[其他]一種精確測量海水相對電導率及溶液絕對電導率的方法

無效

• 申請號: 85106569
• 申請日: 1985-08-29
• 公開（公告）號: CN85106569A
• 公開（公告）日: 1987-03-18
• 發明（設計）人: 陳國華;吳葆仁
• 申請（專利權）人: 山東海洋學院
• 主分類號: G01N27/06
• 分類號: G01N27/06;G01N27/26;G01R27/00
• 代理公司: 山東海洋學院專利事務所
• 代理人: 紀明義

本發明屬于海水電導鹽度計及溶液電導率儀的設計制造方法。

在作出本發明之前，英國國家海洋研究所的NIO鹽度計，其電導池需予先調節到常數相等，且儀器要在精密恒溫下使用。對于HD-2型海水電導鹽度計，雖使用電導池常數不等的雙電導池在非恒溫下測量，但由于使用電阻電橋，其受溫度影響及長期使用穩定性不如比例分壓器，并且在低鹽度范圍測量精度降低，測量范圍也不如比例分壓器寬。

對于電解質溶液電阻的精密測量，通常采用瓊斯（G.Jones）等設計的瓊斯電橋。它是一種等臂電橋，可直讀溶液電阻，但不能直讀溶液的絕對電導率，而且需在嚴格恒溫下測量。通常的各種電導率儀可直讀溶液電導率，但精度低（如國產DDS-11電導率儀，精度為10%）。

按本方法設計制造的海水電導鹽度計，測量海水鹽度范圍寬，其下限可達1PPm。即可檢測純水電導率，精度較高，穩定性好，操作使用方便。電導率測量如果不包括溶液轉移誤差的話，儀器本身精度可達10^-5，甚至更高。因此更適應于高精度測量的科學研究。

用本方法設計的儀器，其測量電橋電路見附圖1，其中A與B為置于非恒溫水浴中的兩支電導池常數不等的雙極鍍鉑黑鉑片電極的電導池，與比例分壓器〔2〕組成電橋的四個橋臂。比例分壓器中間接地，分上、下兩部分。電橋信號經放大檢波〔3〕由平衡指示器指示。電橋電源為音頻交流電源〔1〕，由分壓器輸入。比例分壓器上半部分稱為讀數單元，用u₁表示，下半部分稱定位單元用u₂表示，u₁與u₂其相位相反。

當電導池A與B中盛海水時，設其海水溶液阻抗分別為Z_A與Z_B，調節比例分壓器u₁單元或u₂單元（它們皆為十進位，有五檔或更多檔），使平衡指示器（如μA表）指示最小值。由于電導池為U形，其極化電阻與電導池海水電阻相比可以忽略，其華伯格阻抗（Warburg impedance）很小，可以忽略。因此，兩個電導池中海水阻抗之比實際上可用其電阻之比來代替：

即

(N₁)/(N₂) = (r_A)/(r_B) （1）

其中N₁，N₂為u₁及u₂單元匝數由表盤可讀出。

現在先使兩只電導池注入相同的標準海水，標準海水的實用鹽標相對電導率設為R_tN，令兩只電導池常數分別為a_A及a_B，它與溶液電導率C及溶液電阻r或電導L的關系為：

L＝ 1/(r) ＝ (c)/(a)

兩只電導池同在一只小型非恒溫水浴或油浴中，其中有一小型電動攪拌器。因此，兩只電導池隨時處于熱平衡狀態，有相同的溫度，其電導率相等，故有：

(N₁)/(N₂) = (a_A)/(a_B) （2）

對于本方法設計的U型電導池，其電導池常數溫度系數很小，水浴溫度在室溫下波動實際不會影響（2）式比值，在下面的推導中將應用這一特性。

此時我們予置N₁＝R_tN，然后調節N₂值，使平衡指示器值最小，該時（2）式仍成立，僅等式左邊分子分母數值變化，其比值不變：

(R_tN)/(N₂) = (a_A)/(a_B) （3）

然后將電導池B中之標準海水排出，注入待測海水，設其電導率為C_t，在保持N₂值不變的條件下，調節N₁使電橋平衡，設平衡時N₁之讀數為N¹₁，根據平衡條件公式（2）有：

(N¹₁)/(N₂) = (a_AC_t)/(a_BC_Nt) （4）

式中C_Nt是相應于相對電導率為R_tN之標準海水的絕對電導率。將（3）式代入（4）式中得：