德國久茂JUMO電導率傳感器及變送器的小型化和功能簡化

————電導率傳感器及變送器的小型化和功能簡化——————
        在當今的傳感器變送器行業(yè)正悄然興起一場“瘦身運動”，其起因并非由于考慮到產(chǎn)品的外形美觀，而是因為實際現(xiàn)場安裝中每每非常有限的管線直徑。傳感器變送器傻大笨粗的時代已經(jīng)一去不復返，相應而來的是儀器儀表的精密化小型化和集成化。越來越普及的電子元器件集成和電路全自動焊接技術，以及工程技術人員在工業(yè)實際運用中的寶貴經(jīng)驗，都促進了儀器儀表制造商的這一技術改進和革新。比如在純凈水裝置的電導率測試中，我們就深有體會。
Dipl. –Ing (FH) Mathias Kremer——————-
        在計量與控制儀器的制造行業(yè)多年來一直流行著，傳感器體積越大功能越全越，至于實際使用中的可應用性則不被過多的考慮。而作為工程技術人員，在實際項目和設備安裝中卻只需要變送器能夠向設備控制中心傳輸必要的數(shù)據(jù)，而無須更復雜的功能。比如在純凈水裝置中，功能強大的SPS控制系統(tǒng)結合觸摸屏及圖形化的過程顯示功能，可以及時地監(jiān)控各個測點的數(shù)值，以便使操作人員快速全面地了解裝置各環(huán)節(jié)的運轉情況。

        在上述趨勢的影響下，電導率變送器也只需要有必要的功能和足夠小的體積，以便在現(xiàn)場的控制柜或?qū)к壣夏鼙话惭b而不受體積的限制?，F(xiàn)代的單片機控制技術以及高度集成的電路板焊接生產(chǎn)技術，使這一愿望成為可能。利用zui小的尺寸實現(xiàn)穩(wěn)固的工作循環(huán)，同時也省略不必要的功能。新一代的測量儀器從外形上再也不象多年來傳統(tǒng)的模擬信號傳感器，沒有如電壓表樣的指針表頭，更不象家庭用途的花園、水池和魚缸溫度計，當今新型傳感器甚至省略了操作按鍵和顯示窗口，*通過微機進行設定和操作，通過密碼保護避免了非授權的非法操作，例如JUMO公司生產(chǎn)的ecoTrans Lf 01 電導率測試儀，由于包括以上特點，以及三段的電路隔離設計，使其能勝任在制藥行業(yè)前段純凈水生產(chǎn)過程中的電導率測試，滿足高純度的要求。

大小產(chǎn)品系列

        借助Pt100或Pt1000溫度傳感器，ecoTrans Lf01可以自動進行線性化的溫度校準和溫度補償，實際應用中也可以省略溫度補償功能進行測試。在制藥行業(yè)的高純凈水生產(chǎn)過程中，ecoTrans系列的姊妹產(chǎn)品ecoTrans Lf 03也值得推薦，同樣具備插軌式的現(xiàn)場安裝方式，同樣22.5毫米寬的安裝尺寸，以及其他之前所述的特性，都在制藥行業(yè)的應用中顯示出優(yōu)勢。

高品質(zhì)的純凈水

        遵照美國醫(yī)藥行業(yè)USP 645標準，制藥和制劑行業(yè)中所需要的純凈水必須通過在線電導率測量，以確定純凈度是否達到規(guī)定的要求。測量所得數(shù)據(jù)必須是未經(jīng)過溫度校正和補償計算的真值，然后在USP 645溫度-電導率標準對照表中進行比較，當真值小于相應溫度下的表值時，才算達到安全標準。在JUMO電導儀ecoTrans Lf 03的設計中，此項USP 645標準的數(shù)學表達式和相對溫度的電導率表值均被編入操作功能之中，通過繼電器輸出來控制生產(chǎn)工藝流程，比如當管線中的水電導率低于表值時，表示純凈度達標，繼電器連通；當水電導率高于表值時，表示純凈度超標，繼電器斷開，從而確保生產(chǎn)的可靠性。ecoTrans Lf 03還提供予報警功能，即當實測電導率值達到表值的某個予設定的百分比時，電導儀通過繼電器輸出連同報警或其他控制單元。

        當前在純凈水的生產(chǎn)工藝中逐漸趨向于小管徑的管線安裝，這就要求電導儀傳感器電極的外形尺寸也要與之相匹配。在純水電導率測量中，通常采用同心式的電流式電導率傳感器，內(nèi)外電極采用相同的不銹鋼或鈦金屬作為材質(zhì)，呈內(nèi)外同心式分布，測試電流的流動方向為從外到內(nèi)，電極的系數(shù)為0.01或0.1(單位為[1/厘米])，此系數(shù)取決于內(nèi)外電極的距離以及有效作用面積。

電導儀傳感器電極的流體特性

        為了避免管線中的渦流對測量結果的干擾，電導儀傳感器電極應該直立式安裝，即待測介質(zhì)由電極的開口端流入，然后由導流孔均勻流出。為了適應小管徑管線的現(xiàn)場安裝，經(jīng)常需要減小電導儀傳感器電極的外徑，這樣就會使內(nèi)外電極的間距減小，介質(zhì)中的離子不能進行充分的交換，從而影響測量結果。如果增加有效長度，就可以增加離子交換的有效面積，從而彌補這一缺點，而且電極增加一定長度對現(xiàn)場安裝也沒有直接的影響 JUMO公司的新型TecLine LF-VA SL電導儀傳感器電極，從設計上根本解決了安裝直徑和測量效果間的矛盾，16毫米外徑和100毫米長度實現(xiàn)了外管直徑和有效長度間的zui合理配置，介質(zhì)中離子可以進行充分交換，因而保證了電導率測量的度。在現(xiàn)場安裝過程中，電導儀傳感器電極可以簡易安裝于T型連接管內(nèi)，為了防止介質(zhì)在導流孔周圍流動時產(chǎn)生渦流， 電極不應放置于管線的拐角或拐點處；在選擇電極的安裝角度時應盡量避免氣泡和固體沉淀物的生成(推薦安裝方式后圖)