In Branchen von der Wasseraufbereitung bis zur Pharmazie, der chemischen Verarbeitung bis zur Energieerzeugung ist die Messung der Leitfähigkeit wässriger Lösungen entscheidend, um Produktqualität, Prozesseffizienz und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu gewährleisten. Die Leitfähigkeit – die Fähigkeit einer Lösung, elektrischen Strom zu leiten – liefert wichtige Erkenntnisse: von der Wasserreinheit (z. B. Überwachung von Verunreinigungen in demineralisiertem Wasser) bis zur Konzentration gelöster ionisierter Chemikalien (z. B. Verfolgung des Abschlämmungsniveaus von Kesseln). Als weltweit führender Anbieter von industrieller Messtechnik hat Yokogawa eine umfassende Palette von **Yokogawa Leitfähigkeitssensoren** entwickelt, die darauf ausgelegt sind, diese Aufgaben mit unübertroffener Genauigkeit zu bewältigen, selbst unter extremen Prozessbedingungen. Dieser Artikel untersucht die wissenschaftlichen Grundlagen der Leitfähigkeitsmessung, die einzigartigen Merkmale der Sensoren von Yokogawa, wie Sie das richtige Modell für Ihre Anwendung auswählen und warum diese Sensoren als vertrauenswürdige Wahl für industrielle Anwendungen weltweit gelten.

Leitfähigkeit verstehen: Die Wissenschaft hinter der Messung  
Bevor Sie sich mit den Lösungen von Yokogawa befassen, ist es wichtig, die Grundlagen der Leitfähigkeit zu verstehen. Im Wesentlichen ist die Leitfähigkeit der Kehrwert des elektrischen Widerstands (abgeleitet vom Ohmschen Gesetz, (E = I cdot R)), gemessen in Siemens pro Zentimeter (S/cm) oder Mikrosiemens pro Zentimeter (µS/cm). Was macht eine Lösung leitfähig? Ionen – geladene Teilchen wie Natrium (Na⁺), Kalzium (Ca²⁺), Chlorid (Cl⁻) oder Hydroxid (OH⁻) – die elektrischen Strom durch die Flüssigkeit leiten. Wichtig ist, dass die Leitfähigkeit eine *unspezifische* Messung ist: Sie quantifiziert den gesamten Ionenanteil, kann aber nicht zwischen einzelnen Ionentypen unterscheiden. Dies macht sie ideal für schnelle, kostengünstige Bewertungen der Wasserreinheit oder der Chemikalienkonzentration, ersetzt aber keine gezielte Analyse auf bestimmte Verunreinigungen.  

Zu den wichtigsten Herausforderungen bei der Leitfähigkeitsmessung gehören Temperaturschwankungen (die die Ionenmobilität verändern), Polarisationseffekte (bei kontaktbasierten Sensoren) und chemische Verträglichkeit (um eine Sensorverschlechterung zu vermeiden). Die Leitfähigkeitssensoren von Yokogawa sind so konzipiert, dass diese Probleme minimiert werden, um zuverlässige Daten auch in rauen Umgebungen zu gewährleisten.

Yokogawa Leitfähigkeitssensoren: Zwei Kerntechnologien für jeden Bedarf  
Yokogawa bietet zwei verschiedene Sensortechnologien an – Kontaktsensoren und induktive (toroidale/elektrodenlose) Sensoren – die jeweils für bestimmte Anwendungen optimiert sind. Diese Flexibilität stellt sicher, dass es unabhängig von Ihren Prozessbedingungen (z. B. hohe Leitfähigkeit, korrosive Medien oder der Bedarf an minimaler Wartung) einen Yokogawa Sensor gibt, der auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten ist.

1. Yokogawa Kontaktsensoren: Präzision für gezielte Bereiche  
Kontaktsensoren arbeiten, indem sie zwei Elektroden (die eine „Zelle“ bilden) in die Lösung eintauchen, einen Wechselstrom anlegen und die resultierende Spannung messen. Die Lösung fungiert als Leiter zwischen den Elektroden, und der Sensor berechnet die Leitfähigkeit unter Verwendung der geometrischen Eigenschaften der Zelle (bekannt als *Zellkonstante).  

Die Kontaktsensoren von Yokogawa zeichnen sich aus durch:  
- Breite Zellkonstantenoptionen: Um das gesamte Leitfähigkeitsspektrum (0–2.000.000 µS/cm) abzudecken, bietet Yokogawa vier nominale Zellkonstanten an: 0,01, 0,1, 1,0 und 10,0. Jede Zellkonstante entspricht einem bestimmten Messbereich:  
  - 0,01: Ideal für ultrareines Wasser (z. B. RO-Wasser, demineralisiertes Wasser) mit einer Leitfähigkeit <10 µScm.  
  - 0,1: Geeignet für Lösungen mit geringer Leitfähigkeit (10–100 µS/cm), wie z. B. Trinkwasser oder pharmazeutisches Prozesswasser.  
  - 1,0: Entwickelt für mittlere Leitfähigkeit (100 µS/cm–10 mS/cm), einschließlich chemischer Prozessströme oder Abwasser.  
  - 10,0: Für Lösungen mit hoher Leitfähigkeit (>10 mS/cm), wie z. B. konzentrierte Chemikalien oder Kesselabschlämmung.  

  Wichtig ist, dass jeder Sensor eine *spezifische Zellkonstante* (z. B. 0,0198 anstelle des Nennwerts 0,02) auf seinem Gehäuse aufweist – dieser präzise Wert gewährleistet die Kalibriergenauigkeit, da die Leitfähigkeitsmesswerte durch Multiplikation der Rohwiderstandsdaten mit der Zellkonstante berechnet werden.  

- Temperaturkompensation: Alle Yokogawa Kontaktsensoren integrieren einen Pt1000-Temperatursensor, der die Messwerte automatisch an Temperaturschwankungen anpasst (ein kritischer Faktor, da die Ionenmobilität mit der Wärme zunimmt). Dies gewährleistet die Genauigkeit auch bei Prozessen mit variablen Temperaturen, von der Wasseraufbereitung bei Umgebungstemperatur bis zu industriellen Hochtemperaturbädern.  

- Chemische Verträglichkeit: Yokogawa fertigt die Elektroden und Gehäuse der Kontaktsensoren aus Materialien (z. B. Edelstahl, PEEK, Teflon), die auf Beständigkeit gegen korrosive Medien ausgewählt wurden. Dies bedeutet, dass die Sensoren der Einwirkung von Säuren, Basen oder Lösungsmitteln – üblich in der chemischen Verarbeitung oder der pharmazeutischen Herstellung – ohne Beeinträchtigung standhalten können.  

 2. Yokogawa Induktive (toroidale) Leitfähigkeitssensoren: Langlebigkeit für raue Bedingungen  
Für Anwendungen, bei denen der direkte Elektrodenkontakt mit der Lösung problematisch ist (z. B. stark korrosive Medien, Schlämme oder Prozesse, die zu Verschmutzungen neigen), bietet Yokogawa den induktiven Leitfähigkeitssensor ISC40 an – ein toroidales (elektrodenloses) Design, das den direkten Kontakt eliminiert.  

Die Hauptvorteile des ISC40 sind:  

- Einzelzellfaktor für den universellen Bereich: Im Gegensatz zu Kontaktsensoren (die unterschiedliche Zellkonstanten für unterschiedliche Bereiche erfordern) verwendet der ISC40 einen einzigen Zellfaktor, um beeindruckende 0–2.000 S/cm abzudecken. Dies macht ihn ideal für Prozesse mit großen Leitfähigkeitsschwankungen, wie z. B. die Chargenproduktion von Chemikalien oder die Zellstoff- und Papierverarbeitung.  
- Minimale Wartung: Die beiden identischen Spulen des Sensors sind in PEEK oder Teflon eingekapselt, wodurch sie vor Verschmutzung, Korrosion oder mechanischer Beschädigung geschützt werden. Dies macht eine häufige Reinigung oder einen Elektrodenaustausch überflüssig – spart Zeit und reduziert Ausfallzeiten.

 
- Hohe Genauigkeit (mit geringfügiger Einschränkung im unteren Bereich): Der ISC40 liefert eine zuverlässige Genauigkeit über den größten Teil seines Bereichs, mit nur einer geringfügigen Verringerung der Präzision für Lösungen unter 50 µS/cm (z. B. ultrareines Wasser). Für diese Anwendungen mit geringer Leitfähigkeit sind die Kontaktsensoren von Yokogawa (mit einer Zellkonstante von 0,01) nach wie vor die optimale Wahl.  

So wählen Sie den richtigen Yokogawa Leitfähigkeitssensor aus  
Die Auswahl des richtigen Yokogawa Leitfähigkeitssensors hängt von vier kritischen Anwendungsfaktoren ab – befolgen Sie diesen Rahmen, um eine optimale Leistung zu gewährleisten:  

 1. Definieren Sie den Messbereich  
Der erste Schritt ist die Ermittlung des erwarteten Leitfähigkeitsbereichs Ihrer Lösung. Verwenden Sie die Zellkonstantenübersicht von Yokogawa, um den Bereich dem Sensortyp zuzuordnen:  
- <10 µScm (ultra-pure water): Contacting sensor (0.01 cell constant).  
- 10–100 µS/cm (Lösungen mit geringer Leitfähigkeit): Kontaktsensor (Zellkonstante 0,1).  
- 100 µS/cm–10 mS/cm (mittlerer Bereich): Kontaktsensor (Zellkonstante 1,0).  
- >10 mS/cm (Lösungen mit hoher Leitfähigkeit oder variablem Bereich): Kontaktsensor (Zellkonstante 10,0) oder induktiver ISC40-Sensor.  

2. Berücksichtigen Sie die Prozesstemperatur  
Alle Yokogawa Leitfähigkeitssensoren verwenden Pt1000-Temperatursensoren zur Kompensation, aber vergewissern Sie sich, dass der Betriebstemperaturbereich des Sensors mit Ihrem Prozess übereinstimmt. Die Sensoren von Yokogawa sind für Temperaturen von -20 °C bis 200 °C ausgelegt (je nach Modell), wodurch sie sowohl für Anwendungen bei Umgebungstemperatur als auch für Hochtemperaturanwendungen (z. B. Kesselwasserüberwachung) geeignet sind.  

3. Bewerten Sie die chemische Verträglichkeit  
Überprüfen Sie die chemische Zusammensetzung der Lösung, um ein Sensormaterial auszuwählen, das korrosionsbeständig ist. Zum Beispiel:  
- Elektroden aus Edelstahl: Ideal für neutrale oder leicht saure/basische Lösungen.  
- PEEK/Teflon-Gehäuse: Empfohlen für starke Säuren (z. B. Schwefelsäure) oder Lösungsmittel (z. B. Methanol).  

Die technischen Dokumentationen von Yokogawa enthalten detaillierte Materialverträglichkeitstabellen, die Sie bei der Auswahl unterstützen.  

4. Behandeln Sie Polarisationsrisiken  
Polarisation – ein häufiges Problem bei Kontaktsensoren, bei dem sich Ionen auf den Elektrodenoberflächen ansammeln, was zu falschen niedrigen Messwerten führt – tritt auf, wenn die falsche Zellkonstante verwendet wird. Zum Beispiel:  
- Die Verwendung einer Zellkonstante von 0,01 (für geringe Leitfähigkeit) in einer Lösung mit hoher Leitfähigkeit verursacht eine Ionenansammlung, da sich die Ionen während des Stromwechsels nicht schnell genug zu den Elektroden bewegen können.  
- Die Zellkonstantenoptionen von Yokogawa eliminieren dieses Risiko, wenn sie dem richtigen Bereich zugeordnet werden, wodurch genaue Messwerte gewährleistet werden.  

Industrielle Anwendungen von Yokogawa Leitfähigkeitssensoren  
Die Leitfähigkeitssensoren von Yokogawa werden in verschiedenen Branchen eingesetzt, um kritische Messherausforderungen zu lösen:  

 1. Wasseraufbereitung  
- Ultrareines Wasser (UPW): Kontaktsensoren (Zellkonstante 0,01) überwachen Verunreinigungen in UPW, das für die Halbleiterherstellung oder die pharmazeutische Formulierung verwendet wird, und gewährleisten eine Leitfähigkeit <0,1 µS/cm.  
- Abwasser: Induktive Sensoren (ISC40) messen die Leitfähigkeit, um den Schadstoffgehalt (z. B. gelöste Feststoffe) vor der Einleitung zu verfolgen und die Einhaltung der Umweltvorschriften sicherzustellen.  

 2. Energieerzeugung  
- Kesselwasser: Kontaktsensoren (Zellkonstante 10,0) überwachen die Abschlämmungsleitfähigkeit, um Kesselsteinbildung in Kesseln zu verhindern, die die Effizienz verringern oder zu Geräteausfällen führen kann.  
- Kühlwasser: Induktive Sensoren verfolgen die Konzentration chemischer Zusätze (z. B. Korrosionsinhibitoren), um die Systemleistung aufrechtzuerhalten.  

3. Pharmazie  
- Prozesswasser: Kontaktsensoren (Zellkonstante 0,1) überprüfen die Reinheit des Wassers, das in der Arzneimittelherstellung verwendet wird, und erfüllen die FDA- und EMA-Standards für ionische Verunreinigungen.  

4. Chemische Verarbeitung  
- Chargenreaktionen: Induktive Sensoren (ISC40) überwachen die Leitfähigkeit, um den Reaktionsfortschritt zu verfolgen (z. B. Neutralisation von Säuren/Basen) und eine gleichbleibende Produktqualität sicherzustellen.  

Warum Yokogawa Leitfähigkeitssensoren wählen?  
Die Sensoren von Yokogawa zeichnen sich auf dem Markt aus drei Hauptgründen aus:  
1. Genauigkeit und Zuverlässigkeit: Von der Pt1000-Temperaturkompensation bis zu präzisen Zellkonstanten ist jedes Designelement darauf ausgelegt, Fehler zu minimieren und konsistente Daten zu gewährleisten.  
2. Haltbarkeit: Robuste Materialien und eingekapselte induktive Spulen halten rauen Bedingungen stand, wodurch die Wartung reduziert und die Lebensdauer der Sensoren verlängert wird.  
3. Flexibilität: Mit Optionen für jeden Leitfähigkeitsbereich und jede Anwendung macht Yokogawa mehrere Sensormarken überflüssig – was die Inventur und Kalibrierung vereinfacht.  

 Fazit: Yokogawa Leitfähigkeitssensoren – Ihr Partner für präzise wässrige Messungen  
In industriellen Anwendungen, in denen Leitfähigkeitsdaten Entscheidungen beeinflussen, liefern Yokogawa Leitfähigkeitssensoren die Genauigkeit, Haltbarkeit und Flexibilität, die erforderlich sind, um die Nase vorn zu haben. Ob Sie ultrareines Wasser in einem Pharmawerk oder Chemikalien mit hoher Leitfähigkeit in einer Raffinerie überwachen, die Kontakt- und Induktivsensoren von Yokogawa sind so konzipiert, dass sie auch unter den anspruchsvollsten Bedingungen zuverlässig arbeiten. Durch die Zuordnung des richtigen Sensors zu Ihrer Anwendung – unter Verwendung von Zellkonstante, Temperatur und chemischer Verträglichkeit als Richtlinien – können Sie die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften sicherstellen, Prozesse optimieren und das Betriebsrisiko reduzieren. Für Unternehmen, die eine zuverlässige Lösung für die Leitfähigkeitsmessung suchen, ist Yokogawa führend und kombiniert jahrzehntelange Branchenerfahrung mit modernster Sensortechnologie.