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水質分析儀傳感器原理
閱讀：1645 發布時間：2020-6-5
在介紹水質分析儀的三個測量參數溶氧、PH、鹽份的傳感器原理和要求之前，我們先介紹一下直接電位法和直接電導分析法。
直接電位法
直接電位法也稱離子選擇性電極法，是利用膜電極(的指示電極)把被測離子的活度(或濃度)表現為電極電位值，通過測定電極電位來確定溶液中離子濃度的方法。其基本原理是將指示電極、參比電極插入待測溶液中組成原電池(也有廠家將兩支電極做在一起)，參比電極是電極電位已知并恒定的電極，如甘汞電極，指示電極電位與待測離子的活度之間服從能斯特方程。將所構成的原電池連接于測量設備，求出指示電極的電位，即可按能斯特方程確定待測離子的活度或濃度。
能斯特方程：E=E0+(2.303RT/Zf)lgA
E——在試樣中指示電極和參比電極之間產生的電動勢；E0—標準電動勢。其值決定于指示電極傳感膜的種類和構造、參比電極的種類，與試樣中待測離子的活度無關；2.303RT/Zf——能斯特常數，又稱電極斜率。在25度時，1價離子為59.16mv，2價離子為29.58mv；A——離子活度(mol/l)
直接電導分析儀法
直接電導分析法是將試液放在由固定面積和距離的兩個鉑電極構成的電導池中，通過測量試液的電導來確定被測物含量的方法。電解質溶液和金屬導體一樣，能夠導電并遵守歐姆定律。在一定溫度下，一定濃度的電解質溶液的電阻R與電極間距離l、電極截面積A的關系為：R=ρ*l/A
電導是電阻的倒數，電導率是電阻率ρ的倒數，單位為S/cm。在一定的濃度范圍內，電導率與電解質溶液的濃度成正比。
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PH電極
PH電極采用直接電位法，我們在標定時用4.01、9.18標準溶液測量算出電極斜率。在實際測量時，根據能斯特方程即可求出實際PH值。
目前市場上要求的PH測量范圍為4-11、精度±0.1，現有供應商基本上能滿足電極要求。對該電極的要求：每支電極的測量重復性要好、電極斜率能達到59.16±98%。
鹽份電極
鹽份電極采用直接電導分析法。因為電導率隨溫度變化而變化，我們根據經驗公式作出溫度補償：kt=Ks[1+0.022(t-25)]。
目前市場上要求的鹽份測量范圍為0.2—50‰，精度為±0.5‰。
對該電極的要求：
1、每支電極的測量重復性要好；
2、測量時對于電極所形成的電導率與電解質溶液濃度的線性關系，我們允許有兩種解決方案：
①在0.2-50‰的范圍內，電導率與電解質溶液濃度均成線性關系；
②允許在不同的濃度范圍內，電導率與電解質溶液濃度成不同的線性關系，但必須保證每支電極良好的測量重復性和所有供貨電極的電極常數均在±0.1范圍內。
溶氧電極
溶氧電極的測試原理是在KOH溶液中浸入兩電極，溶解氧經隔膜滲透進入電解液后，發生電極反應，產生反應電流。電流的大小即與試液中溶解氧的活度成正比。因為隔膜對溶解氧的透過率隨溫度而有很大變化，因而在電極或在儀器中必須對溫度變化進行補償。同時在海水養殖中，還要考慮到鹽份對其的影響。
目前市場上要求的測量范圍為0-15mg/l，精度達到±0.5mg/l。
對該電極的要求：測量無氧溶液，每支電極輸出電壓穩定在0±1mv、每支電極的測量重復性要好、每支電極在不同溫度下在飽和溶解氧環境下測出的電壓信號變化值和溫度的變化值成恒定的線性關系，且要保證所有供貨電極的一致性。