兩電極式和四電極式的電導率傳感器各有何優缺點？

兩電極式和四電極式電導率傳感器是兩類主流的電導率測量裝置，其設計原理和適用場景差異顯著，優缺點可從測量精度、抗干擾能力、適用范圍等方面對比分析：

一、兩電極式電導率傳感器

工作原理

通過兩個電極插入溶液，施加交變電壓后測量電極間的電流，利用歐姆定律（電導率 = 電流 / 電壓 × 電極常數）計算電導率，兩個電極同時承擔 “施加電壓" 和 “檢測電流" 的作用。

優點

結構簡單，成本低

僅需兩個電極（如鉑、鈦等材質），制造工藝簡單，適合批量生產，價格通常為四電極式的 1/3~1/2。

體積小巧，安裝靈活

電極可設計為針狀、棒狀等小型化結構，適用于管道狹窄、空間受限的場景（如實驗室小容量溶液測量）。

電路設計簡單

無需復雜的恒流源或差分放大電路，信號處理難度低，適合低成本儀表集成。

缺點

易受極化效應影響

電極表面會因離子聚集形成極化層，導致測量電阻偏大，尤其在高電導率溶液（如濃鹽水） 或低頻供電時誤差顯著。

受電極污染和腐蝕影響大

電極表面吸附污染物（如有機物、沉淀）或被腐蝕后，會改變實際電極常數，導致測量漂移，需頻繁清潔校準。

適用范圍有限

僅適合中低電導率溶液（通常 < 10,000 μS/cm），在高電導率或含強腐蝕性、易污染成分的溶液中表現較差。

二、四電極式電導率傳感器

工作原理

包含兩組電極：兩個電流電極（施加恒定交變電流）和兩個電壓電極（檢測電流流過溶液產生的電壓降），通過 “電流恒定、測電壓" 計算電導率（電導率 = 電流 / 電壓 × 電極常數），電流電極和電壓電極功能分離。

優點

有效消除極化效應

電壓電極僅檢測電壓，幾乎無電流流過，避免了離子在其表面的聚集，從原理上減少極化誤差，適合高電導率溶液（如海水、工業廢水） 測量。

抗污染和腐蝕能力強

即使電流電極被污染或腐蝕，電壓電極仍能穩定檢測溶液真實電壓降，測量漂移小，維護周期更長。

測量范圍寬

可覆蓋極低（如純水，<0.1 μS/cm）到及高（如電解液，>1,000,000 μS/cm）的電導率范圍，適用性更廣。

受電極引線電阻影響小

電壓電極采用高阻抗輸入，可忽略引線電阻和接觸電阻的干擾，尤其適合長距離布線場景（如工業在線監測）。

缺點

結構復雜，成本高

需四個電極及精密的恒流源、差分放大電路，制造成本較高，價格通常為兩電極式的 2~5 倍。

體積較大，安裝要求高

四個電極需按特定間距排列（通常呈線性或環狀），整體尺寸較大，不適合空間受限的場景。

電路調試難度高

需精確匹配電流電極的恒流特性和電壓電極的抗干擾能力，對電路設計和校準技術要求更高。

三、對比總結與適用場景

總結：兩電極式適合低成本、簡單場景的中低電導率測量；四電極式適合高精度、寬范圍、惡劣環境（高電導、易污染）的測量，尤其在工業領域應用更廣泛。