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水质分析仪传感器原理

点击次数:106  发布时间:2020-06-05
  在介绍水质分析仪的三个测量参数溶氧、PH、盐份的传感器原理和要求之前,我们先介绍一下直接电位法和直接电导分析法。
 
  直接电位法
 
  直接电位法也称离子选择性电极法,是利用膜电极(专用的指示电极)把被测离子的活度(或浓度)表现为电极电位值,通过测定电极电位来确定溶液中离子浓度的方法。其基本原理是将指示电极、参比电极插入待测溶液中组成原电池(也有厂家将两支电极做在一起),参比电极是电极电位已知并恒定的电极,如甘汞电极,指示电极电位与待测离子的活度之间服从能斯特方程。将所构成的原电池连接于测量设备,求出指示电极的电位,即可按能斯特方程确定待测离子的活度或浓度。
 
  能斯特方程:E=E0+(2.303RT/Zf)lgA
 
  E——在试样中指示电极和参比电极之间产生的电动势;E0—标准电动势。其值决定于指示电极传感膜的种类和构造、参比电极的种类,与试样中待测离子的活度无关;2.303RT/Zf——能斯特常数,又称电极斜率。在25度时,1价离子为59.16mv,2价离子为29.58mv;A——离子活度(mol/l)
 
  直接电导分析仪法
 
  直接电导分析法是将试液放在由固定面积和距离的两个铂电极构成的电导池中,通过测量试液的电导来确定被测物含量的方法。电解质溶液和金属导体一样,能够导电并遵守欧姆定律。在一定温度下,一定浓度的电解质溶液的电阻R与电极间距离l、电极截面积A的关系为:R=ρ*l/A
 
  电导是电阻的倒数,电导率是电阻率ρ的倒数,单位为S/cm。在一定的浓度范围内,电导率与电解质溶液的浓度成正比。
 
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  PH电极
 
  PH电极采用直接电位法,我们在标定时用4.01、9.18标准溶液测量算出电极斜率。在实际测量时,根据能斯特方程即可求出实际PH值。
 
  目前市场上要求的PH测量范围为4-11、精度±0.1,现有供应商基本上能满足电极要求。对该电极的要求:每支电极的测量重复性要好、电极斜率能达到59.16±98%。
 
  盐份电极
 
  盐份电极采用直接电导分析法。因为电导率随温度变化而变化,我们根据经验公式作出温度补偿:kt=Ks[1+0.022(t-25)]。
 
  目前市场上要求的盐份测量范围为0.2—50‰,精度为±0.5‰。
 
  对该电极的要求:
 
  1、每支电极的测量重复性要好;
 
  2、测量时对于电极所形成的电导率与电解质溶液浓度的线性关系,我们允许有两种解决方案:
 
  ①在0.2-50‰的范围内,电导率与电解质溶液浓度均成线性关系;
 
  ②允许在不同的浓度范围内,电导率与电解质溶液浓度成不同的线性关系,但必须保证每支电极良好的测量重复性和所有供货电极的电极常数均在±0.1范围内。
 
  溶氧电极
 
  溶氧电极的测试原理是在KOH溶液中浸入两电极,溶解氧经隔膜渗透进入电解液后,发生电极反应,产生反应电流。电流的大小即与试液中溶解氧的活度成正比。因为隔膜对溶解氧的透过率随温度而有很大变化,因而在电极或在仪器中必须对温度变化进行补偿。同时在海水养殖中,还要考虑到盐份对其的影响。
 
  目前市场上要求的测量范围为0-15mg/l,精度达到±0.5mg/l。
 
  对该电极的要求:测量无氧溶液,每支电极输出电压稳定在0±1mv、每支电极的测量重复性要好、每支电极在不同温度下在饱和溶解氧环境下测出的电压信号变化值和温度的变化值成恒定的线性关系,且要保证所有供货电极的一致性。
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