专利名称:一种精确测量海水相对电导率及溶液绝对电导率的方法
本发明属于海水电导盐度计及溶液电导率仪的设计制造方法。
在作出本发明之前，英国国家海洋研究所的NIO盐度计，其电导池需予先调节到常数相等，且仪器要在精密恒温下使用。对于HD-2型海水电导盐度计，虽使用电导池常数不等的双电导池在非恒温下测量，但由于使用电阻电桥，其受温度影响及长期使用稳定性不如比例分压器，并且在低盐度范围测量精度降低，测量范围也不如比例分压器宽。
对于电解质溶液电阻的精密测量，通常采用琼斯(G.Jones)等设计的琼斯电桥。它是一种等臂电桥，可直读溶液电阻，但不能直读溶液的绝对电导率，而且需在严格恒温下测量。通常的各种电导率仪可直读溶液电导率，但精度低(如国产DDS-11电导率仪，精度为10%)。
按本方法设计制造的海水电导盐度计，测量海水盐度范围宽，其下限可达1PPm。即可检测纯水电导率，精度较高，稳定性好，操作使用方便。电导率测量如果不包括溶液转移误差的话，仪器本身精度可达10-5，甚至更高。因此更适应于高精度测量的科学研究。
用本方法设计的仪器，其测量电桥电路见附图1，其中A与B为置于非恒温水浴中的两支电导池常数不等的双极镀铂黑铂片电极的电导池，与比例分压器〔2〕组成电桥的四个桥臂。比例分压器中间接地，分上、下两部分。电桥信号经放大检波〔3〕由平衡指示器指示。电桥电源为音频交流电源〔1〕，由分压器输入。比例分压器上半部分称为读数单元，用u1表示，下半部分称定位单元用u2表示，u1与u2其相位相反。
当电导池A与B中盛海水时，设其海水溶液阻抗分别为ZA与ZB，调节比例分压器u1单元或u2单元(它们皆为十进位，有五档或更多档)，使平衡指示器(如μA表)指示最小值。由于电导池为U形，其极化电阻与电导池海水电阻相比可以忽略，其华伯格阻抗(Warburg impedance)很小，可以忽略。因此，两个电导池中海水阻抗之比实际上可用其电阻之比来代替即(N1)/(N2) = (rA)/(rB) (1)其中N1，N2为u1及u2单元匝数由表盘可读出。
现在先使两只电导池注入相同的标准海水，标准海水的实用盐标相对电导率设为RtN，令两只电导池常数分别为aA及aB，它与溶液电导率C及溶液电阻r或电导
L的关系为L＝ 1/(r) ＝ (c)/(a)两只电导池同在一只小型非恒温水浴或油浴中，其中有一小型电动搅拌器。因此，两只电导池随时处于热平衡状态，有相同的温度，其电导率相等，故有(N1)/(N2) = (aA)/(aB) (2)对于本方法设计的U型电导池，其电导池常数温度系数很小，水浴温度在室温下波动实际不会影响(2)式比值，在下面的推导中将应用这一特性。
此时我们予置N1＝RtN，然后调节N2值，使平衡指示器值最小，该时(2)式仍成立，仅等式左边分子分母数值变化，其比值不变(RtN)/(N2) = (aA)/(aB) (3)然后将电导池B中之标准海水排出，注入待测海水，设其电导率为Ct，在保持N2值不变的条件下，调节N1使电桥平衡，设平衡时N1之读数为N11，根据平衡条件公式(2)有(N11)/(N2) = (aACt)/(aBCNt) (4)式中CNt是相应于相对电导率为RtN之标准海水的绝对电导率。将(3)式代入(4)式中得N11=RtN(Ct)/(CNt) (5)根据1978年实用盐标，标准海水相对电导率为RtN= (CNt)/(C35t) (6)待测水样的相对电导率为Rt= (Ct)/(C35t) (7)C35t为盐度为35的标准海水在t℃时的电导率。(3)式÷(7)式得到(RtN)/(Rt) = (CNt)/(Ct) (8)再将(8)式代入(5)式中得N11＝Rt(9)可见此时读数单元匝数N11等于待测海水样品的相对电导率Rt，因此为直读式仪表。根据Rt值，用通用的国际海洋学表查得相应的海水实用盐度值。
应用上述方法实际上分为定位校准和测量两步进行。
由该方法所设计的海水电导盐度计是其实施例之一，其方框图见附图2，其中〔1〕为音频振荡电源，〔4〕为稳压电源，〔5〕为非恒温小型水浴或油浴，〔6〕为驱动电导池中样品流动的电动搅拌器，〔7〕为搅拌器电源，〔8〕为选频放大器，〔9〕为平衡信号检测器。图3为比例分压器的结构图，其档位可根据精度要求选择。图4为电导池结构图，〔10〕为两只镀铂黑铂片电极，〔11〕为管中段φ2孔径的毛细管，用以保证电导池盛海水时有足够的电阻值。
本发明的第二个实施例是测量一般电解质溶液的电导率。其定位校准步骤为用已知电导率的标准氯化钾溶液注入两只电导池，调节读数单元u1刻度值使其等于氯化钾溶液在水浴温度下的电导率值，然后通过调节定位单元u2刻度值，使平衡指示器值最小。测量时再将电导池B中之氯化钾溶液排出，注入待测电解质溶液，在保持定位单元u2刻度值不变条件下，调节读数单元u1刻度值，使平衡指示器指示最小值，此时读数单元u1刻度值即为待测电解质溶液在水浴温度下之电导率值。
若要测定确定温度下电导率值，只需将水浴温度控制在确定温度之下测定即可。
实验证明，该方法应用于双电导池常数不等，且与比例分压器组成电桥的直读式仪表中，在非恒温水浴的测量中，测量盐度具有±0.003S准确度，±0.001S精密度，盐度范围在0.1～42S之间，测电导率精度在10-4～10-5之间，性能稳定。
权利要求
1.一种精确测量海水相对电导率及溶液绝对电导率的方法，其测量电路由音频振荡电源[1]，比例分压器[2]，电导池A与B，选频放大器与平衡信号检测器[3]组成，其仪器方框图由音频振荡电源[1]，稳压电源[4]，非恒温小型水浴或油浴[5]，驱动电导池中水样流动的电动搅拌器[6]，搅拌器电源[7]，选频放大器[8]和平衡信号检测器[9]组成，比例分压器可根据测量精度要求选用，电导池A与B皆由两只镀铂黑铂片电极[10]及管中段为φ2的毛细管[11]构成，本发明的特征在于电导池A与B的电导池常数不等，且与比例分压器组成电桥，为直读式仪表；
2.按权利要求
1所述的精确测量海水相对电导率及溶液绝对电导率的方法，其特征在于可使用于非恒温水浴或油浴的测量中。
专利摘要
本发明用于非恒温条件下的精密测量，尤以低盐度测量性能好为其优点之一。测量过程校准时，使其读数单元刻度N
文档编号G01N27/26GK85106569SQ85106569
公开日1987年3月18日 申请日期1985年8月29日
发明者陈国华, 吴葆仁 申请人:山东海洋学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan