Четвертый не считается, он общий и измерять нужно только относительно общего. Для исключения приэлектродной поляризации измерять надо на переменном токе. Мысль использовать дифференциальное измерение очень верная, но один электрод должен быть гарантировано утоплен всегда. При дифференциальном измерении автоматически компенсируется колебание проводимости воды. Но есть и еще условие - загрязненность электродов тоже должна быть примерно одинакова, т.е. оба должны равноценно омываться. Очень не лишне покрытие электрода диэлектриком, в идеале напыление фторопласта, на него не липнет. Кстати ДП дистиллята воды около 80, небольшая соленость резко повышает ДП и при 5г/л (примерно 0,5г/л в кране) она уже больше 1000, т.е. проводник. И не стоит пока волноваться за колебания проводимости от температуры и давления, хотя это может внести доп. погрешность, но по сравнению с основной величиной это ИМХО малое влияние.
Т.о. нужно два канала измерения и определение ОТНОШЕНИЯ полученных величин. Именно отношения, иначе не будет компенсации мешающих факторов. Это или процик, или есть несложные аналоговые схемы. Если нужно измерение уровня, то далее кусочно-линейная аппроксимация (лучше проциком) с выводом после калибровки. Если нужно просто управлять чем то, то на компаратор.
В качестве первичных измерителей посоветую такие варианты:
1. С генератора через резистор или конденсатор подается напряжение на электрод - получается делитель напряжения. С его выхода усиливаем, детектируем, еще усиливаем и управляем напряжением генератора. Т.е. напряжение в точке деления стабилизируется. Выходным является напряжение АРУ.
2. С генератора через образцовый резистор питаем электрод. Сигнал снимаем дифференциально с резистора, детектируем и используем.
3. Два электрода и два резистора, через которые питаются электроды, образуют измерительный мост. Балансируется выбором резисторов, сигнал снимаем с диагонали, усиление, детектирование и т.п. Этот вариант проще, но надо хотя бы на простейшей математической модели убедиться в компенсации мешающих величин и проверить это реально, меняя соленость.
Как то так