鹽度計為什么用兩個電極就能測鹽度?電導法測量原理解析
鹽度本身是要檢測水中有多少鹽,為什么鹽度計探頭兩個金屬電極接觸一下溶液就能顯示鹽度?鹽度計確實無法直接數出水里有多少克鹽,它檢測的是溶液的導電能力,再通過溶液特性和內部算法換算出鹽度。
一、電導法測量鹽度的基本原理是什么?
純水本身幾乎不導電,鹽溶解在水中會解離出帶電離子。NaCl解離為鈉離子Na?和氯離子Cl?,生成的鈉離子和氯離子可以在電場作用下定向移動,正離子Na?向負極移動,負離子Cl?向正極移動。溶液中鹽濃度越高,離子數量就越多,導電能力越強。
電導式鹽度計探頭通常包含兩個電極,測量的時候儀器向兩個電極之間施加交流電壓,溶液中的離子就會在電場的作用下移動,形成微小的電流。儀器檢測電流的大小,根據歐姆定律用電壓和電流的比值計算得到電阻,而電導是電阻的倒數,再結合電極的幾何尺寸和電極常數計算電導率EC。
電導率測量的是溶液整體導電能力,包含所有帶電離子。例如海水中含有多種鹽類,一杯海水樣品中可能同時存在鈉離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子、氯離子、硫酸根等,這些離子都會影響電導率。所以如果檢測樣品溶解物質比較復雜,測出來的電導率不一定完全代表食鹽(NaCl)含量。

鹽度計測量出電導率后,通常根據內部校準曲線或算法,結合ATC溫度補償,將電導率轉換為鹽度顯示。
二、為什么鹽度測量必須進行溫度補償?
溫度會改變離子的運動速度,進而改變溶液導電能力。同樣一杯鹽水在20℃和30℃的電導率是不同的,如果不進行溫度補償,電導鹽度計可能因為測出來的電導率EC不同誤認為這杯鹽水濃度發生了變化。
因此電導鹽度計通常帶有ATC溫度補償,測量鹽水當前實際電導率和溫度,根據溫度系數將電導率修正到參考溫度(常見參考溫度有20℃、25℃等)。儀器屏幕顯示經過補償后的鹽度,這樣不同溫度下測量的鹽度也有可比性了。
三、為什么有些鹽度計采用四個電極?

1、兩電極電導法
兩電極電導法結構相對簡單,成本比較低,食品、水產等一般水質檢測場景夠用了。但是兩電極對電極污染比較敏感,如果電極表面有油污、鹽結晶或水垢,可能會改變電流通過路徑,測出來的鹽度數據會有偏差。兩電極鹽度計在測量前需要清洗電極,測量時將探頭完全浸沒在溶液中并避免氣泡附著。
2、四電極電導法
四電極鹽度計一般有電流電極和電壓電極兩對電極,將給電極通電和測量電壓分開。電流電極只負責向溶液施加交流電流,電壓電極只測量兩點間的電壓,幾乎不流過電流,這樣電壓電極表面就不會發生明顯的電解和極化,減少電極極化誤差和電極接觸電阻的影響。四電極電導法主要用于高精度實驗室測量,或者高電導溶液檢測,常規檢測場景兩電極鹽度計就已經夠用了。
以林上鹽度計為例,LS313、LS313H都采用兩電極電導法,通過電極測量溶液電導率,并結合溫度補償換算鹽度。其中LS313適合0–5%左右鹽度檢測,LS313H適合更高濃度鹽水和鹵水檢測。

四、FAQ常見問題
1、鹽度計是不是插得越深,測出來越準?
不是,測量鹽度需要將溶液充分攪拌溶解均勻后,按照儀器要求把電極和溫度傳感器完全浸入溶液中。如果水樣沒有充分混合,上下層不均勻,可能導致測量上面和下面的鹽度數據不一樣,但這并不代表插得越深的數據越準,溶解不均勻測出來的數據無論上層還是下層都無法代表這杯鹽水的鹽度。而溶解均勻后測量不同位置數據幾乎不會有太大差別,插得更深不會讓鹽度更準確,反而要注意不要讓探頭碰到杯底或杯壁。
2、鹽水里有油、調味料或者糖,還能直接測鹽度嗎?
使用電導鹽度計檢測可以得到一個結果,但要注意這個結果不一定完全等同于NaCl含量。電導法測量會受到溶液中所有帶電離子的影響,如果溶液樣品成分復雜,鈣離子、鎂離子等多種不同離子都會參與導電,儀器換算出來的鹽度可能和真實NaCl含量存在差異。
3、剛測完一份鹽水溶液,可以直接再去測另一份不同濃度的鹽水嗎?
不建議直接測量。例如測完一份高濃度鹽水直接再去測低濃度鹽水,探頭表面殘留的高濃度鹽水被帶入低濃度鹽水溶液中,可能導致其鹽度讀數偏高。要確保測量的準確性,測完一份鹽水溶液后最好用純水或去離子水沖洗探頭,再進行下一次檢測。
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