ЗАСІБ ВИМІРЮВАННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ NaCl У ВОДІ НА ОСНОВІ КОНДУКТОМЕТРИЧНОГО СЕНСОРА

І. С . Озменчук; І. А. Дудатьєв

doi:10.31649/1997-9266-2025-181-4-17-21

Автор(и)

І. С . Озменчук

Вінницький національний технічний університет ROR

І. А. Дудатьєв

Вінницький національний технічний університет ROR

DOI https://doi.org/10.31649/1997-9266-2025-181-4-17-21

Ключові слова

кондуктометричний сенсор NaCl мостова схема Уітстона концентрація іонів калібрування електроди температурна компенсація

Анотація

Запропоновано сучасний підхід до визначення концентрації NaCl у воді за допомогою кондуктометричного сенсора, який поєднує класичні електрохімічні методи з новітніми схемотехнічними та математичними рішеннями.

Ключовим компонентом вимірювального засобу є коаксіальний кондуктометричний сенсор з плоскими електродами, здатний формувати стабільне електричне поле для точного вимірювання електропровідності розчину. Принцип дії сенсора базується на прямій залежності провідності від концентрації розчинених іонів, зокрема Na⁺ і Cl⁻. Засіб оснащений температурним сенсором (герметичним терморезистором), що забезпечує автоматичну температурну компенсацію, враховуючи зміну іонної рухливості за різних температур.

Розроблено математичну модель, яка описує залежність електропровідності від концентрації, температури, геометрії сенсора та молярної провідності іонів. Зокрема, показано, що підвищення температури на кожний градус Цельсія збільшує провідність на 2…3 %, що обґрунтовує необхідність впровадження температурної корекції. Мостова схема Уітстона використовується для виявлення змін опору, пов’язаних зі зміною концентрації солі.

Калібрування сенсора здійснюється із застосуванням еталонних розчинів Milwaukee, сертифікованих за стандартом NIST. Результати метрологічного дослідження підтверджують високу точність — відносна похибка становила лише 1,46 % за концентрації 342 ppm.

Розроблений засіб вирізняється простотою конструкції, доступністю компонентної бази, а також придатністю для використання як у лабораторних, так і у польових умовах. Запропоноване рішення є перспективним для впровадження в автоматизовані системи контролю якості води, зокрема в аграрному, промисловому та медичному секторах.

Подальші напрямки досліджень передбачають удосконалення чутливого елемента шляхом мікроструктуризації електродів, розширення діапазону вимірювань, реалізацію бездротових інтерфейсів для віддаленого моніторингу, впровадження самокалібрувальних алгоритмів та розширення функціональності до мультиіонного аналізу.

204 95

Як цитувати

[1]

«ЗАСІБ ВИМІРЮВАННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ NaCl У ВОДІ НА ОСНОВІ КОНДУКТОМЕТРИЧНОГО СЕНСОРА», Вісник ВПІ, вип. 4, с. 17–21, Сер 2025, doi: 10.31649/1997-9266-2025-181-4-17-21.

Завантажити посилання

Біографії авторів

автор І. С . Озменчук, афіліація Вінницький національний технічний університет

аспірант кафедри інформаційних радіоелектронних технологій і систем

автор І. А. Дудатьєв, афіліація Вінницький національний технічний університет

канд. техн. наук, доцент кафедри інформаційних радіоелектронних технологій і систем

Посилання

I. A. Dudatiev, and I. S. Ozmench, “Сonductometric sensor for determining the concentration of impurities in water” International Conference on Optoelectronic Information Technologies, Vinnytsia, Ukraine, 2025, pp. 228-230.

W. Z. Taffese, et al., “Autonomous corrosion assessment of reinforced concrete structures: Feasibility study,” Sensors, vol. 20, no. 23, pp. 1-18, 2020. https://doi.org/10.3390/s20236825 .

A. M. Ibernón, I. Gasch, J. M. Romero, and J. Soto, “New use of an Ag electrode and a potentiodynamic method to control the presence of chlorides in porous media like concrete,” Electrochimica Acta, vol. 476, pp. 143-251, 2024. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2024.143251 .

K. Lal, S. A. Jaywant, and K. M. Arif, “Electrochemical and optical sensors for real-time detection of nitrate in water,” Sensors, vol. 23, no. 16, pp. 70-99, 2023. https://doi.org/10.3390/s23167099 .

S. N. Zainurin, et al., “Advancements in monitoring water quality based on various sensing methods: a systematic review,” International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 19, no. 21, pp. 14080, 2022. https://doi.org/10.3390/ijerph192114080 .

F. Valentini, A. Calcaterra, S. Antonaroli, and M. Talamo, “Smart portable devices suitable for cultural heritage: a review,” Sensors, vol. 18, no. 8, pp. 24-34, 2018. https://doi.org/10.3390/s18082434 .

K. Sun, W. Cui, and C. Chen, “Review of underwater sensing technologies and applications,” Sensors, vol. 21, no. 23, pp. 7849, 2021. https://doi.org/10.3390/s21237849 .

I. Helm, L. Jalukse, and I. Leito, “Measurement uncertainty estimation in amperometric sensors: A tutorial review,” Sensors, vol. 10, no. 5, pp. 4430-4455, 2010. https://doi.org/10.3390/s100504430 .

M. Cuartero, M. Parrilla, and G. A. Crespo, “Wearable potentiometric sensors for medical applications,” Sensors, vol. 19, no. 2, pp. 363, 2019. https://doi.org/10.3390/s19020363 .