Facteurs influençant les mesures de conductivité on Conductivity Measurements
La précision des mesures de conductivité est influencée par de nombreux facteurs dont la plupart ont été compensés lors de l'évolution des capteurs de conductivité.
Résistance et capacité du câble
La résistance du câble n'est un problème que lorsqu'on travaille avec un capteur bipolaire, car dans un capteur à quatre ou six électrodes, il n'y a pratiquement pas de courant passant par les électrodes de mesure de tension qui pourrait être influencé par la résistance du câble. La capacité du câble doit être prise en compte même lorsque vous travaillez avec un capteur quadripolaire. En particulier lorsque la conductivité est faible, l'influence du câble devient relativement importante et doit être réduite au minimum, par exemple, en abaissant la fréquence du courant appliqué. Les plages typiques pour la résistance et la capacité des câbles sont 0...2000 Ω et 0...2000 pF.
Température
Comme la conductivité dans les liquides augmente généralement avec l'augmentation des températures, tous les conductimètres sont équipés d'une fonction de compensation de température. Les étalons de conductivité disponibles pour une large gamme de conductivités sont toujours accompagnés d'un tableau indiquant la conductivité de l'étalon à plusieurs températures, voir DIN EN 27888. En raison de la forte dépendance de la conductivité électrique de la température, tout capteur de conductivité doit être équipé d'un capteur de température intégré.
Correction de la température
Alors que des températures standard comme 20 ou 25 °C (68 ou 77 °F) sont utilisées pour les étalonnages avec des étalons de conductivité, la mesure de la conductivité de l'échantillon est généralement effectuée à des températures différentes. Afin de comparer les mesures réelles et historiques, ou de comparer les conductivités de différents échantillons, il est pratique courante de recalculer la conductivité mesurée à une température standard, par exemple 20 ou 25 °C - ou aucune. La plupart des conductimètres et convertisseurs offrent cette fonction, où l'utilisateur peut sélectionner la température standard requise. Les mesures sont ensuite enregistrées sous forme de valeurs corrigées de la température".
Toutefois, cette normalisation de la température peut être effectuée dans une plage de température limitée, à proximité de la température d'étalonnage et de mesure de l'échantillon. En règle générale, la température d'étalonnage de +/- 5°C peut être utilisée pour la correction. Au-delà de cette plage, un réglage de la température de l'échantillon (refroidissement/chauffage) ou un nouvel étalonnage doit être effectué - afin de conserver un résultat de mesure précis.
Compensation de température
Les solutions aqueuses modifient la conductivité en fonction de la température. Le comportement de la plupart des échantillons peut être caractérisé par un "coefficient de température" linéaire α (%/°C). Ce coefficient doit être entré manuellement dans la configuration du convertisseur, où la correction et la compensation de température sont calculées selon la formule :
| COND(m) | conductivité mesurée à la température de mesure T(m) |
| COND(r) | conductivité calculée à la température de référence T(r) |
| T(m) | température de mesure (°C) |
| T(r) | température de référence (°C) |
| α | coefficient de température (%/°C) |
Si le coefficient de température de l'échantillon spécifique n'est pas connu, on peut déterminer expérimentalement en mesurant l'échantillon à la température de référence T(r) = 25°C et à la seconde température T(m) comme 15 ou 35 °C (différence de 10°C ou plus).
Pour les "eaux naturelles" (6...100 mS/m), ces coefficients de température "non linéaires" sont indiqués dans la norme DIN EN 27888. Si les résultats de conductivité existants ont été mesurés à 20°C, ils peuvent être recalculés à 25°C en les multipliant par le facteur 1,116.
Polarisation
L'application d'un courant électrique aux électrodes en solution provoque la formation d'une couche de contre-ions qui se ferment à la surface des électrodes, ce qui entraîne une résistance capacitive supplémentaire. L'influence de cette résistance capacitive est minimisée en appliquant un courant alternatif (AC) évitant la formation de couches d'ions. Des fréquences AC plus élevées sont appliquées lors de la mesure de conductivités élevées, où la résistance de polarisation est grande par rapport à la résistance de la solution. Pour les basses conductivités, des fréquences AC basses sont appliquées, qui sont moins influencées par la capacité du câble. Lors de l'utilisation d'une cellule quadripolaire, la résistance de polarisation n'a pratiquement aucun effet sur la mesure.
Géométrie et constante de cellule
Le quotient d/A[cm-1] est traditionnellement connu sous le nom de constante de cellule (K) décrivant la zone du champ électrique utilisée pour déterminer la conductivité. Avec les agencements d'électrodes des capteurs de conductivité modernes, la constante de cellule peut être calculée sur la base de dimensions données (constante de cellule théorique), mais la surface réelle de l'électrode et la structure de surface s'ajoutent à une "constante de cellule réelle", qui doit être déterminée indirectement par un étalonnage dans des solutions étalons de conductivité. Le volume de la cellule de mesure autour de la cellule de mesure de conductivité influence également la constante de cellule. C'est pourquoi un calibrage de l'installation complète doit être effectué lors de l'utilisation d'un nouveau capteur de conductivité. Un facteur influençant les propriétés du champ électrique est la concentration d'ions dans la solution. C'est pourquoi la plupart des systèmes modernes de capteurs-transmetteurs fonctionnent avec des constantes de cellule modifiables pour s'adapter à une large plage de conductivité (µS jusqu'à S), en utilisant des capteurs de conductivité avec différentes constantes de cellule ou basés sur des calibrations spécifiques à la plage.
Durabilité / durée de conservation des solutions étalons de conductivité
Les solutions étalons de conductivité disponibles dans le commerce couvrent une large gamme de conductivités. Alors que les solutions de conductivité plus élevée > 1000 mS peuvent compenser de petites contaminations au fil du temps, des conductivités plus faibles peuvent modifier rapidement leurs valeurs nominales, par exemple, si elles sont exposées à l'air ambiant. C'est pourquoi il est recommandé de vérifier soigneusement tout étalon de conductivité avant de l'utiliser en laboratoire et dans les ateliers de fabrication (BPL / BPF). Les anciennes solutions et celles qui ont été ouvertes plusieurs fois pour l'étalonnage doivent être remplacées par de nouvelles solutions étalons pour maintenir un niveau constant d'étalonnage précis.
Précision des solutions étalons de conductivité
Comme indiqué précédemment, la durée de conservation est critique pour les étalons de conductivité, en particulier avec des valeurs nominales basses dans la gamme µS. C'est pourquoi des normes telles que DIN EN 27888 décrivent les étalons de conductivité et leur comportement en température. Des solutions de chlorure de potassium de 1, 0,1 et 0,01 solution molaire sont couramment utilisées, ayant des conductivités de 111,8, 12,88 et 1,408 mS/cm à 25°C. Ces solutions salines de KCl hautement concentrées peuvent être produites avec une précision finale de +/-0,5 %. Cependant, les étalons de faible conductivité comme les solutions de 147 ou 25 µS/cm peuvent atteindre une précision de 5 %. La précision est directement prise en compte dans le calcul de l'incertitude de mesure de l'échantillon. Il n'est pas possible d'obtenir une précision supérieure à celle de l'étalon dans les mesures d'échantillons.
CO2 effet
La conductivité électrique dans les solutions est fortement influencée par les ions supplémentaires et les gaz dissous. L'air ambiant se compose d'azote (N2), d'oxygène (O2), de dioxyde de carbone (CO2) et d'autres gaz nobels en concentrations inférieures. Alors que N2 et O2 ne se "dissolvent" pas chimiquement sous forme d'ions dans les solutions aqueuses, CO2 oui. Il forme l'acide carbonique H2CO3, qui se dissocie en ions :
Le contact entre les étalons de faible conductivité et l'air ambiant doit être évité, car le CO2 ajoute des ions aux solutions étalons et modifie la valeur nominale. Des expériences ont montré que l'eau ultrapure, à partir de 0,05 µS/cm versée dans un bécher en verre, monte jusqu'à 1 µS/cm en quelques secondes et s'élève encore plus avec le temps. L'équilibre entre CO2 dans l'air et dans la solution aqueuse est la force motrice. C'est pourquoi toute mesure inférieure à 50 µS/cm doit être effectuée dans des cellules de mesure scellées et en dessous de 10 µS/cm, un gaz protecteur inerte, comme l'azote N2, doit être utilisé pour empêcher l'air de pénétrer dans la solution ou la cellule de mesure (purge). En cas de conductivité faible, il est encore mieux de mesurer l'échantillon dans une cellule de mesure "à écoulement continu" scellée.
Agitation de l'échantillon
Si l'échantillon n'est pas mesuré en ligne ou dans un écoulement, il est recommandé d'avoir une légère agitation (par exemple à l'aide d'un agitateur magnétique), mais ne créez pas de tourbillon en introduisant de l'air dans la solution (en ajoutant CO2 ! ).
