CN110940862A - 一种液体电阻率的测量方法 - Google Patents

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董桂馥
李邦忠
刘慧孜
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/22—Measuring resistance of fluids

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Abstract

一种液体电阻率的测量方法，属于液体电阻率测量领域。包括以下步骤：S1:组装测试装置；S2:将电极放入待测溶液中，获取平均电流和平均电压，从而得到总电阻；S3:通过电阻率公式求得待测溶液电阻率。本发明能够精准获取不同温度、不同浓度液体的电阻率。

Description

一种液体电阻率的测量方法
技术领域
本发明涉及液体电阻率测量领域，尤其涉及一种液体电阻率的测量方法。
背景技术
电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量，某种物质所制成的原件(常温下20℃)的电阻与材料的横截面积的乘积与长度的比值叫做这种物质的电阻率；电阻率与导体的长度、横截面积等因素无关，是导体材料本身的电学性质，由导体的材料本身决定，并与温度、压力和磁场等外界因素有关。
在温度一定的情况下，有公式R＝ρL/S，其中ρ为电阻率，L为材料的长度，S为材料的面积；则电阻率的计算公式就为：ρ＝RS/L，也可以写成为ρ＝E/J，其中E为电场强度，J为电流密度；因此，电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性。
目前测量电阻率的方法主要有以下几种：(1)电桥法和伏安法，(2)二级法、四级法和多电极法，(3)电极阵列测量，(4)线圈法测量，(5)岩心含水饱和度改变法；但是这些方法都是针对固体电阻率的测量，而针对液体电阻率的测量方法很少，这主要是因为大部分人认为液体电阻性能的研究没有大的实际意义，因此，致使液体电阻率的发展受到一定的限制，电阻率是电解质溶液的一个重要的性质参数，通过对电阻率的测量，可以间接的获知待测溶液的性质、成分等相关参数，从而为科学研究或实际生产提供重要的参考依据，另外，不同浓度、不同温度的相同电解质溶液其电离程度不同，因此导致其导电的性能也完全不同。
众所周知，溶液的导电性是由于溶液中阴阳离子在电场的作用下做定向运动产生的，其导电性的强弱与溶液中离子浓度、离子的电荷数以及离子的运动速度有关，不同溶度、不同温度的相同电解质溶液其电离程度也不同，这就造成其导电的性能完全不一样；通过测定溶液的电阻率可以了解溶液的导电性，从而了解溶液的性质，比如，在石油测井方面，通过采集到的大量液体的电阻率，可以定性地判断出流体的密度、性质或成分等重要的参数，在科学研究方面也可以通过电阻率的测定来分析判定溶液的性质，因此溶液电阻率在现实中具有重要的参考价值。
因此针对液体的电阻率，寻找一种最可行的方案，制作一个能够较为精确的测量不同温度、不同浓度液体电阻率的方法是迫在眉睫的。
发明内容
为解决现有测量电阻率的方法均针对固体电阻率的问题，本发明提供了一种液体电阻率的测量方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种液体电阻率的测量方法，包括以下步骤：
S1:组装测试装置；
S2:将电极放入待测溶液中，获取平均电流和平均电压，从而得到总电阻；
S3:通过电阻率公式求得待测溶液电阻率；电阻率公式为：
Figure BDA0002320049640000031
其中，ρ为待测溶液电阻率；R总为总电阻值；R阻为测试装置内定值电阻器的阻值；C为电极的极板间距与极板横截面积的比值。
进一步的，所述测试装置包括开关、电流表、电压表、定值电阻器和容纳待测溶液的容器，所述开关、电流表、定值电阻器和容纳待测溶液的容器串联，容纳待测溶液的容器一端与定值电阻器另一端之间并联电压表。
进一步的，所述步骤S2包括：
S2.1：闭合开关，打开电流表、电压表、定值电阻器并预热10-20min；
S2.2：将电极放入待测溶液中，使用红外测温仪测得待测溶液的温度；
S2.3：测量并记录N次电流表的度数，并计算平均电流值
Figure BDA0002320049640000032
S2.4：测量并记录N次电压表的度数，并计算平均电压值
Figure BDA0002320049640000033
S2.5：由平均电流值
Figure BDA0002320049640000034
和平均电压值
Figure BDA0002320049640000035
通过欧姆定律获得总电阻值R总。
进一步的，其特征在于，所述电极为两个间距固定的极板，在将将电极放入待测溶液前需记录极板间距和极板横截面积。
进一步的，所述电流表和电压表采用台式万用表。
进一步的，所述定值电阻器的阻值为1000Ω。
本发明的有益效果是：能够精准获取不同温度、不同浓度液体的电阻率。
附图说明
图1为本发明测试装置的电路图。
图中1.开关，2.电流表，3.定值电阻器，4.电压表，5.待测溶液。
具体实施方式
一种液体电阻率的测量方法，其采用等间距法，即电极等间距，电极常数一定，其包括以下步骤：
S1:组装测试装置；测试装置包括开关1、电流表2、电压表4、定值电阻器3和容纳待测溶液5的容器，所述开关1、电流表2、定值电阻器3和容纳待测溶液5的容器串联，容纳待测溶液5的容器一端与定值电阻器3另一端之间并联电压表4。
S2:将电极放入待测溶液5中，获取平均电流和平均电压，从而得到总电阻；具体包括：
S2.1：闭合开关1，打开电流表2、电压表4、定值电阻器3并预热10-20min；优选为15min；
S2.2：将电极放入待测溶液5中，使用红外测温仪测得待测溶液5的温度；
S2.3：测量并记录N次电流表2的度数，并计算平均电流值
Figure BDA0002320049640000041
S2.4：测量并记录N次电压表4的度数，并计算平均电压值
Figure BDA0002320049640000042
S2.5：由平均电流值
Figure BDA0002320049640000043
和平均电压值
Figure BDA0002320049640000044
通过欧姆定律获得总电阻值R总。
S3:通过电阻率公式求得待测溶液电阻率；电阻率公式为：
Figure BDA0002320049640000051
其中，ρ为待测溶液电阻率；R总为总电阻值；R阻为测试装置内定值电阻器3的阻值；C为电极的极板间距与极板横截面积的比值。
电极为两个间距固定的极板，在将将电极放入待测溶液5前需记录极板间距和极板横截面积。
电流表2和电压表4采用台式万用表。
定值电阻器3的阻值为1000Ω。
使用本实施例的方法对1.5％的NaCl溶液测量数据及结果如下：
Figure BDA0002320049640000052
使用本实施例的方法对自来水测量数据及结果如下：
Figure BDA0002320049640000053
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种液体电阻率的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:组装测试装置；
S2:将电极放入待测溶液(5)中，获取平均电流和平均电压，从而得到总电阻；
S3:通过电阻率公式求得待测溶液电阻率；电阻率公式为：
Figure FDA0002320049630000011
其中，ρ为待测溶液电阻率；R总为总电阻值；R阻为测试装置内定值电阻器(3)的阻值；C为电极的极板间距与极板横截面积的比值。
2.根据权利要求1所述的一种液体电阻率的测量方法，其特征在于，所述测试装置包括开关(1)、电流表(2)、电压表(4)、定值电阻器(3)和容纳待测溶液(5)的容器，所述开关(1)、电流表(2)、定值电阻器(3)和容纳待测溶液(5)的容器串联，容纳待测溶液(5)的容器一端与定值电阻器(3)另一端之间并联电压表(4)。
3.根据权利要求1所述的一种液体电阻率的测量方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S2.1：闭合开关(1)，打开电流表(2)、电压表(4)、定值电阻器(3)并预热10-20min；
S2.2：将电极放入待测溶液(5)中，使用红外测温仪测得待测溶液(5)的温度；
S2.3：测量并记录N次电流表(2)的度数，并计算平均电流值
Figure FDA0002320049630000012
S2.4：测量并记录N次电压表(4)的度数，并计算平均电压值
Figure FDA0002320049630000013
S2.5：由平均电流值
Figure FDA0002320049630000014
和平均电压值
Figure FDA0002320049630000015
通过欧姆定律获得总电阻值R总。
4.根据权利要求1所述的一种液体电阻率的测量方法，其特征在于，所述电极为两个间距固定的极板，在将电极放入待测溶液(5)前需记录极板间距和极板横截面积。
5.根据权利要求2所述的一种液体电阻率的测量方法，其特征在于，所述电流表(2)和电压表(4)采用台式万用表。
6.根据权利要求1所述的一种液体电阻率的测量方法，其特征在于，所述定值电阻器(3)的阻值为1000Ω。
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