Τεχνολογία αισθητήρα αγωγιμότητας
Η αγωγιμότητα μετράει πόσο καλά μια ουσία άγει το ηλεκτρικό ρεύμα. Επηρεάζεται από την ποσότητα των ελεύθερων ιόντων (άλατα, οξέα, αλκάλια) στο μέσο και από τη θερμοκρασία του μέσου: όσα περισσότερα είναι τα ελεύθερα ιόντα, τόσο μεγαλύτερη είναι η αγωγιμότητα. Ένας αισθητήρας αγωγιμότητας αποτελείται συνήθως από δύο μεταλλικές πλάκες σε επαφή με το μέσο. Εάν βυθιστούν δύο ηλεκτρόδια σε αγώγιμο υγρό και εφαρμοστεί ηλεκτρική τάση σε αυτά, θα προκληθεί ροή ρεύματος.
Τα θετικά φορτισμένα ιόντα (κατιόντα) μετακινούνται προς το αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο και τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα (ανιόντα) προς το θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο. Όσο περισσότερα ελεύθερα ιόντα έχει το μέσο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα του μέσου και κατά συνέπεια, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα.
Η τεχνολογία που χρησιμοποιείται στους αισθητήρες αγωγιμότητας διαφέρει ανάλογα με τον σχεδιασμό. Γίνεται διάκριση μεταξύ αγώγιμων και επαγωγικών αισθητήρων αγωγιμότητας.
Αισθητήρας αγωγιμότητας LDL100
O LDL100, όπως και άλλοι αισθητήρες αγωγιμότητας άμεσης μέτρησης, έχει δύο μεταλλικά ηλεκτρόδια. Η διαφορά στη σχεδίασή μας είναι ότι το περίβλημα του αισθητήρα και ο μεταλλικός σωλήνας χρησιμεύουν ως το πρώτο ηλεκτρόδιο και το μεταλλικό άκρο του αισθητήρα χρησιμεύει ως το δεύτερο ηλεκτρόδιο.
Ηλεκτρική τάση εφαρμόζεται μεταξύ της ακίδας του αισθητήρα και του σπειρώματος σύνδεσης του περιβλήματος και μετράται η ροή ρεύματος.
Σημείωση: Λόγω του σχεδιασμού των ηλεκτροδίων του, το LDL δεν συνιστάται για χρήση σε πλαστικούς σωλήνες.
Αισθητήρας αγωγιμότητας LDL101
Σε αντίθεση με τον LDL100, ο LDL101 δεν χρησιμοποιεί το περίβλημά του ως ηλεκτρόδιο, αλλά έχει δύο ηλεκτρόδια σε σχήμα δακτυλίου τοποθετημένα το ένα μέσα στο άλλο. Η ηλεκτρική τάση εφαρμόζεται μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού ηλεκτροδίου και εκεί μετράται η ροή του ρεύματος.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι, σε αντίθεση με το LDL100, το LDL101 έχει μία αμετάβλητη σταθερά κυψέλης. Με το λογισμικό που χρησιμοποιείται εσωτερικά, μπορούν να αντιστοιχιστούν διάφορες σταθερές κυψέλης για να επιτυγχάνεται ανά πάσα στιγμή η βέλτιστη ανάλυση σε όλο το εύρος μέτρησης. Έτσι, το LDL101 προσφέρει λειτουργίες σε μία συσκευή, για τις οποίες άλλοι αισθητήρες απαιτούν διαφορετικές εκδόσεις.
Ένας επαγωγικός αισθητήρας αγωγιμότητας αποτελείται από δύο μεταλλικά πηνία τυλιγμένα με σύρμα και εγκιβωτισμένα σε πλαστικό σώμα (η ifm χρησιμοποιεί PEEK ή πολυπροπυλένιο). Το πρώτο πηνίο (πηνίο πομπού) παράγει μία ηλεκτρική τάση στο ρευστό. Ανάλογα με την αγωγιμότητα του μέσου, παράγεται εναλλασσόμενο ρεύμα. Αυτό δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο στο δεύτερο πηνίο (πηνίο λήψης), το οποίο είναι ανάλογο με την αγωγιμότητα του μέσου.
Η επαγωγική μέτρηση αγωγιμότητας έχει πολλά πλεονεκτήματα:
- Υψηλή αντοχή στη διάβρωση χάρη στην πλαστική ακίδα.
- Δεν επηρεάζεται από τα αιωρούμενα στερεά του μέσου όσο το κανάλι μέτρησης παραμένει ανοικτό.
Το γνωρίζατε; (LDL2)
Ένα σύνηθες πρόβλημα με τις μακριές ακίδες PEEK με χύτευση με έγχυση είναι ότι τείνουν να σπάνε. Αυτό οφείλεται στην καταπόνηση που προκαλείται από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της πίεσης, οι οποίες προκύπτουν ειδικά σε εφαρμογές CIP.
Κατασκευασμένη από μονοκόμματο εξάρτημα, η ακίδα επιτρέπει στο υλικό PEEK να διαστέλλεται ομοιόμορφα με τις αλλαγές της θερμοκρασίας, κατανέμοντας την πίεση πιο ομοιόμορφα στο στέλεχος και αποτρέποντας πιθανά σημεία καταπόνησης. Διατηρείται η γενική διαθεσιμότητα των μηχανών.
Η επίδραση της θερμοκρασίας στους αισθητήρες LDL
Η αγωγιμότητα ενός υλικού εξαρτάται ιδιαίτερα από τη θερμοκρασία, περίπου κατά 1...5% ανά °C. Όλοι οι αισθητήρες αγωγιμότητας διαθέτουν ενσωματωμένη μέτρηση θερμοκρασίας για την αντιστάθμιση των αλλαγών της θερμοκρασίας στο μέσο.
Το γράφημα δείχνει τη διαφορά μεταξύ αντισταθμισμένης και μη αγωγιμότητας. Χωρίς αντιστάθμιση (μπλε γραμμή), η αγωγιμότητα αυξάνεται ή μειώνεται με βάση τη θερμοκρασία, δηλαδή η αγωγιμότητα δεν παραμένει πλέον σταθερή αν και το μέσο παραμένει το ίδιο. Όταν χρησιμοποιείται η αντιστάθμιση (πορτοκαλί γραμμή), παρέχεται μία σταθερή και επαναλαμβανόμενη μέτρηση. Αυτό καθιστά τις μετρούμενες τιμές συγκρίσιμες σε διαφορετικούς χρόνους. Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την αντιστάθμιση της θερμοκρασίας και τον τρόπο προσαρμογής της μπορείτε να βρείτε στην ενότητα για τη βαθμονόμηση.
Για κάθε αισθητήρα αγωγιμότητας της ifm διατίθεται δωρεάν εργοστασιακό πιστοποιητικό. Παράγεται απευθείας στην παραγωγή και καταχωρείται στον σειριακό αριθμό. Ο αισθητήρας διέρχεται από διαφορετικούς σταθμούς βαθμονόμησης, ο καθένας με διαφορετική θερμοκρασία και αγωγιμότητα. Κατά την τελική βαθμονόμηση, ο αισθητήρας συγκρίνεται με έναν αισθητήρα αναφοράς. Όλες αυτές οι πληροφορίες αναφέρονται στο εργοστασιακό πιστοποιητικό.
Κατεβάστε το εργοστασιακό πιστοποιητικό δωρεάν από την ιστοσελίδα μας. Βεβαιωθείτε ότι έχετε διαθέσιμο τον σειριακό αριθμό του αισθητήρα για να τον εισάγετε.
Βαθμονόμηση πεδίου
Οι αισθητήρες της ifm φτάνουν στις εγκαταστάσεις σας έτοιμοι για χρήση. Ωστόσο, μπορείτε να προσαρμόσετε περαιτέρω τον αισθητήρα σε συγκεκριμένα μέσα ή θερμοκρασίες αναφοράς επιτόπου. Για τον σκοπό αυτόν, οι δύο παράμετροι «Calibration gain CGA» και «Temperature compensation T.cmp» μπορούν να καθοριστούν έτσι ώστε ο αισθητήρας να ρυθμιστεί με βάση ένα γνωστό μέσο αναφοράς.
Απολαβή βαθμονόμησης [CGA]: ευθυγραμμίζει την καμπύλη μέτρησης του αισθητήρα με τη γνωστή τιμή του μέσου αναφοράς. Μπορεί να ρυθμιστεί μία τιμή μεταξύ 80 και 120%. Για τον υπολογισμό, η γνωστή τιμή διαιρείται με τη μετρούμενη τιμή.
Αντιστάθμιση θερμοκρασίας [T.cmp]: ο βαθμός στον οποίο η απόκλιση της θερμοκρασίας από τη θερμοκρασία αναφοράς (συνήθως 25 °C) προκαλεί αλλαγή της αγωγιμότητας.
- Η αντιστάθμιση μπορεί να ρυθμιστεί ελεύθερα μεταξύ 0 και 5%/K.
- Η αντιστάθμιση θερμοκρασίας είτε αναφέρεται στο φύλλο δεδομένων του μέσου (για μέσα με βάση το νερό, το πρότυπο είναι 2%), είτε προσδιορίζεται μέσω μιας εξίσωσης ευθείας γραμμής μετρώντας το ίδιο μέσο σε 2 θερμοκρασίες.
Η προσαρμογή των παραμέτρων CGA και T.cmp μπορεί να οδηγήσει σε υψηλότερη ακρίβεια, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις δεν είναι απαραίτητη.
ISO βαθμονόμηση και επαναβαθμονόμηση
Για μακροπρόθεσμα αξιόπιστα αποτελέσματα μετρήσεων, η ifm προσφέρει τη βαθμονόμηση και επαναβαθμονόμηση αισθητήρων αγωγιμότητας. Η συγκριτική μέτρηση των αισθητήρων αγωγιμότητας πραγματοποιείται με διαλύματα αναφοράς που έχουν γνωστές τιμές αγωγιμότητας. Στο πλαίσιο της συγκριτικής μέτρησης, η υπό δοκιμή συσκευή βυθίζεται στο διάλυμα αναφοράς και τεκμηριώνεται η απόκλιση μεταξύ της πραγματικής τιμής και της τιμής στόχου. Με βάση αυτό, μπορούν να ληφθούν μέτρα για τη διόρθωση των αποκλίσεων και την εξασφάλιση μέτρησης με ακρίβεια.