Leitfähigkeit

Anzahl der Elektroden und Pole und die Auswirkungen bei Leitfähigkeitsmessungen

Wie wirkt sich die Anzahl der Elektroden und Pole auf die Leitfähigkeitsmessung aus?


Zwei Elektroden, Zwei-Pol-Design

Der einfachste Sensor basiert auf dem traditionellen Zwei-Elektroden Zwei-Pol Design. Hierbei werden angelegter Strom und gemessene Spannung durch dasselbe Paar Elektroden realisiert. Weil bei hohen Leitfähigkeiten der Spannungsabfall an den Elektroden (ZTransition) und am Kabel (ZCable) relativ groß gegenüber dem Spannungsabfall im Medium (Rmedium) werden kann, ist das Zweipol Design nur für geringere Leitfähigkeiten geeignet (typisch 1 µS bis zu 500 µS).

Abbildung 1 & 2: Magnetfeldlinie um einen 2-poligen Sensor und das Ersatzschaltbild

Vier Elektroden, Vier-Pol-Design

Die Trennung von Strom gebenden und Spannung messenden Elektroden eliminiert fast komplett Polarisationseffekte und den Einfluss von Kabelwiderständen. Aber der kapazitive Einfluss der Kabel verbleibt und muss kompensiert werden.

Abbildung 3 & 4: Magnetfeldlinie um einen 4-poligen Sensor und das Ersatzschaltbild

Sechs Elektroden, Vier-Pol-Design

Im Sechs-Pol-Design wird der Strom durch je 2 Elektroden geleitet. Während der elektrische Aufbau dem Vier-Elektroden Vier-Pol-Design entspricht, liegt der entscheidende Unterschied in der Stärke und Homogenität des elektrischen Feldes an den spannungsmessenden Elektroden. Die homogenere Feldverteilung im Bereich der Spannungselektroden sorgt für eine kaum schwankende Zellkonstante, weil der Einfluss des Feld-Randeffektes drastisch reduziert ist. Zusätzlich führt das 6-Elektroden 4 Pol-Design zu einer höheren Felddichte und ist weniger anfällig gegen äußere Störeffekte.

ACF60 Leitfähigkeitssensor, 4-Pole und 6 Elektroden

Abbildung 5 & 6: Magnetfeldlinie um einen 6-Elektroden-4-Pol-Sensor und das Ersatzschaltbild

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