德國(guó)久茂JUMO電導(dǎo)率傳感器及變送器的小型化和功能簡(jiǎn)化

————電導(dǎo)率傳感器及變送器的小型化和功能簡(jiǎn)化——————
        在當(dāng)今的傳感器變送器行業(yè)正悄然興起一場(chǎng)“瘦身運(yùn)動(dòng)”，其起因并非由于考慮到產(chǎn)品的外形美觀，而是因?yàn)閷?shí)際現(xiàn)場(chǎng)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(shí)代已經(jīng)一去不復(fù)返，相應(yīng)而來(lái)的是儀器儀表的精密化小型化和集成化。越來(lái)越普及的電子元器件集成和電路全自動(dòng)焊接技術(shù)，以及工程技術(shù)人員在工業(yè)實(shí)際運(yùn)用中的寶貴經(jīng)驗(yàn)，都促進(jìn)了儀器儀表制造商的這一技術(shù)改進(jìn)和革新。比如在純凈水裝置的電導(dǎo)率測(cè)試中，我們就深有體會(huì)。
Dipl. –Ing (FH) Mathias Kremer——————-
        在計(jì)量與控制儀器的制造行業(yè)多年來(lái)一直流行著，傳感器體積越大功能越全越，至于實(shí)際使用中的可應(yīng)用性則不被過(guò)多的考慮。而作為工程技術(shù)人員，在實(shí)際項(xiàng)目和設(shè)備安裝中卻只需要變送器能夠向設(shè)備控制中心傳輸必要的數(shù)據(jù)，而無(wú)須更復(fù)雜的功能。比如在純凈水裝置中，功能強(qiáng)大的SPS控制系統(tǒng)結(jié)合觸摸屏及圖形化的過(guò)程顯示功能，可以及時(shí)地監(jiān)控各個(gè)測(cè)點(diǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)情況。

        在上述趨勢(shì)的影響下，電導(dǎo)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(chǎng)的控制柜或?qū)к壣夏鼙话惭b而不受體積的限制。現(xiàn)代的單片機(jī)控制技術(shù)以及高度集成的電路板焊接生產(chǎn)技術(shù)，使這一愿望成為可能。利用zui小的尺寸實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固的工作循環(huán)，同時(shí)也省略不必要的功能。新一代的測(cè)量?jī)x器從外形上再也不象多年來(lái)傳統(tǒng)的模擬信號(hào)傳感器，沒(méi)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(yú)缸溫度計(jì)，當(dāng)今新型傳感器甚至省略了操作按鍵和顯示窗口，*通過(guò)微機(jī)進(jìn)行設(shè)定和操作，通過(guò)密碼保護(hù)避免了非授權(quán)的非法操作，例如JUMO公司生產(chǎn)的ecoTrans Lf 01 電導(dǎo)率測(cè)試儀，由于包括以上特點(diǎn)，以及三段的電路隔離設(shè)計(jì)，使其能勝任在制藥行業(yè)前段純凈水生產(chǎn)過(guò)程中的電導(dǎo)率測(cè)試，滿(mǎn)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(dòng)進(jìn)行線性化的溫度校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償，實(shí)際應(yīng)用中也可以省略溫度補(bǔ)償功能進(jìn)行測(cè)試。在制藥行業(yè)的高純凈水生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)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(yīng)用中顯示出優(yōu)勢(shì)。

高品質(zhì)的純凈水

        遵照美國(guó)醫(yī)藥行業(yè)USP 645標(biāo)準(zhǔn)，制藥和制劑行業(yè)中所需要的純凈水必須通過(guò)在線電導(dǎo)率測(cè)量，以確定純凈度是否達(dá)到規(guī)定的要求。測(cè)量所得數(shù)據(jù)必須是未經(jīng)過(guò)溫度校正和補(bǔ)償計(jì)算的真值，然后在USP 645溫度-電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照表中進(jìn)行比較，當(dāng)真值小于相應(yīng)溫度下的表值時(shí)，才算達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。在JUMO電導(dǎo)儀ecoTrans Lf 03的設(shè)計(jì)中，此項(xiàng)USP 645標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式和相對(duì)溫度的電導(dǎo)率表值均被編入操作功能之中，通過(guò)繼電器輸出來(lái)控制生產(chǎn)工藝流程，比如當(dāng)管線中的水電導(dǎo)率低于表值時(shí)，表示純凈度達(dá)標(biāo)，繼電器連通；當(dāng)水電導(dǎo)率高于表值時(shí)，表示純凈度超標(biāo)，繼電器斷開(kāi)，從而確保生產(chǎn)的可靠性。ecoTrans Lf 03還提供予報(bào)警功能，即當(dāng)實(shí)測(cè)電導(dǎo)率值達(dá)到表值的某個(gè)予設(shè)定的百分比時(shí)，電導(dǎo)儀通過(guò)繼電器輸出連同報(bào)警或其他控制單元。

        當(dāng)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(dǎo)儀傳感器電極的外形尺寸也要與之相匹配。在純水電導(dǎo)率測(cè)量中，通常采用同心式的電流式電導(dǎo)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(cè)試電流的流動(dòng)方向?yàn)閺耐獾絻?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(dǎo)儀傳感器電極的流體特性

        為了避免管線中的渦流對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾，電導(dǎo)儀傳感器電極應(yīng)該直立式安裝，即待測(cè)介質(zhì)由電極的開(kāi)口端流入，然后由導(dǎo)流孔均勻流出。為了適應(yīng)小管徑管線的現(xiàn)場(chǎng)安裝，經(jīng)常需要減小電導(dǎo)儀傳感器電極的外徑，這樣就會(huì)使內(nèi)外電極的間距減小，介質(zhì)中的離子不能進(jìn)行充分的交換，從而影響測(cè)量結(jié)果。如果增加有效長(zhǎng)度，就可以增加離子交換的有效面積，從而彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，而且電極增加一定長(zhǎng)度對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝也沒(méi)有直接的影響 JUMO公司的新型TecLine LF-VA SL電導(dǎo)儀傳感器電極，從設(shè)計(jì)上根本解決了安裝直徑和測(cè)量效果間的矛盾，16毫米外徑和100毫米長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)了外管直徑和有效長(zhǎng)度間的zui合理配置，介質(zhì)中離子可以進(jìn)行充分交換，因而保證了電導(dǎo)率測(cè)量的度。在現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中，電導(dǎo)儀傳感器電極可以簡(jiǎn)易安裝于T型連接管內(nèi)，為了防止介質(zhì)在導(dǎo)流孔周?chē)鲃?dòng)時(shí)產(chǎn)生渦流， 電極不應(yīng)放置于管線的拐角或拐點(diǎn)處；在選擇電極的安裝角度時(shí)應(yīng)盡量避免氣泡和固體沉淀物的生成(推薦安裝方式后圖)