Was ist eine Leitfähigkeitszelle?
Eine Leitfähigkeitszelle ist ein Gerät, das aus Elektroden besteht, die die elektrische Leitfähigkeit einer Substanz wie Wasser messen. Übliche Konfigurationen umfassen zwei Elektrodenzellen und vier Elektrodenleitfähigkeitszellen. Das Hauptmerkmal, das jeden Typ unterscheidet, ist die Zellkonstante der Leitfähigkeitszelle, die als Buchstabe K bezeichnet wird. Die Elektrodengröße, der Abstand zwischen beiden und das Muster des vorhandenen elektrischen Feldes bestimmen diese Zellkonstante. Sie ist höher für Zellen mit kleinen Elektroden, die weit voneinander entfernt sind, und niedriger für Zellen mit größeren Elektroden, die näher beieinander liegen.
Um einen Leitfähigkeitsmesswert zu erhalten, müssen die Zellkonstante und die Leitfähigkeit des Materials multipliziert werden. Der Randfeldeffekt muss ebenfalls in die Gleichung einbezogen werden, was vereinfacht wird, indem auch eine Messung einer Lösung durchgeführt wird, bei der die elektrische Leitfähigkeit bekannt ist. Durch die Kalibrierung einer Sonde mit einer Leitfähigkeitszelle kann eine unbekannte Zellkonstante berücksichtigt werden, die sich mit zunehmendem Alter der Elektrode ändert. Der Messwert wird bei der Messung auch auf einen realen Wert basierend auf der Umgebungstemperatur eingestellt.
Eine Leitfähigkeitszelle mit zwei Elektroden verfügt über Elektroden aus Platin, vergoldetem Nickel, Titan oder Graphit. Die Zellen sind in Tauch- oder Durchflusskonfigurationen erhältlich und können aus Glas oder Epoxid bestehen. Einige werden von Randfeldern nicht beeinflusst, insbesondere wenn das Messfeld im Elektrodenkörper verbleibt. Die meisten Arten von Leitfähigkeitsmessgeräten werden von der Konfiguration mit zwei Elektroden unterstützt.
Ein weiterer beliebter Leitfähigkeitstyp ist die Version mit vier Elektroden. Diese Konstruktion erleichtert die Messung, da weniger Fehler in Bezug auf Polarisation oder Elektrodenverschmutzung auftreten. Da im Messkreis kein Strom fließt, wird die Spannung über die Innenringe des Geräts genau gemessen. Wechselstrom fließt durch einen äußeren Ringsatz an der Zelle. Mit dieser Leitfähigkeitsmesszelle kann ein ganzer Leitfähigkeitsbereich gemessen werden.
Die Leitfähigkeitszelle ist nur eine Komponente in einem Messsystem. Zur Messung der Leitfähigkeit benötigt der Anwender zusätzlich einen Sender und einen Regler zur Signalaufbereitung sowie ein Verbindungskabel. Ein ganzes System kann alles enthalten, einschließlich eines Mikroprozessors, um den Prozess der Leitfähigkeitsmessung zu automatisieren. Zusätzlich zur Temperaturkompensation sollte die Zelle auch mit einer automatisierten Methode zur Auswahl eines Bereichs und mit Umrechnungsfaktoren verwendet werden, die andere Lösungen als natürliches oder Salzwasser darstellen.