兩電極式電導(dǎo)率傳感器的電極常數(shù)如何計算？

兩電極式電導(dǎo)率傳感器的電極常數(shù)（通常用符號 K 表示，單位為 cm?1）是衡量電極幾何特性的關(guān)鍵參數(shù)，直接影響電導(dǎo)率測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。其計算需結(jié)合電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計和實際校準(zhǔn)，具體可分為理論計算和實際校準(zhǔn)兩種方式：

一、理論計算公式

電極常數(shù)的核心是電極面積與電極間距的比值，公式為：K=AL
其中：

L：兩個電極之間的距離（單位：cm）；

A：單個電極與溶液接觸的有效面積（單位：cm2）。

二、理論計算的關(guān)鍵細(xì)節(jié)

電極間距（L）

指兩個電極表面之間的最短垂直距離（如平行板電極的板間距、圓柱電極的軸心距），需精確測量（通常用顯微鏡或激光測距儀）。

若電極形狀不規(guī)則（如針狀、網(wǎng)狀），需通過幾何建模推算等效間距。

有效面積（A）

僅計算電極與溶液直接接觸的部分（非引線或絕緣部分），例如：

平板電極：面積 = 長度 × 寬度（忽略邊緣效應(yīng)時）；

圓柱電極：面積 = 圓周率 × 直徑 × 插入溶液的長度。

需扣除電極表面可能存在的絕緣涂層或縫隙，避免高估有效面積。

邊緣效應(yīng)的影響

實際測量中，電極邊緣的電場分布不均勻（邊緣效應(yīng)），會導(dǎo)致理論計算值與實際值存在偏差，因此理論值通常作為參考，需結(jié)合校準(zhǔn)修正。

三、實際校準(zhǔn)法（更常用，精度更高）

由于理論計算受邊緣效應(yīng)、加工誤差等影響，實際應(yīng)用中需通過標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)確定電極常數(shù)，步驟如下：

準(zhǔn)備已知電導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)溶液

選用國家計量認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)溶液（如 0.01 mol/L KCl 溶液，25℃時電導(dǎo)率為 1413 μS/cm），根據(jù)傳感器測量范圍選擇合適濃度。

測量標(biāo)準(zhǔn)溶液的電導(dǎo)（G）

將傳感器浸入標(biāo)準(zhǔn)溶液，穩(wěn)定后讀取儀器顯示的電導(dǎo)值（G，單位：S 或 μS）。

計算電極常數(shù)

利用電導(dǎo)率公式反推：K=Gσ標(biāo)準(zhǔn)
其中：

σ標(biāo)準(zhǔn) 為標(biāo)準(zhǔn)溶液的已知電導(dǎo)率（μS/cm 或 S/cm）；

G 為傳感器測量的電導(dǎo)值（μS 或 S，注意單位統(tǒng)一）。

示例：若用 1413 μS/cm 的 KCl 溶液測得電導(dǎo)為 141.3 μS，則 K=1413/141.3=10cm?1。

四、電極常數(shù)的常見范圍

根據(jù)應(yīng)用場景，電極常數(shù)通常分為以下幾類（通過設(shè)計 L 和 A 實現(xiàn)）：

低常數(shù)（0.01~0.1 cm?1）：適用于高電導(dǎo)率溶液（如濃鹽水、電解液）；

中常數(shù)（0.5~1 cm?1）：適用于中等電導(dǎo)率溶液（如自來水、地表水）；

高常數(shù)（10~50 cm?1）：適用于低電導(dǎo)率溶液（如純水、超純水）。

總結(jié)

電極常數(shù)的理論計算基于幾何參數(shù)（K=L/A），但實際中必須通過標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)才能獲得準(zhǔn)確值。校準(zhǔn)后的電極常數(shù)需定期驗證（如每 3~6 個月），尤其在電極污染、腐蝕或拆裝后，需重新校準(zhǔn)以保證測量精度。