固体继电器的工作原理

尽管市场上的固体继电器型号规格繁多，但它们的工作原理基本上是相似的。主要由输入(控制)电路，驱动电路和输出(负载)电路三部分组成。

固体继电器的输入电路是为输入控制信号提供一个回路，使之成为固体继电器的触发信号源。固体继电器的输入电路多为直流输入，个别的为交流输入。直流输入电路又分为阻性输入和恒流输入。阻性输入电路的输入控制电流随输入电压呈线性的正向变化。恒流输入电路，在输入电压达到一定值时，电流不再随电压的升高而明显增大，这种继电器可适用于相当宽的输入电压范围。固体继电器的驱动电路可以包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路三部分。隔离耦合电路，目前多采用光电耦合器和高频变压器两种电路形式。常用的光电耦合器有光－三极管、光－双向可控硅、光－二极管阵列(光－伏)等。高频变压器耦合，是在一定的输入电压下，形成约10MHz的自激振荡，通过变压器磁芯将高频信号传递到变压器次级。功能电路可包括检波整流、过零、加速、保护、显示等各种功能电路。触发电路的作用是给输出器件提供触发信号。

固体继电器的输出电路是在触发信号的控制下，实现固体继电器的通断切换。输出电路主要由输出器件(芯片)和起瞬态抑制作用的吸收回路组成，有时还包括反馈电路。目前，各种固体继电器使用的输出器件主要有晶体三极管(Transistor)、单向可控硅(Thyristor或SCR)、双向可控硅(Triac)、MOS场效应管(MOSFET)、绝缘栅型双极晶体管(IGBT)等。

固体继电器的主要优点是：

（1）无运动零部件，无机械磨损，无动作噪声，无机械故障，可靠性高；

（2）无燃弧触点，无触点间的火花、电弧，无触点抖动和磨损，对外干扰小；

（3）开关速度迅速，动作时间可达10-3S以下；

（4）灵敏度高，控制功率小，可达10-3以下，能很好地与TTL、CMOS电路兼容；

（5）抗冲击振动性能优良，容易实现“零”压切换；

（6）一般用绝缘材料灌封成全封闭整体，所以具有良好的防潮、防霉、防腐性能，防爆性能也极佳；

（7）半导体器件作为开关工作，寿命长；

（8）易实现附加功能。

固体继电器性能参数测试时应注意以下几点：

（1）测试直流SSR接通和关断电压时，输入电压不能长时间处于接通与关断之间，否则输出端功耗急剧上升，容易烧坏输出开关元件。

（2）测试中不要随意加快动作速率（一般输入信号的一个周期长应为接通和关断时间之和的10倍以上）,否则因动态开关损耗大无法工作，甚至烧坏输出开关元件。

（3）测试时，首先要了解输出电流与壳温（环境温度）之间的关系曲线（壳温上升或不带散热器时额定输出电流会下降），避免过载引起永久性失效。

（4）SSR在关断状态下输出两端不能实现完全的隔离，存在一定的漏电流,在较高电压下测试介质耐压和绝缘电阻在使用时，易发生触电事故。输出两端绝不可测试绝缘电阻或耐压。固体继电器使用中应注意的问题

（1）在实际使用时，必须使产品的实际使用条件完全符合产品各项参数和特性曲线的要求。

（2）SSR受温度影响较大，使用时要考虑好散热(一般负载电流>5A时应装散热片)，当环境温度高时，SSR的负载能力必然相应下降，因此选用SSR时须留有一定的余量。

（3）当继电器处于导通状态时，将承受P=V（管压降）×I（负载）的耗散功率。因此必须根据实际工作环境，合理选用散热器的尺寸或降低负载电流使用。

电导率

电导率：水的导电性即水的电阻的倒数，通常用它来表示水的纯净度。

电导率是物体传导电流的能力。电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（通常为正弦波电压），然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律，电导率(G)--电阻(R)的倒数，是由电压和电流决定的。

电导的基本单位是西门子（S），原来被称为姆欧，取电阻单位欧姆倒数之意。因为电导池的几何形状影响电导率值，所以标准的测量中用单位S/cm来表示电导率，以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率（C）简单的说是所测电导（G）与电导池常数(L/A)的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度，A为极板的面积。=ρl=l/σ

(1)定义或解释电阻率的倒数为电导率。σ=1/ρ；(2)单位:在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米,其它单位有：s/cm，us/cm。1S/m=0.01s/cm=10000us/cm；

(3)说明电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强，反之越小。

电导电极有那些种类？有何不同用途？

电导电极一般分为二电极式和多电极式两种类型。

二电极式电导电极是目前国内使用最多的电导电极类型，实验式二电极式电导电极的结构是将二片铂片烧结在二平行玻璃片上，或圆形玻璃管的内壁上，调节铂片的面积和距离，就可以制成不同常数值的电导电极。通常有K=1、K=5、K=10等类型。而在线电导率仪上使用的二电极式电导电极常制成圆柱形对称的电极。当K=1时，常采用石墨，当K=0.1、0.01时，材料可以是不锈钢或钛合金。多电极式电导电极，一般在支持体上有几个环状的电极，通过环状电极的串联和并联的不同组合，可以制成不同常数的电导电极。环状电极的材料可以是石墨、不锈钢、钛合金和铂金。电导电极还有四电极类型和电磁式类型。四电极电导电极的优点是可以避免电极极化带来的测量误差，在国外的实验式和在线式电导率仪上较多使用。电磁式电导电极的特点是适宜于测量高电导率的溶液，一般用于工业电导率仪中，或利用其测量原理制成单组分的浓度计，如盐酸浓度计、硝酸浓度计等。

如何测定电导电极常数？为何要对常数进行校准？

根据公式K=S/G，电极常数K可以通过测量电导电极在一定浓度的KCL溶液中的电导G来求得，此时KCL溶液的电导率S是已知的。

由于测量溶液的浓度和温度不同，以及测量仪器的精度和频率也不同，电导电极常数K有时会出现较大的误差，使用一段时间后，电极常数也可能会有变化，因此，新购的电导电极，以及使用一段时间后的电导电极，电极常数应重新测量标定，电导电极常数测量时应注意以下几点：

1．测量时应采用配套使用的电导率仪，不要采用其它型号的电导率仪。

2．测量电极常数的KCL溶液的温度，以接近实际被测溶液的温度为好。

3．测量电极常数的KCL溶液的浓度，以接近实际被测溶液的浓度为好。

电导率是物质传送电流的能力，是电阻率的倒数。在液体中常以电阻的倒数——电导来衡量其导电能力的大小。水的电导是衡量水质的一个很重要的指标。它能反映出水中存在的电解质的程度。根据水溶液中电解质的浓度不同，则溶液导电的程度也不同。通过测定溶液的导电度来分析电解质在溶解中的溶解度。这就是电导仪的基本分析方法。

溶液的电导率与离子的种类有关。同样浓度电解质，它们的电导率也不一样。通常是强酸的电导率最大，强碱和它与强酸生成的盐类次之，而弱酸和弱碱的电导率最小。因此，通过对水的电导的测定，对水质的概况就有了初步的了解。电导率电阻率的倒数即称之为电导率L。在液体中常以电阻的倒数——电导来衡量其导电能力的大小。电导L的计算式如下式所示：L=l/R=S/l电导的单位用姆欧又称西门子。用S表示，由于S单位太大。常采用毫西门子，微西门子单位1S=103mS=106μS。

当量电导液体的电导仅说明溶液的导电性能与几何尺寸间的关系，未体现出溶液浓度与电性能的关系。为了能区分各种介质组成溶液的导电性能，必须在电导率的要领引入浓度的关系，这就提出了当量电导的概念。所谓的当量电导就是指把1g当量电解质的溶液全部置于相距为1cm的两板间的溶液的电导，符号“λ”。由于在电导率的基础上引入了浓度的概念。因此各种水溶液的导电来表示和比较了。在水质监测中，一般通过对溶液电导的测量可掌握水中所溶解的总无机盐类的浓度指标。温度对电导的影响溶液的电阻是随温度升高而减小，即溶液的浓度一定时，它的电导率随着温度的升高而增加，其增加的幅度约为2%℃-1。另外同一类的电解质，当浓度不同时，它的温度系数也不一样。在低浓度时，电导率的温度之间的关系用下式表示：L1=L0[1+α(t-t0)+β(t-t0)2]由于第二项β(t-t0)2之值较小，可忽略不计。在低温时的电导率与温度的关系可用以下近似值L1=L0[1+α(t-t0)]表示，因此实际测量时必须加入温度补偿。

电导的温度系数对于大多数离子，电导率的温度系数大约为+1.4%℃-1～3%℃-1对于H+和OH-离子，电导率温度系数分别为1.5%℃-1和1.8%℃-1，这个数值相对于电导率测量的准确度要求，一般为1%或优于1%，是不容忽视的。纯水的电导率即使在纯水中也存在着H+和OH-两种离子，经常说，纯水是电的不良导体，但是严格地说水仍是一种很弱的电解质，它存在如下的电离平衡：H2O←→H++OH或2H2O←→H3+O+OH-

其平衡常数：KW=[H+].[OH-]/H2O=10-14

式中KW称为水的离子积[H+]2=[OH-]2=10-14

已知水的密度∴[H+]2=[OH-]2=10-7lH2O,0=λOH-,0=349.82+198.6=548.42S/cm.mol2d25℃

/H2O=0.9970781cm3故原有假设为1的水分离子浓度只能达到0.99707。实际上是仅0.99707份额的水离解成0.99707.10-7的[H+]和[OH-]，那么离解后的[H+]和[OH-]电导率的总和KH2O用下式求出：KH2O=CM/1000λH2O

=(0.99707.10-7/1000).548.42=0.05468μS.cm-1≈0.054μS.cm-1∴ρH2O=1/KH2O=1/0.05468×10-9=18.29(MΩ.cm)≈18.3(MΩ.cm)由水的离子积为10-14可推算出理论上的高纯水的极限电导为0.0547μS.cm-1，电阻为18.3MΩ.cm(25℃)。水的电导率的温度系数在不同电导率范围有不同的温度系数。对于常用的1μS.cm-1的蒸馏水而言大约为+2.5%-1。