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Endress+Hauser 电感式传感器实现超纯水电导率的无污染精准监控

更新时间:2025-10-21      浏览次数:2

核心原理:电感式电导率测量

与传统采用电极接触液体的“接触式电导率"测量不同,Endress+Hauser 使用的是 “无电极式"或“电感式" 测量原理。

  1. 传感器结构:传感器内部有两个紧密隔离的环形变压器,被封装在一个耐化学腐蚀的 PFA 或 PEEK 塑料外壳中。

    • 驱动线圈(发射器):通入一个高频交流电。

    • 测量线圈(接收器):用于检测感应出的电流。

  2. 工作过程

    • 驱动线圈产生的高频交变磁场,会穿过传感器前端形成的、充满被测液体的环形流道。

    • 如果液体具有导电性(即使像超纯水这样导电性极低),该交变磁场就会在液体回路中感应出一个微弱的环形感应电流。

    • 这个感应电流的强度与液体的电导率成正比。

    • 感应电流自身又会产生一个次级交变磁场,被测量线圈检测到。

    • 测量线圈检测到的信号强度,经过仪表电子单元的精确计算,即可换算出液体的电导率值。

如何实现“无污染"监控?

这是电感式传感器在超纯水应用中的最的大的优的势。

  1. 完的全隔离:传感器的线圈被完的全密封在惰性塑料外壳内,与超纯水零接触。只有传感器的塑料本体与被测介质接触。

  2. 使用惰性材料:与超纯水接触的部件通常采用极的高纯度的 PFA(全氟烷氧基烷烃)。PFA 具有极的佳的化学惰性、表面光滑且不易吸附离子,不会向超纯水中析出任何污染物(离子、有机物等)。

  3. 无极化效应:接触式电极在测量高纯度水时,会因为电极本身的极化效应而产生测量误差,并且电极表面的轻微污染或化学反应会严重影响结果。电感式测量完的全避免了电化学极化问题。

  4. 不易结垢与污染:光滑的 PFA 表面和流线型的设计,使得固体颗粒或生物膜难以附着和积聚,最大限度地降低了传感器本身成为污染源的风险。

如何实现“精准"监控?

超纯水的电导率极低(在 25°C 时,理论值约为 0.055 µS/cm),测量难度极大。Endress+Hauser 通过以下技术确保精度:

  1. 温度补偿:电导率对温度极其敏感。Endress+Hauser 传感器内置高精度的 Pt1000 铂电阻温度探头,实时测量介质温度,并采用行业标准的温度补偿算法(如根据 USP<645> 标准),将测量值补偿到 25°C 下的参考值,确保读数的一致性和可比性。

  2. 细胞常数稳定性:在接触式传感器中,电极表面的微小划痕或污染会改变其“细胞常数",导致校准失效。而电感式传感器的“细胞常数"由其物理结构(环形变压器的几何形状)决定,一旦制造完成就极其稳定,几乎不会随时间变化,因此具有卓的越的长期稳定性,大大减少了校准需求。

  3. 先进的电子信号处理:Endress+Hauser 的变送器(如 Liquiline系列)采用先进的信号处理技术,能够精确地放大和测量由超纯水中微弱感应电流产生的极其微小的信号,并有效抑制噪声干扰。

  4. 完整的系统解决方案:提供从传感器到变送器的一体化解决方案。变送器不仅显示电导率和温度值,还能提供:

    • 电阻率值(电阻率是电导率的倒数,是制药和微电子行业的常用参数)。

    • pH 值计算:基于电导率和温度,通过内置算法计算出理论 pH 值。

    • 符合 USP <645>、EP 和 ChP 等药典规程的要求,直接显示合规结果。

典型产品系列

Endress+Hauser 在该领域的代表性产品是 CLM1x3 型电感式电导率传感器,通常与 Liquiline CM4x4 或 Liquiline M CML18 等变送器配套使用。

总结:Endress+Hauser 方案的优势一览

特性实现方式与优势
无污染电感式原理、PFA/PEEK 惰性材料、与介质完的全电隔离,无离子析出。
高精度与稳定性稳定的物理细胞常数、高精度温度补偿、先进的信号处理技术。
低维护无需像接触式电极那样频繁清洗和校准,维护周期长。
耐腐蚀与耐压全塑结构,适用于各种苛刻的化学环境和高纯水系统压力。
合规性内置药典(USP, EP, ChP)规程,直接输出符合法规要求的验证数据。
多功能监测同时测量电导率、电阻率、温度,并计算理论pH值。

结论:

Endress+Hauser 的电感式电导率传感器,通过其独特的无电极测量原理和精心设计的惰性材料,完的美地解决了在超纯水监测中“既要精准测量,又不能引入污染"的核心矛盾。这使其成为制药、生物技术、微电子半导体和电站动力等高纯度应用领域中不可替代的监测工具。



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