pH传感器工作原理

有许多方法可以测量溶液的pH值。一种非常常见的方法是化学粉末的颜色变化,例如用于基础化学的石蕊试纸条。在现代工业应用中,通常使用pH探针。这种探针包含两个产生电压的电极,该电压与所讨论溶液的pH成正比。

两个电极之一是由特殊玻璃制成的测量电极,目的是产生离子选择性阻挡层。该隔离母鸡从溶液中存在的大量离子中筛选出氢离子。参比电极的设计应使其在任何给定温度下均保持恒定电势。将参考电势与pH电极的电势进行比较时,会生成与pH成正比的毫伏信号,从而可以进行测量。

参比电极使用化学溶液制成,该溶液为中性pH缓冲溶液,可通过多孔隔板与处理溶液交换离子,从而形成与测试液体的低电阻连接。该电极会创建一个参考,它会尝试保持该参考,并在该参考上比较来自测量电极的电位读数。使用湿化学界面的原因是它们在接触界面上产生的电压更低,从而可以进行更**的测量。

几乎所有pH传感器都设计为在中性pH值为7时产生0 mV信号,在25°C时的斜率为59.16 mV / pH。这个理论上理想的斜率代表灵敏度,该点通常代表所谓的等电势点,其中电势随温度变化而恒定。当等电位点已知时,可以与电极行为的理论知识一起使用,从而可以通过将其与参考温度进行比较来校正任何温度下的pH值。

图1参比电极和测量电极

实际的pH测量回路由三个不同的组件组成,pH传感器及其上面讨论的部分包括温度传感器,前置放大器以及分析仪或变送器。就电气计算而言,该回路可被视为电池,正极为测量电极,负极为参比电极。一旦测量电极从氢离子中产生电势,就将其与测量电极液体的稳定电势进行比较。