電磁感應(yīng)法氫氧化鈉濃度計的工作原理介紹

電磁感應(yīng)法氫氧化鈉濃度計基于電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率與濃度的關(guān)聯(lián)性及電磁感應(yīng)效應(yīng)設(shè)計，核心是通過無電極接觸的方式，檢測氫氧化鈉溶液的電導(dǎo)率，再結(jié)合溫度補償與校準曲線，間接推算出溶液濃度，適用于化工廠燒堿生產(chǎn)（如離子膜電解、蒸發(fā)濃縮）中0-50%濃度范圍的在線監(jiān)測，其具體工作原理可拆解為以下4個核心環(huán)節(jié)：

一、核心前提：氫氧化鈉溶液的電導(dǎo)率特性

氫氧化鈉（NaOH）是強電解質(zhì)，溶于水后會電離為Na?和OH?離子。在一定濃度與溫度范圍內(nèi)（工業(yè)常用20%-50%濃度、0-100℃），溶液中離子濃度（即 Na?、OH?的數(shù)量）與氫氧化鈉總濃度呈明確的對應(yīng)關(guān)系——濃度升高時，離子數(shù)量增多，溶液的“導(dǎo)電能力"（即電導(dǎo)率）先隨之上升；當濃度超過特定閾值（約 50%）后，離子間相互作用增強、自由移動受阻，電導(dǎo)率才會逐漸下降。

這種“電導(dǎo)率-濃度"的定量關(guān)聯(lián)，是電磁感應(yīng)法測量濃度的基礎(chǔ)：設(shè)備只需精準檢測電導(dǎo)率，即可反向推導(dǎo)濃度。

二、核心結(jié)構(gòu)：無電極感應(yīng)模塊

與傳統(tǒng)“電極插入式"濃度計不同，電磁感應(yīng)法設(shè)備的測量單元無直接接觸溶液的電極，而是由勵磁線圈、檢測線圈、耐腐測量管三部分組成，結(jié)構(gòu)原理如下：

勵磁線圈：纏繞在測量管外側(cè)，連接高頻交變電源（通常為 1000-5000Hz），通電后會在測量管內(nèi)部產(chǎn)生穩(wěn)定的交變磁場。

檢測線圈：與勵磁線圈同軸纏繞在測量管另一側(cè)，用于感應(yīng)磁場變化；兩組線圈與測量管共同構(gòu)成 “電磁感應(yīng)腔"，且測量管材質(zhì)為絕緣耐腐材料（如 PTFE），既不干擾磁場，又能耐受強堿腐蝕。

測量管：作為氫氧化鈉溶液的流通通道，溶液持續(xù)流經(jīng)時，會處于勵磁線圈產(chǎn)生的交變磁場中。

三、感應(yīng)過程：從磁場到電信號的轉(zhuǎn)化

當氫氧化鈉溶液流經(jīng)測量管的交變磁場時，會因“電磁感應(yīng)"產(chǎn)生一系列物理變化，最終轉(zhuǎn)化為可檢測的電信號，具體過程為：

渦流產(chǎn)生：交變磁場穿過導(dǎo)電的氫氧化鈉溶液時，會在溶液內(nèi)部感應(yīng)出閉合的感應(yīng)電流（即 “渦流"）。渦流的強度直接取決于溶液的電導(dǎo)率 —— 電導(dǎo)率越高（離子濃度越高），渦流越強；反之則越弱。

磁場擾動：溶液中的渦流會自身產(chǎn)生一個反向的交變磁場（根據(jù)楞次定律，反向磁場會阻礙原磁場的變化），導(dǎo)致勵磁線圈產(chǎn)生的 “原磁場" 發(fā)生擾動，擾動幅度與渦流強度正相關(guān)（即與溶液電導(dǎo)率正相關(guān)）。

信號檢測：檢測線圈實時感應(yīng) “原磁場 + 反向渦流磁場" 的合磁場變化，并將磁場擾動轉(zhuǎn)化為微弱的交變電壓信號—— 電導(dǎo)率越高（渦流越強），反向磁場越強，檢測線圈輸出的電壓信號幅值越大；反之則越小。

四、數(shù)據(jù)處理：從電信號到濃度值的計算

檢測線圈輸出的原始電壓信號需經(jīng)過電路處理與算法校正，才能最終顯示為氫氧化鈉濃度值，關(guān)鍵步驟包括：

信號放大與濾波：原始電壓信號微弱（通常為mV級），且易受車間電磁干擾，設(shè)備會通過放大電路增強信號，并通過濾波模塊去除雜波（如工頻干擾、設(shè)備振動干擾），確保信號穩(wěn)定性。

溫度補償：溶液電導(dǎo)率對溫度極為敏感（溫度每升高1℃，氫氧化鈉溶液電導(dǎo)率約增加2%-3%），若不補償會導(dǎo)致濃度計算偏差。設(shè)備內(nèi)置溫度傳感器，實時檢測溶液溫度，并通過預(yù)設(shè)的“溫度-電導(dǎo)率校正公式"，將當前溫度下的電導(dǎo)率修正為 “標準溫度（通常為 25℃）下的等效電導(dǎo)率"，消除溫度影響。

濃度換算：上海SJT-6000A型設(shè)備內(nèi)部存儲有“標準溫度下氫氧化鈉電導(dǎo)率-濃度校準曲線"（該曲線通過實驗室用標準濃度NaOH溶液標定得出，如30%濃度對應(yīng)XXμS/cm），將校正后的等效電導(dǎo)率代入曲線，即可自動計算并顯示出當前氫氧化鈉溶液的濃度值（單位通常為%或 g/L）。

綜上所述，電磁感應(yīng)法的核心邏輯是“交變磁場→溶液渦流→磁場擾動→電信號→（溫度補償）→電導(dǎo)率→濃度"，其無電極接觸的設(shè)計可避免強堿對電極的腐蝕與污染，尤其適合化工廠高濃度、含少量雜質(zhì)的氫氧化鈉溶液在線監(jiān)測。