کنداکتیویتی متر چیست؟

کنداکتیویتی متر یا هدایت سنج یک دستگاه اندازه گیری است که برای اندازه گیری میزان هدایت الکتریکی (conductivity) مواد مختلف به کار می رود. هدایت الکتریکی به میزان جریان الکتریکی که به راحتی از یک ماده به ماده دیگر عبور می کند، بستگی دارد. در واقع این دستگاه غلظت یون های حل شده در محلول الکترولیت را اندازه می گیرد. واحد آن میلی زیمنس بر متر است و معیاری برای غلیظ یا رقیق بودن محلول های الکترولیت به طور همزمان با پروسه ی تولید است. موادی که هدایت الکتریکی بالاتری دارند، به عنوان مواد رسانا شناخته می شوند و موادی که هدایت الکتریکی پایین تری دارند، به عنوان مواد نیمه رسانا یا مواد نارسانا شناخته می شوند.شکل زیر نمونه ای از کنداکتیویتی متر آزمایشگاهی BPTCond500 پریسماتک است.

کاربرد کنداکتیویتی متر

هدایت سنج برای اندازه گیری هدایت الکتریکی در مواد مختلف، از جمله آب، خاک، سنگ، فلزات و غیره استفاده می شود. این دستگاه با تزریق جریان الکتریکی به ماده و اندازه گیری ولتاژ الکتریکی در مقابل آن، مقدار هدایت الکتریکی ماده را تخمین می زند. و معمولاً در محیط های صنعتی، آزمایشگاهی و زمین شناسی مورد استفاده قرار می گیرد. کانداکتیویتی متر در کنترل کیفیت آب، اندازه گیری هدایت الکتریکی خاک در زمین شناسی، شناسایی مواد رسانا و نیمه رسانا در صنایع الکترونیک و غیره مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی کاربرد کنداکتیویتی متر در صنایع مختلف شامل موارد زیر است:

• کنترل کیفیت آب: این دستگاه به منظور اندازه‌گیری هدایت الکتریکی آب به کار می‌رود. هدایت الکتریکی آب به عنوان یکی از شاخص‌های کیفیت آب، نشان دهنده میزان املاح موجود در آب است. با اندازه‌گیری هدایت الکتریکی آب، می‌توان کیفیت آب را ارزیابی کرد و در صورت نیاز به تصفیه آب، اقدامات لازم را انجام داد.
• زمین شناسی: هدایت سنج به منظور اندازه‌گیری هدایت الکتریکی خاک استفاده می‌شود. هدایت الکتریکی خاک، نشان دهنده میزان رطوبت و املاح موجود در خاک است. با اندازه‌گیری هدایت الکتریکی خاک، می‌توان خصوصیات خاکی و زمینی را تعیین کرد و در صورت نیاز به انجام عملیاتی مانند آبیاری، کوددهی و غیره، اقدامات لازم را انجام داد.
• صنایع الکترونیک و فلزات: در صنایع الکترونیک و فلزات به منظور شناسایی مواد رسانا و نیمه رسانا کاربرد دارد. هدایت الکتریکی به عنوان یکی از خصوصیات مهم مواد، نشان دهنده قابلیت هدایت الکتریکی مواد است. با اندازه‌گیری هدایت الکتریکی می‌توان مواد رسانا و نیمه رسانا را شناسایی کرد و در صورت نیاز به تعیین خصوصیات دیگر مانند مقاومت الکتریکی و غیره، دستگاه‌های دیگری مانند رزیستانس متر و ولتاژ متر به کار گرفت.
• صنایع غذایی: در صنایع غذایی به منظور اندازه‌گیری هدایت الکتریکی مواد مختلف به کار می‌رود. این دستگاه به عنوان یکی از ابزارهای کنترل کیفیت مواد و محصولات در صنایع غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با اندازه‌گیری هدایت الکتریکی می‌توان میزان نمک، شکر، اسید، پروتئین و غیره در مواد غذایی را تعیین کرد.
• محیط زیست و بهداشت: کنداکتیویتی متر در زمینه‌هایی مانند محیط زیست و بهداشت نیز کاربرد دارد. در محیط زیست، این دستگاه به منظور اندازه‌گیری هدایت الکتریکی آب‌های سطحی و زیرزمینی به کار می‌رود. در بهداشت، کنداکتیویتی متر برای اندازه‌گیری هدایت الکتریکی مواد مختلف به منظور تشخیص و بررسی بیماری‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نحوه ی عملکرد کنداکتیویتی متر

در واقع کنداکتیویتی متر یک دستگاه الکترونیکی است که با اعمال جریان الکتریکی به یک نمونه ماده، ولتاژ الکتریکی در مقابل آن نمونه را اندازه گیری می کند. با توجه به جریان و ولتاژ الکتریکی، هدایت الکتریکی نمونه محاسبه می شود. هدایت الکتریکی مواد به شکل نرمالی با واحد سیمنز بر متر (S/m) اندازه گیری می شود. هدایت سنج معمولاً شامل دو الکترود یا سه الکترود است که به نمونه ماده مورد اندازه گیری وصل می شوند. یکی از الکترودها به عنوان الکترود اصلی (Primary Electrode) شناخته می شود که معمولا در محلول نیست و جریان الکتریکی از طریق آن تزریق می شود. الکترود دیگر به عنوان الکترود ثانویه (Secondary Electrode) شناخته می شود و ولتاژ الکتریکی از آن اندازه گیری می شود. الکترودها معمولاً در فاصله یکدیگر قرار گرفته و نمونه ماده بین آنها قرار می گیرد.

زمانی که الکترودها در محلول قرار می‌گیرند، جریان الکتریکی از الکترود اندازه‌گیری شده، از طریق محلول به الکترود مرجع یا اصلی می‌رود. هدایت الکتریکی محلول با توجه به شدت جریان الکتریکی و فاصله بین الکترودها (در برخی مدل‌ها) یا سطح الکترودها (در برخی مدل‌ها) اندازه‌گیری می‌شود. عملکرد هدایت سنج به صورت دیجیتال یا آنالوگ است و معمولاً دارای یک صفحه نمایش است که نتیجه‌ی اندازه‌گیری را نشان می‌دهد. برخی از مدل‌ها دارای قابلیت ذخیره‌سازی داده‌ها، اتصال به کامپیوتر و ارتباط با دستگاه‌های دیگری مانند pH متر هستند. به طور خلاصه، کنداکتیویتی متر با استفاده از دو الکترود (یا سه الکترود در برخی مدل‌ها)، هدایت الکتریکی محلول را اندازه‌گیری می‌کند و معمولاً دارای یک صفحه نمایش است که نتیجه‌ی اندازه‌گیری را نشان می‌دهد.

انواع کنداکتیویتی متر آزمایشگاهی پرتابل

هدایت سنج های آزمایشگاهی پرتابل، دستگاه‌هایی هستند که به صورت دستی و قابل حمل هستند و به کاربران اجازه می‌دهند تا هدایت الکتریکی محلول‌ها را در محل و زمان دلخواه اندازه‌گیری کنند. این دستگاه‌ها به دلیل قابلیت حمل و نقل آسان و استفاده‌ی آسان، در بسیاری از صنایع و آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شوند. به طور کلی، کنداکتیویتی مترهای آزمایشگاهی پرتابل به دو دسته تقسیم می‌شوند، دستگاه‌های آنالوگ، نتیجه‌ی اندازه‌گیری را به صورت نوار یا شاخص نمایش می‌دهند، در حالی که دستگاه‌های دیجیتال نتایج اندازه‌گیری را به صورت عددی نمایش می‌دهند.

به علاوه، برخی از هدایت سنج های آزمایشگاهی پرتابل دارای قابلیت اتصال به کامپیوتر و یا دستگاه‌های دیگر برای انتقال داده‌های اندازه‌گیری شده هستند. همچنین، برخی از دستگاه‌های کنداکتیویتی متر پرتابل دارای دو الکترود و برخی دیگر دارای سه الکترود هستند. دستگاه‌های هدایت سنج آزمایشگاهی پرتابل در بسیاری از صنایع و آزمایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله صنایع شیمیایی، پزشکی، غذایی، آب و فاضلاب، نفت و گاز و غیره. شکل زیر نمونه ای از کنداکتیویتی متر پرتابل مدل CTS-406 برند EZDO است.

دسته بندی کنداکتیویتی متر ها بر اساس نوع خروجی و اینلاین بودن

کانداکتیویتی مترها بر اساس نوع خروجی و اینلاین (In line) بودن به دسته‌بندی‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. همچنین دسته‌بندی‌های دیگری نیز بر اساس ویژگی‌های مختلف وجود دارد، اما دسته‌بندی‌های زیر از مهمترین آنها هستند. در ادامه به برخی از دسته‌بندی‌های اصلی اشاره می‌کنیم:

1) بر اساس نوع خروجی

1. آنالوگ: این دستگاه‌ها دارای یک صفحه نمایش آنالوگ هستند و نتیجه‌ی اندازه‌گیری به صورت نوار یا شاخص نمایش داده می‌شود.
2. دیجیتال: این دستگاه‌ها دارای یک صفحه نمایش دیجیتال هستند و نتایج اندازه‌گیری به صورت عددی نمایش داده می‌شود.

2) بر اساس اینلاین بودن

• اینلاین: این دستگاه‌ها به صورت مستقیم به خطوط انتقال محلول وصل شده و هدایت الکتریکی را به صورت همزمان و در زمان واقعی (Real time) اندازه‌گیری می‌کنند.
• آفلاین: این دستگاه‌ها برای اندازه‌گیری هدایت الکتریکی، نیاز به جداسازی نمونه از خط انتقال محلول و یا برداشتن نمونه محلول دارند و معمولاً در آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شوند.

3) بر اساس تعداد الکترودها

1. دو الکترودی: این دستگاه‌ها دارای دو الکترود (یک الکترود اندازه‌گیری و یک الکترود مرجع) هستند.
2. سه الکترودی: این دستگاه‌ها دارای سه الکترود (یک الکترود اندازه‌گیری، یک الکترود مرجع و یک الکترود کنترل) هستند که دارای دقت بیشتری نسبت به دو الکترودی هستند.
3. چهار الکترودی: کانداکتیویتی متر 4 الکترود یک دستگاه اندازه‌گیری کانداکتیویتی است که برای اندازه‌گیری غلظت یون‌های موجود در محلول استفاده می‌شود. این دستگاه از چهار الکترود به عنوان سنسور

استفاده می‌کند که دو الکترود از آن‌ها جهت ایجاد جریان الکتریکی در محلول و دو الکترود دیگر جهت اندازه‌گیری ولتاژ الکتریکی استفاده می‌شوند. در دستگاه کانداکتیویتی متر 4 الکترود، جریان الکتریکی از دو الکترود کارگذار به محلول اعمال می‌شود و یون‌های موجود در محلول باعث ایجاد مقاومت الکتریکی در محلول می‌شوند. سنسور دوم این دستگاه، ولتاژ الکتریکی ناشی از جریان الکتریکی در محلول را اندازه‌گیری می‌کند. با توجه به مقدار جریان و ولتاژ الکتریکی، کانداکتیویتی محلول به راحتی قابل تعیین است. استفاده از دستگاه کانداکتیویتی متر 4 الکترود در آزمایشگاه‌های شیمی، محیط زیست، پزشکی، صنعت و ... بسیار رایج است. این دستگاه به دلیل دقت بالا، سرعت اندازه‌گیری، و عدم نیاز به تعویض محلول کالیبراسیون، از دستگاه‌های مورد علاقه در این حوزه‌ها است. شکل زیر نمونه ای از کانداکتیویتی متر 4 الکترود پریسماتک است.

تفاوت بین کنداکتیویتی متر اینلاین و پرتابل

کنداکتیویتی مترهای اینلاین و پرتابل، هر دو برای اندازه‌گیری هدایت الکتریکی محلول‌ها استفاده می‌شوند، اما دارای تفاوت‌هایی هستند که در ادامه به آنها پرداخته خواهد شد:

1) محل استفاده: کنداکتیویتی مترهای اینلاین، برای صنایعی طراحی شده‌اند که نیاز به اندازه‌گیری هدایت الکتریکی محلول‌ها در طول فرایند دارند، بطوریکه این دستگاه‌ها در لوله‌ها یا سیستم‌های خطی به صورت دائمی نصب می‌شوند. اما کنداکتیویتی مترهای پرتابل، به صورت دستی و در محل‌های مختلف قابل استفاده هستند.

2) اندازه‌گیری: در کنداکتیویتی مترهای اینلاین، اندازه‌گیری هدایت الکتریکی محلول به صورت اتوماتیک و مداوم انجام می‌شود، در حالی که در کنداکتیویتی مترهای پرتابل، اندازه‌گیری به صورت دستی و در زمان‌های مشخصی انجام می‌شود.

3) دقت: کنداکتیویتی مترهای اینلاین، به دلیل اندازه‌گیری مداوم، دارای دقت بالاتری هستند، در حالی که هدایت سنج های پرتابل به دلیل اندازه‌گیری دستی، دقت کمتری دارند.

4) هزینه: کنداکتیویتی مترهای اینلاین، به دلیل نیاز به نصب دائمی و قابلیت اتصال به سیستم‌های کنترل فرایند، هزینه بیشتری نسبت به هدایت سنج پرتابل دارند.
به طور کلی، هر دو نوع کنداکتیویتی متر، برای اندازه‌گیری هدایت الکتریکی محلول‌ها کاربرد دارند، اما بر اساس نیاز کاربران، ممکن است انتخاب بین اینلاین و پرتابل صورت گیرد.

نتیجه گیری کلی در مورد کنداکتیویتی متر

به طور کلی، هدایت سنج ها به عنوان یکی از ابزارهای مهم در صنایع مختلف برای اندازه‌گیری هدایت الکتریکی محلول‌ها استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها به دلیل دقت بالا، قابلیت اتصال به شبکه وای فای، قابلیت کنترل از راه دور، قابلیت تشخیص خطاها و اتصال به سیستم‌های کنترل فرایند، در بسیاری از صنایع به کار می‌روند. دستگاه‌های کنداکتیویتی متر دارای دسته‌بندی‌های مختلفی بر اساس نوع خروجی، اینلاین بودن و تعداد الکترودها هستند. همچنین، برخی از دستگاه‌های هدایت سنج به عنوان یک سیستم تعقیب و تشخیص خطا نیز طراحی شده‌اند.

با توجه به اهمیت دستگاه‌های هدایت سنج ها در صنایع مختلف، مهم است که کاربران با خصوصیات و قابلیت‌های مختلف این دستگاه‌ها آشنا شوند و از آنها به بهترین شکل ممکن برای کنترل کیفیت و بهبود فرایند استفاده کنند.