TDS-метры и рефрактометры для соли - разный принцип и диапазоны

Существуют приборы, диаметрально разные по принципу действия, но измерящие одну и ту же величнну. Возникает вопрос - а почему нельзя измерить одним прибором ? Иногда можно. Но не зря же инженеры проектировали разные приборы. И не по своей иницативе, а шли от потребностей рынка, по советам маркетологов.
Но не будем томить. Сегодня мы раскажем, что общего и чем различаются tds- метры и рефрактометры.

Измеряют они действительно одну величину - концентрацию солей в воде или общую минерализацию.

Но вот диапазоны у них не пересекаются.
Там, где цифровой солемер уже зашкаливвает (верхняя граница), рефрактометр только начинает что-то различать (нижний предел).
Но не только диапазоном они различаются, а и принципом действия. Как и сферой применения, методом отбора образцов и единицами измерения.

Измерение соли через электропроводность

Здесь применен непрямой метод измерения, как и почти во всех измерительных приборах. Солемер не знает, сколько соли в растворе. Он вообще не знает, что такое соль. Все, что он умеет - это пропускать ток через жидкость, измерять его силу и переводить по своей таблице соответствия в цифры ppm (искомая концентрация соли).
То есть фактически - это амперметр, отградуированный (размеченный) в ppm.
Можем привести и другой, родственный пример. Высокотемпературные пирометры с исчезающей нитью содержат реостат, который регулирует силу тока, проходящую через нить накаливания, расположеную на фоне раскаленного предмета, температуру которого надо измерить.
Как измеряет tds- метр ?

Принцип такой:

Чем больше в воде растворено ионов (Na⁺, Cl⁻, Ca²⁺, Mg²⁺ и т.д.), тем легче через воду проходит электрический ток.

Важный момент ! Вы видите, что измеряется общая концентрация всех солей, без разделения. То есть измерить сколько именно поваренной соли (NaCl), у вас не выйдет. Для этого нужен только химический лабораторный анализ. Долгий и дорогой. Но необходимый например при продаже питьевой воды. И уважающий себя продавец вывешивает результаты лабораторных исследования рядом с точкой продажи. Смотрите - мне нечего скрывать. Там же кстати, практически всегда, присутствует и PH.
Итак, для экспресс тестов - на месте, электронные солемеры - то, что надо !

Прямо вблизи источника воды (бассейн, пруд, ставок, река, озеро и др.). Ну нужны растворы, доступ к розетке 220 В и высокая квалификация персонала. Обнажил датчик, сняв колпачка (если он есть), опустил в воду и смотри на дисплей ! Согласитесь, это огромный плюс.
Да вот только меряют солемеры максимум до 10000 ppm и это их "потолок". Это составляет 1 % растворенных солей.

Таким образом, tds-метры меряют малые концетрации, измеряемые десятыми, сотыми и тысячными долями процентов !

И в этом их конек, их "хлеб" и в этом они незаменимыми. А почему больше нельзя измерять ? Этим методом нельзя. Проблема в том, что зависимость проводимости от концентрации не линейна. И чем больше соли растворено, тем менее предсказуемым будет результат. При больших концентрациях:

ионы начинают мешать друг другу;
проводимость уже растет не пропорционально;
температура начинает сильно влиять.

Поэтому после примерно 5–10 г/л (5000–10000 ppm), точность резко ухудшается. Именно поэтому большинство бытовых TDS-метров отградуированы до 10000 ppm максимум.

Измерение соли через световой луч

А для рефрактометров и батарейки не нужны ! При правильной эксплутации, бережном уходе, качественном бренде, периодической калибровке (она бесплатная, ее можно сделать самому в отличие например от алкотестеров), рефрактометры могут измерять годами.
Кстати, это как бы не совсем ... измерительный прибор. Поэтому и нас на сайте ПП Бром они вынесены в отдельную подкатегорию.
"Эта как же не прибор ?! Он же измеряет !" Скажем аккуратнее - он оценивает содержание соли. Кстати, не только соли. В каталог brom.ua есть рефрактометры и для сахара и меда и компотов и соков... Ну хорошо, хотите называть рефрактометр прибором - называйте. Но все-таки на наш взгляд, "приборы" это устройства, которые питаются от электричества.
Здесь ничего погружать не надо. В рефрактометрах даже датчика нет ! Берется капелька жидкости и равномерно тонким слоем расределяется по линзе и прижимается сверху стеклом.

Эта оптическая конструкция преломляет луч (от солнца, лампы - не важно) и направляет его по "тубусу" к шкале, которая уже отградуирована сразу в %. Никаких ppm здесь нет. Почему ? Потому что, если отградуировать шкалу рефрактометра в ppm, то будет ребить в глазах от разрядов 10000 ppm - 100000 ppm... Другое дело - проценты 1 % - 10 %. Но так же лишена смысла идея градуировать tds-метры в %. 0,001 % - 0,01 %... Глупо выискивать глазами знаки после запятой.

Как говорил один из героев из романа "Дартаньян и три мушкетера" А.Дюма: "для Атоса это слишком много, а для графа де ля Фер - слишком мало...".

Это как раз про единицы измерения и шкалы солемеров и рефрактометров.
С ростом концентрации солевого раствора меняется показатель преломления и отклоняется световой луч и он поднимается выше линии, совпадая с той или иной отметиной в %. Да, по сравнению с tds-метром, рефрактометр "грубоват". Но он занимает свою нишу где нужно измерить единицы и десятки процентов !
Вот про ниши мы и поговорим в следующем разделе.

Когда и что выбрать ?

Разберем 3 случая.

1. Водопроводная вода

Минерализация около 250 ppm. Это 0,025%. Рефрактометр такой раствор практически не увидит — изменение преломления слишком маленькое. Для него это НОЛЬ. А вот TDS-метр покажет примерно 250 ppm без проблем.

2. Морская вода

35 000 ppm. Это уже 3,5% соли. TDS-метр либо покажет ошибку, или переполнние в зависимости от модели. Рефрактометр же покажет 3,5% очень точно. Это его стихия.

3. Рассол для засолки огурцов

10%. TDS здесь вообще ни при делах. Рефрактометр отобразит честные 10%.

То есть TDS-метры работают в том диапазоне, где рефрактометр почти "слеп".

Например:

вода после обратного осмоса — 5 ppm;
дистиллированная — 0–2 ppm;
хорошая питьевая вода — 80–250 ppm;
жесткая вода — 400–700 ppm.

Рефрактометр между 50 и 150 ppm практически не различит никакой разницы. А TDS - как рыба в воде.

Эпилог

TDS-метр — идеален для очень слабоминерализованной воды (единицы, десятки, сотни ppm).

Рефрактометр — устройство для концентрированных растворов (проценты).
Поэтому они не конкуренты, а скорее дополняют друг друга. Именно поэтому на станциях очистки воды используют солемеры, а на пищевых производствах, в аквариумистике с морской водой, при засолке и в виноделии часто используют рефрактометры.