置、相敏检测等方法来进行补偿，但是这些方法也是各有各的缺点。

第二章 电导率概述和影响电导率仪测量精度的因素
2.1电导率概述
物质按其在电场作用下导电与否分为导体、半导体和绝缘体。导体又可以按导电方式分为两大类。第一类导体称为电子型导体，是依靠自由电子在电场作用下作定向运动而导电的导体；第二类导体依靠离子的定向移动而导电，称为离子型导体。在工程技术上，通常用电阻来衡量第一类导体的导电能力，用电导来衡量第二类导体的导电能力。
2.1.1电导与电导率
电流通过导体时会受到阻碍作用，称为电阻，用符号表示，其值由下式确定：
（2-1） （2-1）式中为导体的有效长度：为导体的有效横截面积；为电阻率，它是导体的一个电特性参数，当为1，为1时，则有：
（2-2）
上述关系适用于任意一种导体，不过对于第二类导体(常为电解质溶液)，我们通常用电导和电导率来表示这个阻力大小。原因在于：第一类导体的电阻温度系数是正的，即温度升高，电阻率就增大；反之则减小。而第二类导体的温度系数是正的，即温度升高，电阻率就增大。若采用电阻的倒数即电导来表征，则第二类导体的温度系数亦为正。这样，在实际运用中就比较方便。
由此得电导的表达式：
（2-3）
式中：是电导，单位为西门子(S)；为导体的有效横截面积；是电导率，单位为每厘米西门子或S/；为电导池常数，它是电导电极两极片之间的距离与极片面积之比。
2.1.2影响溶液电导率大小的因素
电解质溶液在外加电场的作用下，其电流的大小是由外加电压的溶液导电能力决定的。而溶液的导电能力与下列因素有关：
（1）与电解质的种类有关
不同电解质溶液电导率的不同是由于各种离子在电场作用下运动的速度不同而造成的。离子所带电荷越多，受外加电场作用就越大，其运动速度就越快导电能力就越强。强电解质的电导率往往大于弱电解质的电导率。因为强电解质在较稀的浓度范围内100％电离，而弱电解质却只有很少一部分电离，所以两种电解质溶液，尽管浓度相同，但由于有效离子浓度不同，导电能力完全不同。
（2）与溶液浓度有关
在低浓度范围内，电解质溶液的电导率与浓度之间具有线性关系。随着溶液浓度的增加，有效离子浓度也增加，电导率也就越高，离子迁移速度就越大。但当浓度大到一定程度后，由于离子间相互吸引、碰撞机会增加，离子有效浓度反而下降，导电能力也反而降低。对于电离度不大的电解质来说，由于受平衡条件的约束，单位体积内导电离子数目并不明显随浓度的增加而增加，其电导率也就几乎不随浓度的变化而变化。对电导率随浓度变化的非线性关系应予以重视，因为在工程测试中总希望有定量的线性关系，以便降低测量误差和减少数据处理上的麻烦。在一般的电导测试中，我们总希望能在线性范围内进行工作。
（3）与溶液的温度有关
如前所述，对于第二类导体，其电导的温度系数是正的。当溶液温度升高时，溶液的导电能力增大。电导率与温度之间的关系表示如式（2-4）所示：
（2-4）
式中，为温度下溶液的电导率；为温度下溶液的电导率；、为溶液电导的温度系数。要求不高时，可将高次项舍去得：
（2-5）
溶液电导之所以具有正温度系数，主要是因为温度升高直接影响电解质的电离常数，使电离常数增大。此外，温度升高，亦会使离子热运动加快，导电能力增加。
从上述情况了解到，溶液的电导率是随着电解质的种类、离子的浓度、以及温度的范围不同而不同。由此，我们可以通过测量溶液的电导以表征该溶液的物理、化学性质，借以判断系统所处状态。前两种因素是电导测量方法的检测机理，后者则是设计制造仪器时，人为考虑加以消除的因素[10]。
2.2电导测量法面临的问题
通过以上分析，可以说电导池在测量中表现为一个复杂的电化学系统。为了防止电导率仪电极极化，产生严重测量误差，一般意义上的电导率测量仪均采用交流电源作为电导激励电源。由此，电导率仅电极可以等效为电阻和电容串并联构成的网络，如图2-2（b）所示。、为电极引线电阻；、为双电层电容，与溶液电阻相串联；、为发生电极反应，产生化学极化和浓差极化时，两电极上的极化阻抗，也称法拉第阻抗；为电解电容，与溶液电阻相并联。电极引线分布电容在高频、引线较长时，可以达到几百到几千pF，远大于电解质电容，分析时可以取代电解质电容与溶液电阻并联。
图2-2 电导池等效电路
针对电导池等效电路，对采用交流电导测量法所面临的问题以及通常的解决方案总结如下：
1. 极化效应
在交流电导测量法中，由于施加的是交流电源，电极极化现象会比较轻微。但在测量高浓度溶液时，存在电极电流密度过大或电源电压有直流分量等情况，从而产生明显的极化现象，进而影响电导率的测量结果。
为了避免极化效应，除了提高测量电源的频率并尽量减小测量电源的直流分量外，还应该减小电流密度，即加大电极的表面积。但是依靠加大电极表面积来减小电流密度，降低极化作用的办法会出现两个缺点：一是电极表面积做得很大，而被测溶液较少时，不能充满整个电极，则仍然没有起到加大电极表面积的作用。更重要的是电导电极常数与充满样品溶液时的电导电极常数不一致，不是一个确定值；二是加大了电导电极的容量，使容抗降低，引起测量误差，为此通常采用在电极极板上涂铂黑，加大极板面积，降低电极表面电流密度，从而减小极化现象。
2. 电容效应
如图2-2(b)所示，双层电容与溶液电阻串联，在测量低阻溶液时，其容抗与溶液电阻相当，分压作用明显。电解质电容与溶液电阻相并联，在测量高阻溶液时，其容抗与溶液电阻相当，分流严重。电极引线分布电容可以并入电解质溶液电容一起考虑，一般电解质电容远小于引线分布电容。为提高测量灵敏度，尤其是在低阻(高电导)时应提高溶液电阻在整个电极阻抗中的比例。有两种方法来提高这一比例：一是加大溶液电阻，显然这种方法不太合适；另一种是提高频率，降低电容阻抗。频率升高，、容抗降低，减小了与溶液电阻的分压，同时对降低极化影响也是有利的。但容抗也在降低，分流作用在加大，尤其在高阻溶液测量时严重影响测量精度。因此频率不能无限提高，一般原则是高阻溶液采用低频，低阻溶液采用高频。
由于电导测量仪器的指示刻度的方法是把电导池系统看作一个纯电阻元件，但当测量电源为交流时，电导池不再是一个纯电阻，而是包括容抗在内的阻抗了，其中的电导值为两者的电导值的矢量和，尽管在电导率测量研究中，采取了各种措施加以克服，但对电导率仪在实际测量中还是会造成一定的误差[11]。
2.3工业场合用电导率仪的误差引入
较早出现测电平衡电导率仪结构笨重、精度低。以DDS―11为代表的指针式电导率仪，形体小、重量轻，但与集成电路型比较其稳定性较差、飘移大、测量结果线型不好、读数不便，因此在每次使用之前必须调零校准，读数需通过刻度与旋钮倍乘计算获得，同时电容分量影响较大，一般不具有自动温度补偿，所以存在较多缺陷。继后发展起来的集成电路数字式电导率仪，其测量结果线性度、准确度、分辨率大幅度提高，并设有随即温度补偿，直接读取基准温度条件下的电导率值，大大方便了使用人员。如今以单片机为代表的智能型电导率仪，将电导率测量技术推向高峰，它具有菜单式设置、自动量程、可选电极常数、浮点式数字直读、多项目同时显示、计算式自动温度补偿、电极常数自动校正、电导率超限报警、多种数据接口、在线实时分析和追忆记录等功能，更加完善了电导测量技术。电导率仪存在着电计误差、温度补偿误差、配套误差、人员影响误差、自然影响误差和使用不当引入的误差，妨碍了测量的精准度[12]。
2.3.1电导率仪引入的误差
在电导率测量仪器中设计误差是系统误差的一个主要来源，也是各大开发公司和生产厂商不断改进的方面，主要有：
1. 测量电势的稳定性引起的误差
为削弱两级板间的极化作用，几乎所有电导率仪均使用交流信号作为测量信号源。交流信号源要使振幅像直流恒压源一样稳定是相对不容易的。交流电势振幅的稳定性会直接影响到测量的准确度以及所使用运算放大器组成的电导测量电路。
2. 测量频率引起的误差
较低频率交流电势作用于低离子浓度的溶液中极化作用表现较轻，但是高离子浓度溶液的表现尤为突出，因此除选择镀石墨或铂墨的电导池外，合理选择测量电势的交变频率尤为重要。很多电导率仪在低离子浓度时选择700-100Hz；在高离子浓度时选择700-1000Hz。也有的采用随离子浓度增大频率逐渐上升的方法。工作频率并非越高越好，电导池两级板和两条平行的电导池电缆导线构成的分布电容入的误差分量将会增加，尽管选用了相敏检波电导率仪能分离电容分量，但较长导线引入的电容分量会导致放大器趋向饱和与限幅，高频测量低电导时电容分量尤为突出，但低频测量高电导水质是极化是突出矛盾。
3. 电路飘移引入误差
实验室电导率仪每次使用前需要从新调校，而工业在线电导率仪不具备此条件，也不允许出现较大的飘移，所以要选用高性能的集成电路和温度系数小的元件以及稳定的供电电源，以减少电路的零点飘移和时间飘移。
4. 温度补偿引入误差
电解质溶液中带电离子，随溶液温度的降低，离子的水化作用增强，离子间的运动阻力增大，溶液的电导率随之降低；溶液温度升高，离子活度增强，电导率随之增大。由于各厂家的温度补偿系数选用不太一致，经常出现过补偿或欠补偿。
2.3.2非电导率仪引入误差
在实际工业应用中一些非电导率测量仪器设计引起的误差也占着很大的比例，其主要有电导池选用不当造成的误差和外部引入的测量误差，简要介绍如下：
1. 在溶液中如果溶解了某种气体，如氨、二氧化碳、一氧化碳、一氧化氮等与水分子作用后，也能产生带电荷的离子，这就增加了溶液的导电能力，使电导率增加。这些气体与水的化学反应式如下：
+ ↔ ↔+
+↔ ↔+ ↔+
这些气体的存在都将干扰电解质溶液的浓度测量而引起测误差。据调查，锅炉蒸汽的含氮量一般为0.3~1毫克／升；二氧化碳含量一般为0.25~0.6毫克／升；亚硝酸根含量一般为0.02~0.14毫克／升。除以上的溶液浓度、温度、可溶解性气体等因素外，容抗、极化现象都将对电导率的测量产生影响。目前同类产品对此均无太好的解决方法。为此，基于以上因素对电导率测量不同程度的影响，建立专家系统数掘库，利用补偿校正功能，迸一步提高测量精度。
2. 电导池选用不当造成的误差。低离子浓度溶液选用亮铂电极、不锈钢电极、钛金属电极，常见分度常数0.05、0.1、1.0。一般用于工业用水、纯净水和超纯净水测量。高离子浓度电导池选用镀铂黑的铂片或不锈钢电极，带有强腐蚀性的溶液选用石墨电极，常数分度常用1.0、5.0、10.0、20.0，一般用于工业用水。污水或浓缩液的测量。配套不同常数的电极是为了测量电计获得相匹配溶液等效电阻和响应度而设计的。
3. 电导池绝缘支架离子玷污或裂痕引入误差。电导池间经常测量含胶体浓的电解质溶液，使用后不及时用纯水洗净会在两级板间的绝缘支架面发生离子附着，而存在漏电阻桥，电阻桥的作用是无法从读数中消除的。电极线老化破损漏电、使用不合格电缆；导线加长时引起的绝缘不良；插头、插座接线端之间污物受潮；测量中会出现并联作用而导致误报。
4. 电导池两极板表面污浊造成的误差。电导池交替测量多种溶液或测量合有胶体的粘稠溶液后会使电导池发生有效面积改变和造成电极常数改变、污浊物使电导池与溶液的接触发生相应斜率改变和污浊物使电极发生惰性变化。
5. 电导池几何尺寸变化造成常数误差。当电导池发生改变后，两极板间液柱和面积发生变化，/的改变使原来标定的常数出现错误，测量读数必然出现错误，只能通过重新标定电极常数才能消除误差。
6. 电导池表面严重腐蚀造成常数改变而引入误差。在一些腐蚀性工艺中安置的在线电导电极，由于受强电解质的长期侵蚀，电极材料表面会出现较深蚀痕，改变了电极常数。可以使用耐腐蚀材料造成的电极，如铂钛金属或石墨材料构成的电极。
7. 器皿不洁引入的测量误差。当一个不洁的器皿作取样杯接取溶液后，粘附于器皿壁上的污物或盐分会被新接入溶液所溶解，从而改变了溶液的真实值。
8. 纯水离线测量引入的误差。纯水制备过程中，不仅去除了水中的盐分和菌类，
9. 安装不当引入的误差。在线式工业流程电导率仪表具有较高的设计精度，但错误的安装和运行方法同样不会发挥仪表的设计精度。
10. 串模干 扰信号引入的误差。电极与外部仪表连接构成串模干扰，这样一个电位作用于电极，使电极测量结果中叠加了一个误差，则该误差随串模电位大小改变而改变，会使采集放大器输入端击穿而造成永久性破坏。
11. 流速对在线电导率仪表测量准确度的影响。在一般净水或纯净水测量时，发生湍流或气泡是造成测量误差的主要原因。高纯水或超纯水在线测量时，过低的流速会造成测量的电导率偏大，而太快的流速会使电导率随流速增大而减小，流体中夹带气泡时会使显示不平稳。
第三章 在电导率仪中的温度补偿
3.1温度影响电导率的原因
温度直接影响溶液中的电解质的电离度、溶解度、离子迁移速度、溶液的膨胀等，从而影响溶液的电导率。离子电导率随温度变化而变化，对于大多数离子而言，每高l℃电导率约增加2％。然而，各种离子的温度系数是互不相同的，例如在无限稀释时，的温度系数为1.60％，的温度系数为1.60％，的温度系数为2.09％，的温度系数为2.11％。这就意味着，溶液的电导率不同，电导率的温度系数也不同；即使电导率相同，若溶液所含的离子种类不一样，电导率的温度系数也不一样。而且，在不同的温度范围内，电导率的温度系数也不相同。由此可见溶液电导率的温度系数是随溶液中的离子种类、溶液温度范围以及离子的浓度不同而变化的。根据标准检测分析方法，电导率得鉴定应在样品温度为25℃时进行，当测定温度低于或超过25℃时，需用规定的温度校正公式对测得电导率进行校正。而在日常检测中发现：每次测定均需调温至25℃，过程繁琐，且许多控制现场尚无法将电导池中溶液温度稳定在25℃；另外如果温度偏离25℃较远，用规定的公式进行温度校正时计算结果会超过准许误差。为此，我们根据同一样品不同温度下的电导率测定值，计算其温度校正系数，并且利用二次插值的方法作为电导率温度补偿的新方法，可有效的解决误差偏高的问题。
3.2一般电解质溶液电导率的温度补偿公式
对于一般电解质溶液，在浓度较低时电导率与温度的关系可以近似表示为：
（3-1）
和分别为溶液温度在℃和25℃时的电导率；和为溶液电导率的温度系数，用％℃表示。式中一项的数值很小，可忽略不计，上式简化为：
（3-2）
有了和温度以及该温度时的电导率，就可以反算出25℃时的电导率：
（3-3）
一般情况下溶液温度系数为0.022，酸类为0.016，盐类为0.024，碱类为0.019。要求不高时可以直接运用这些温度系数值，一般的溶液电导率视为随温度呈线性变化。
第四章 实验
4.1仪器及材料介绍
1. 电热恒温水浴锅

图4.1 电热恒温水浴锅
图4.1为电热恒温水浴锅，型号为XMTD-4000，主要用来制造恒温水浴以确保烧杯内的液体温度不变；
2. 数字电导率仪

图4.2 数字电导率仪
图4.2为数字电导率仪主机，型号为DDS-11A，主要用来计算并显示溶液的电导率值。

图4.3 数字电导率仪测量探头
图4.3为数字电导率仪测量电极，型号为DJS-1C，电极常数为0.968，内部为电导池原理；
3. 待测电导率溶液：GBW(E)130107氯化钾电导率溶液和GBW(E)130108氯化钾电导率溶液

图4.4 GBW(E)130107氯化钾电导率溶液和GBW(E)130108氯化钾电导率溶液
图4.4为GBW(E)130107氯化钾电导率溶液和GBW(E)130108氯化钾电导率溶液，为中国计量科学研究院规定的标准电导率溶液。
4.2实验内容
4.2.1研究温度影响电导率测量结果的实验
1. 实验准备
首先打开数字电导率仪进行校准，即将功能设为校正状态，量程设为200，常数校正为1.000，校准后将档位打到“测量档”。准备3个量程均为100的烧杯，将其中一个烧杯装入适量蒸馏水，剩下两个烧杯分别装入适量GBW(E)130107氯化钾电导率溶液和GBW(E)130108氯化钾电导率溶液，再将测量探头放入盛有蒸馏水的烧杯中浸泡约5分钟，同时打开电热恒温水浴锅预热30分钟。
2. 创造实验所需条件
首先将浸泡好的测量探头用吸水纸吸去蒸馏水后放入待测电导率溶液中，此时可观察到数字电导率仪显示了初始数据，将盛有GBW(E)130107氯化钾电导率溶液的烧杯放入电热恒温水浴锅中，并设定初始温度为15℃，最终温度为30℃（由于在15℃～30℃之间温度影响电导率值明显，在其他温度下，将存在其他因素同时影响电导率的测量值，因此选择此温度范围内进行测量），升温速率设为1℃/min。
3. 观察记录
观察电热恒温水浴锅温度值，每上升1℃记录电导率仪上显示的数据。直到温度上升到30℃停止记录。
4. 更换待测溶液并重新测定
打开电热恒温水浴锅，将盛有GBW(E)130107氯化钾电导率溶液的烧杯取出，并将测量探头取出放入蒸馏水中浸泡约5分钟，之后将测量探头放入盛有GBW(E)130108氯化钾电导率溶液的烧杯中，并重复上述实验步骤。
4.2.2实验结果分析与讨论
1. GBW(E)130107氯化钾溶液电导率随温度变化的实验(测量3组)
（1）第一组实验

表1 GBW(E)130107氯化钾溶液电导率随温度变化的实验数据结果
温度（℃）
GBW(E)130107氯化钾溶液电导率
15
1141
16
1168
17
1195
18
1221
19
1249
20
1275
21
1303
22
1330
23
1357
24
1384
25
1410
26
1438
27
1465
28
1492
29
1519
30
1546

图1 GBW(E)130107氯化钾溶液电导率随温度变化的实验分析图
（2）第二组实验
表2 GBW(E)130107氯化钾溶液电导率随温度变化的实验数据结果
温度（℃）
GBW(E)130107氯化钾溶液电导率
15
1143
16
1171
17
1198
18
1222
19
1250
20
1276
21
1305
22
1333
23
1359
24
1387
25
1411
26
1441
27
1467
28
1495
29
1522
30
1549

图2 GBW(E)130107氯化钾溶液电导率随温度变化的实验分析图
（3）第三组实验
表3 GBW(E)130107氯化钾溶液电导率随温度变化的实验数据结果
温度（℃）
GBW(E)130107氯化钾溶液电导率
15
1142
16
1170
17
1198
18
1225
19
1251
20
1278
21
1307
22
1335
23
1359
24
1388
25
1416
26
1441
27
1468
28
1497
29
1522
30
1548

图3 GBW(E)130107氯化钾溶液电导率随温度变化的实验分析图
表一、表二、表三均为不同温度下GBW(E)130107氯化钾溶液的电导率值，从图1、图2、图3中可以得出GBW(E)130107氯化钾溶液的电导率随温度的升高而增大，即温度与电导率成正比关系。
2. GBW(E)130108氯化钾溶液电导率随温度变化的实验(测量3组)
（1）第一组实验

表4 GBW(E)130108氯化钾溶液电导率随温度变化的实验数据结果
温度（℃）
GBW(E)130108氯化钾溶液电导率
15
115.5
16
118.4
17
121.3
18
127.7
19
130.0
20
133.2
21
135.8
22
138.7
23
141.5
24
144.4
25
147.6
26
150.2
27
153.1
28
155.9
29
158.8
30
161.7

图4 GBW(E)130108氯化钾溶液电导率随温度变化的实验分析图
（2）第二组实验
表5 GBW(E)130108氯化钾溶液电导率随温度变化的实验数据结果
温度（℃）
GBW(E)130108氯化钾电导率溶液电导率值
15
115.7
16
118.6
17
1221
18
128.2
19
131.0
20
133.8
21
136.3
22
138.9
23
142.1
24
144.8
25
147.9
26
150.5
27
153.4
28
156.2
29
159.1
30
161.8

图5 GBW(E)130108氯化钾溶液电导率随温度变化的实验分析图
（3）第三组实验
表6 GBW(E)130108氯化钾溶液电导率随温度变化的实验数据结果
温度（℃）
GBW(E)130108氯化钾电导率溶液电导率值
15

115.6
16
118.8
17
121.7
18
127.9
19
130.5
20
133.6
21
136.2
22
139.1
23
141.8
24
144.9
25
147.9
26
150.6
27
153.7
28
156.1
29
159.2
30
161.9

图6 GBW(E)130108氯化钾溶液电导率随温度变化的实验分析图
表4、表5、表6均为不同温度下GBW(E)130108氯化钾电导率溶液的电导率值，从图4、图5、图6中可以得出温度在15℃～17℃和18℃～30℃时斜率不变，即电导率增加量不变，在17℃～18℃时斜率突然增加，即电导率增加量突然变大。但总体来说，温度与电导率仍成线性相关，且成正比关系。
3. 结论
综上所述，可知在除温度以外的其他影响因素不变时，GBW(E)130107氯化钾电导率溶液与GBW(E)130108氯化钾电导率溶液的电导率与温度呈线性相关关系，且成正比关系。
4.2.3研究浓度影响电导率测量结果的实验
1. 实验准备
打开数字电导率仪进行校准，即将功能设为校正状态，量程设为200，常数校正为1.000，校准后将档位打到“测量档”。准备烧杯(100mL)：5个；容量瓶(100mL)：4个；移液管(1mL，5mL，10mL) 各1个；样品：NaCl 0.1000mol/L溶液; CuSO4 0.1000mol/L溶液; K2SO4 0.1000mol/L溶液; Al2O3 0.1000mol/L溶液；蒸馏水。将测量探头放入盛有蒸馏水的烧杯中浸泡约5分钟。再将4种溶液分别配置成7种不同浓度，准备实验。
2. 实验过程
将浸泡好的测量探头用吸水纸吸去蒸馏水，然后放入不同种类、不同浓度的样品中进行测量，并记录数据。
4.2.4实验结果与分析
实验测量结果如下：
表7 氯化钠溶液电导率随浓度变化的实验数据结果
测量溶液名称
氯化钠
浓度

电导率
12.6
17.6
22.9
68.0
121.0
540.0
990.0

表8 硫酸铜溶液电导率随浓度变化的实验数据结果
测量溶液名称
硫酸铜
浓度

电导率
4.58
13.6
24.6
103.0
188.0
690.0
1130.0

表9 硫酸钾溶液电导率随浓度变化的实验数据结果
测量溶液名称
硫酸钾
浓度

电导率
5.3
15.8
29.0