電磁感應法氫氧化鈉濃度計的工作原理介紹

電磁感應法氫氧化鈉濃度計基于電解質溶液電導率與濃度的關聯性及電磁感應效應設計，核心是通過無電極接觸的方式，檢測氫氧化鈉溶液的電導率，再結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（如離子膜電解、蒸發濃縮）中0-50%濃度范圍的在線監測，其具體工作原理可拆解為以下4個核心環節：

一、核心前提：氫氧化鈉溶液的電導率特性

氫氧化鈉（NaOH）是強電解質，溶于水后會電離為Na?和OH?離子。在一定濃度與溫度范圍內（工業常用20%-50%濃度、0-100℃），溶液中離子濃度（即 Na?、OH?的數量）與氫氧化鈉總濃度呈明確的對應關系——濃度升高時，離子數量增多，溶液的“導電能力"（即電導率）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，電導率才會逐漸下降。

這種“電導率-濃度"的定量關聯，是電磁感應法測量濃度的基礎：設備只需精準檢測電導率，即可反向推導濃度。

二、核心結構：無電極感應模塊

與傳統“電極插入式"濃度計不同，電磁感應法設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，結構原理如下：

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

檢測線圈：與勵磁線圈同軸纏繞在測量管另一側，用于感應磁場變化；兩組線圈與測量管共同構成 “電磁感應腔"，且測量管材質為絕緣耐腐材料（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，溶液持續流經時，會處于勵磁線圈產生的交變磁場中。

三、感應過程：從磁場到電信號的轉化

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

渦流產生：交變磁場穿過導電的氫氧化鈉溶液時，會在溶液內部感應出閉合的感應電流（即 “渦流"）。渦流的強度直接取決于溶液的電導率 —— 電導率越高（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生一個反向的交變磁場（根據楞次定律，反向磁場會阻礙原磁場的變化），導致勵磁線圈產生的 “原磁場" 發生擾動，擾動幅度與渦流強度正相關（即與溶液電導率正相關）。

信號檢測：檢測線圈實時感應 “原磁場 + 反向渦流磁場" 的合磁場變化，并將磁場擾動轉化為微弱的交變電壓信號—— 電導率越高（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、數據處理：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、設備振動干擾），確保信號穩定性。

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

濃度換算：上海SJT-6000A型設備內部存儲有“標準溫度下氫氧化鈉電導率-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XXμS/cm），將校正后的等效電導率代入曲線，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）→電導率→濃度"，其無電極接觸的設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、含少量雜質的氫氧化鈉溶液在線監測。