电导仪测量原理

HPI (High Performance Industrietechnik GmbH)总部位于奥地利兰斯霍芬，为轻金属行业开发、设计、制造和交付交钥匙设备。冶金制造商通常使用轻金属（如铝和镁）来生产轻型合金类产品。HPI为它的其中一个冶金客户创新并开发了一种用于无损材料检测的自动化电导率测量系统。HPI制造的电导率测量系统集成了我们的NORTEC™ 600涡流探伤仪，将我们的涡流探伤仪用于测量和测试以满足质量需求。制造一款以生产线速度验证电导率的系统HPI制造了一款系统来进行电导率测试，用于评估铝板的热处理状态。这些铝板最宽4,200 mm，最长33,000 mm，厚度范围为1 mm到210 mm 。这些铝板会被加工成铝镁合金半成品，供应给航空工业。这家冶金公司需要为其新的轧钢机组配备该系统，其中包括冷轧机、热轧机和板材热处理。其制造工艺要求采用内置的可靠NDT检验解决方案，在提高生产率的同时确保其材料符合国际公认的标准。HPI面临的挑战是开发这样一款系统：在保持一致的测试性能的同时，还需要实现高速测量铝板电导率。正在生产线辊道上运输的大型铝板为什么制造商需要测量金属电导率通过测量电导率能够确定材料允许电流通过的程度，即能够确定材料的电流传导性能。此测试使制造商能够收集有关物质成分的信息。通过这些测试数据，用户可以确定材料是否适合其预期用途。许多行业都在其质量控制和制造工艺中引入电导率测试。其目的是为了验证金属结构是否完整性，以便能够实现最终产品所需的耐用性和性能。必须测量飞机建造中使用的铝材电导率以了解其放电能力，从而确保铝材承受雷击等事件时的材料应力承受能力。电导率测试通过检测合金硬度的变化可以确认材料是否因热处理而受损，令其脆性增加。铝材的优点、缺点和典型缺陷铝材的密度低于其他常见金属。例如，钢材的密度大约比铝材高三分之一。由于重量轻、强度高，铝材是飞机制造的理想材料，一些统计数据估计，现代飞机制造中铝材占比为75–80%。因为主要由铝材制成，飞机可以承载更大的重量，并且更省燃油。铝合金的另一大优点是耐腐蚀性，这增加了飞机的耐用性。飞机经常受到恶劣天气和极端气候的影响，需要耐受从高空的冰冻温度到包括雪和暴雨在内的降水等因素。尽管铝材具有高度耐腐蚀性，但它也是一种化学活性金属，因此某些情况下也会发生腐蚀。铝制组件容易受到各种类型腐蚀，其中包括：表面点蚀晶间腐蚀剥离腐蚀应力腐蚀开裂（SCC）疲劳开裂微振磨损制造工艺（如机加工、成型、焊接或热处理）可能会在铝板（并因此在飞机零件上）留下应力。超过应力腐蚀阈值时，这种残余应力可能会在腐蚀性环境中导致开裂。涡流NDT技术在航空航天应用中的优势涡流无损检测(NDT)技术是一种非接触式金属零件检验方法。此技术广泛应用于航空和航天工业以及其他制造和维修环境中用于检验薄金属材料是否存在潜在的安全相关或质量相关问题。由于涡流检测(ECT)使用电磁耦合，不需要与零件直接接触，因此不需要耦合剂。EDT可用于执行以下检验：表面检验次表层检验（通常3-4 mm）涡流技术的优点：保留漆层和涂层进行检验（无需除漆）较少的表面处理（可以保留污垢进行检验）易于使用，只需较少的培训提供快速结果，适合高速检验和大型零件检验适用于任何导电材料，包括飞机上常用的金属，如铝、不锈钢和钢涡流检测设备的工作原理(A) 流入线圈的交流电产生磁场（蓝色）。(b) 当线圈置于导电材料附近时，会引发材料中产生涡流（红色）。(c) 零件中的缺陷会干扰涡流的路径。这种干扰可以用仪器测量。当交流电通过ECT探头总成中的一个或多个线圈，且探头靠近由导电材料制成的零件时，会产生交变磁场，将涡流引入零件。这个磁场会产生耦合效应。测试部件中的间断点或特性变化会改变涡流的流动，这会影响探头的工作感抗。探头可检测到材料厚度的变化或缺陷，如受检零件中的裂纹和腐蚀。这些变化以信号的相位和振幅反映在仪器屏幕上，然后由操作员进行解读。HPI的铝板电导率测量解决方案，时长04:48本视频展示了HPI解决方案的演示，该解决方案是用于铝板高速电导率测量的自动化系统。如您所见，NORTEC 600装置集成在扫描仪上的HPI系统中，该扫描仪在检测完轧辊将信息输入测量站之后将ECT探头在校准站和铝板上快速移动。（可参考国际公认标准ASTME 1004-02、MIL STD1537C、EN2004-1和AMS 2772F，以及航空航天行业的客户定制测试规范，为每个金属板预定义测量程序。”—《铝业时报》）集成NORTEC 600 ECT装置的铝板电导率测量系统HPI过去曾使用手动设备进行此类生产线测试；但随着速度和质量要求的提高，尤其是对于航空和航天行业，手动测试变得过时。 奥林巴斯的NORTEC 600涡流探伤仪通过与HPI的全自动检验系统相结合，以此提供了一个较为可靠并具有时间和成本效率的解决方案。HPI为此解决方案配置了自己的应用软件，基本上就是将NORTEC 600装置作为传感器集成到系统中。HPI之所以特别选择了NORTEC 600设备而不是其他涡流探伤仪，是因为该仪器提供了与可编程逻辑控制器(PLC)通信的接口。在电导率测量前后，系统会自动对每个金属板进行校准检查。由于其检测速度很快，手动测量需要花费数小时的数百个检测点仅需几分钟即可完成测量。HPI的客户使用其中两个系统，每个系统上配备两个NORTEC 600探伤仪。作为质量控制流程，电导率质量检查有助于改进HPI的热处理工艺和提高客户满意度。关于NORTEC 600涡流探伤仪NORTEC 600涡流探伤仪是一种便携式设备，采用了先进的数字电路。NORTEC 600装置可轻松无缝地集成到检验系统中。此装置的宗旨是让工业环境中的性能保持一致性。NORTEC 600规格和功能在设计时考虑到了HPI等集成商。设计满足IP66要求−10°C至50°C工作温度范围持续平衡滤波器带有扫频报警的带状图视图6 kHz测量速率通过NORTEC PC软件进行远程控制报警输出模拟输出数字输入质量控制用NDT设备HPI选择将奥林巴斯NORTEC 600涡流探伤仪集成到其自动化NDT解决方案中，是因为该探伤仪可以在不接触材料表面的情况下实现快速可靠的电导率测量。

影响纯水电导率分析仪电导率测量的因素主要包括以下几个方面：温度：温度是影响电导率测量最主要的因素之一。纯水的电导率随温度的变化而变化，通常电导率随温度升高而增加。因此，在测量纯水电导率时，需要对温度进行精确控制，并进行相应的温度校正，以确保测量结果的准确性。电极的品质和清洁度：电极的质量和清洁度直接影响到测量的准确性和稳定性。电极应当是高质量的，并经常进行清洁和校准，以避免污染物或氧化物的积聚对测量结果的干扰。电极的响应速度：电极的响应速度影响到测量的实时性和稳定性。快速响应的电极可以更快地达到稳定状态，从而提高测量的准确性。电极的稳定性：电极在长时间使用过程中的稳定性也是影响测量结果的因素之一。良好的电极设计和材料选择可以减少电极的漂移和老化，从而保证测量的长期准确性。环境条件：环境中的电磁干扰、振动或其他外部因素都可能对电导率测量造成影响。因此，在进行测量时，应尽可能在稳定的环境条件下操作，并采取适当的屏蔽措施以减少外部干扰。仪器的精度和校准：仪器本身的精度和校准水平直接决定了测量结果的准确性。定期进行仪器的校准和维护是确保测量结果可靠性的重要步骤。综上所述，纯水电导率分析仪的电导率测量受到温度、电极质量与清洁度、电极响应速度与稳定性、环境条件以及仪器精度与校准等多种因素的影响。正确控制和理解这些影响因素，是确保测量结果准确性和稳定性的关键。

纯化水和其他低电导率水中测量pH值时的挑战和建议。 关键字pH值，纯水，低电导率水，低离子强度，电极，溶液。目标 以下应用说明描述了在纯化水和其他低电导率水中测量pH值时的挑战和建议。介绍 理论上，测量纯水的pH值似乎很简单。例如，纯水应该是中性的- pH 7.0，并且应该没有干扰。 纯水的pH测量是具有挑战性，因为pH电极响应往往漂移，可能是响应缓慢的，不可重复和不准确的。由于样品的低电导率、低离子强度溶液和普通离子强度缓冲液之间的差异、液体结电位的变化和二氧化碳对样品的吸收，在这些样品中测量更加困难。由于纯水溶液的电导率很低，所以溶液会像“天线”一样，电极响应可能会有干扰噪声。 通过了解在纯水和其他低导电性液体中测量pH值的挑战，您可以克服它们，并确保您的pH测量是可靠和一致的。什么是纯水？ASTM D5464将低导电性水描述为导电性 100 μS/cm的水。 超纯水的pH值一般在5.5到7.5之间，取决于水中二氧化碳(CO2)的水平。 具有非常少的离子种类的纯化水被称为碱度低，离子强度低，或具有低电导率/高电阻率。 纯水样品包括蒸馏水、去离子水、一些工艺水、井水、一些地表水、一些处理过的废水、锅炉给水和雨水。 你知道纯水pH测量的挑战是什么？最常见的三个挑战是:1. 电极漂移 低电导率水是高电阻样品。这可能会导致噪声读数和信号漂移。2. 污染的样本 由于这些水域中的离子浓度较低，它们的缓冲也很差，因此容易受到污染(例如，在取样、运输、储存、处理和测试期间，来自CO2或氨的吸收，和/或来自其他来源的交叉污染)。3. 不准确的测量 在电极内部的电极填充溶液和电极外部的样品之间的离子强度的巨大差异可能导致明显液接电位。这可能会影响精度，造成稳定时间长，并导致精度差。 优化pH值测试结果 有几个不同的因素可以优化，以提供高质量的pH测量结果。这些因素包括:选择正确的pH电极取样注意事项校准pH电极处理与维护pH电极选择pH电极 有许多不同类型的电极可用来测量pH值。在选择电极时，重要的是要考虑电极特性及其与被测样品的兼容性。 使用屏蔽良好的电极和高阻抗pH计来减少信号噪声，例如奥豪斯ST420 双液界pH电极具有良好的屏蔽效果，配合AB41PH高阻抗pH计。 由于pH值对温度敏感，使用三合一电极或自动温度校正(ATC)探头监测样品温度，并自动调整电极斜率响应。奥豪斯ST350 三合一pH/ATC电极，测量pH同时补偿温度结果使测量更为方便。取样注意事项1. 小心处理低电导率水样，尽量减少空气和二氧化碳的吸收。建议使用玻璃容器，因为空气会通过塑料扩散。2. 对于样品的运输和储存，要将样品满装取样瓶中，这样就取样瓶上部不会有空气。3. 收集后尽快对样品进行测试，以尽量减少温度变化、样品氧化和与样品容器接触时间。4. 确保所有容器和设备在使用前用纯水进行三次冲洗，以避免可能来自各种来源的交叉污染。 校准pH电极 当测量低离子强度样品时，在高离子强度缓冲液中校准pH电极将增加稳定所需的时间。此外，样品污染的可能性也会增加。对于最精确的测量，缓冲液和样品应该具有相似的离子强度。当校准标准品与样品之间的偏差在2°C以内时，得到的结果最好。使用ATC或三合一电极来监控温度。如果样品和校准标准不能在同一温度下，测量在该温度下的pH值，并使用ATC或三极管测量温度并相应地调整斜率。记录结果时，要同时报告pH值和温度读数。 电极校准后冲洗好，以避免交叉污染您的样品。只需少量的缓冲液就能显著改变纯净水的pH值。用尽可能干净的水冲洗。处理与维护pH电极 由于纯水可以从pH球泡中析出离子，将pH电极存储在电极存储溶液中，以恢复球泡敏感膜。如果响应变慢，清洁pH电极以重新激活pH球泡和液接界。如何测试纯净水和其他低导电性水的pH值1. 对于每个被测试的样品，准备一份用于测试和一个或多个用于冲洗。在放入测试样品之前，将pH电极浸入冲洗样品并轻轻搅动。2. 轻轻搅拌样品以加快电极反应。搅拌可以一直进行，但尽可能隔绝空气。3. 使用连续读数模式，让电极有足够的时间完全响应。最好的精度和准确度发生时，充足的时间以达到稳定。一旦建立了标准的响应时间，可以考虑使用定时读取来提高足够的等待时间，从而实现一致和精确的结果。4. 对于高精度的测量工作，ASTM D1293建议测试流动样品，直到漂移率最小和两个连续结果在期望的标准内一致。详见ASTM D1293 www.astm.org。 总结 在低离子强度的样品中获得一致的pH值是相当困难的，而且常常令人沮丧。通过采用一些最佳做法，并遵循本应用笔记中概述的建议，您可以提高测量精度，减少电极漂移，并防止样品污染您的pH值测量。