现代铝电解生产已经从过去的经验式操作与粗放型的管理模式向数字化操作、智能化控制以及精细化的管理模式转变，生产管理者能够借助系统完整的检测数据制定合理的控制策略，因此对工艺参数的测量必须做到快速准确。初晶温度、分子比(CR)和电导率等技术参数对铝电解生产的能耗以及电解槽的能量平衡和物料平衡都有着极其重要的意义。电导率表征铝电解熔盐中离子的导电性，决定由熔盐电阻引起的电压降以及产生的能耗;初晶温度表征电解质中冰晶石的凝固温度，是电解温度和过热度设定的重要参考，也是通过降低电解温度来减少能耗的重要依据;平稳均一的极距(ACD)对保持良好的热平衡和稳定的磁场具有重要的意义;分子比（铝电解熔盐中NaF与AlF3的摩尔比）对调节电解质的组成、初晶温度、粘度等性质起着至关重要的作用。原始的工艺参数测量多是通过现场取样后在实验室进行分析或是采用人工测量的方法，如极距的测量。实验室分析往往需要数个小时甚至是数天的时间，所得数据不能实时地反映电解槽的状态;而人工测量方法，如极距测量，又存在很大的误差，这两种测量方法已经很难适应现代电解槽的控制要求。　　本文基于对含有KF和LiF的铝电解质的初晶温度、分子比和电导率的基础研究，并结合相关自动化技术和程序设计，设计制造了可以现场快速测量电解槽工艺参数（初晶温度、电解质电压降、电极过电压、极距和电导率）的设备，并对这些设备的精度和运行情况进行了评估。主要内容如下：　　本文采用差热分析法研究AlF3、CaF2、KF、LiF和NaCl等添加剂对冰晶石氧化铝熔盐初晶温度的影响，系统地研究了KF与LiF的耦合作用对熔盐初晶温度的影响。实验结果显示，对于分子比在2.05以下的熔盐，其初晶温度随着KF含量的增加而升高，其他添加剂均使熔盐的初晶温度降低。在KF与LiF共同存在的熔盐中，由于KF、LiF和Na5Al3F14共同反应生成K2LiAlF6，LiF对初晶温度的降低程度要小于参考文献值。本文使用最小二乘回归分析法处理实验所得的初晶温度数据，建立了能够描述熔盐初晶温度与添加剂含量之间关系的回归方程。　　本文以差热分析原理为基础，发明了一种新的初晶温度测量探头及测量方法。采用模块化的编程语言进行编程，结合信号采集、信号处理以及静磁屏蔽等技术设计制造了高温熔盐过热度测试仪。通过大量的实验室和工业现场实验，找到较合理的探头结构设计方案，并通过工业现场测试验证了其准确性和稳定性。　　本文基于电位扫描法，并结合自动化和OPC(OLE for Process Control)技术，设计制造了槽电压分布测试仪。测量探头为带有石英保护管的参比电极。该设备能够准确测量电解质压降、阳极过电压以及极距等参数。　　本文使用动电位扫描法对含有LiF的工业电解质进行研究，发现当电解质中LiF的质量分数增加到1.5％时，单位深度的阳极气泡层电压会突然增大。电解质的电导率分析结果显示，随着电解质中LiF的增加，电解质的电导率急剧增大，其增大的比率要大于其他参考文献值。　　本文采用交流阻抗法，结合串行通讯技术和信号采集技术，设计制造了高温熔盐电导率测试仪。电导率测量探头采用双芯固定电导池结构，所用材料热膨胀系数小、抗腐蚀性强，且价格低廉。经过大量的实验验证，设备的精度和重现性完全符合工业生产要求。　　本文根据含有KF的实验样品的物相分析结果，推导出湿式化学法的测量公式中与KF相对应的校正值β1和β2，并使用标准熔盐对推导结果进行了验证。研究了熔盐中所含KF对XRD法和XRF法两种常用的分子比测量方法的影响。经研究发现，KF会使XRD法的测量结果较真实值偏大，而其对XRF法测量结果的影响则相反。采用甸归分析法建立了能够校正XRF法测量结果的校正方程，校正后的最大误差为0.044，完全符合工业应用要求。根据差热分析原理中热效应峰的峰面积与参与反应的物质的质量有关的原理，提出一种测量铝电解熔盐分子比的方法与探头设计方案。