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在介紹水質(zhì)分析儀的三個(gè)測(cè)量參數(shù)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(dǎo)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(cè)離子的活度(或濃度)表現(xiàn)為電極電位值，通過(guò)測(cè)定電極電位來(lái)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(cè)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(cè)離子的活度之間服從能斯特方程。將所構(gòu)成的原電池連接于測(cè)量設(shè)備，求出指示電極的電位，即可按能斯特方程確定待測(cè)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(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；E0—標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)。其值決定于指示電極傳感膜的種類和構(gòu)造、參比電極的種類，與試樣中待測(cè)離子的活度無(wú)關(guān)；2.303RT/Zf——能斯特常數(shù)，又稱電極斜率。在25度時(shí)，1價(jià)離子為59.16mv，2價(jià)離子為29.58mv；A——離子活度(mol/l)
直接電導(dǎo)分析儀法
直接電導(dǎo)分析法是將試液放在由固定面積和距離的兩個(gè)鉑電極構(gòu)成的電導(dǎo)池中，通過(guò)測(cè)量試液的電導(dǎo)來(lái)確定被測(cè)物含量的方法。電解質(zhì)溶液和金屬導(dǎo)體一樣，能夠?qū)щ姴⒆袷貧W姆定律。在一定溫度下，一定濃度的電解質(zhì)溶液的電阻R與電極間距離l、電極截面積A的關(guān)系為：R=ρ*l/A
電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)，電導(dǎo)率是電阻率ρ的倒數(shù)，單位為S/cm。在一定的濃度范圍內(nèi)，電導(dǎo)率與電解質(zhì)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?cè)跇?biāo)定時(shí)用4.01、9.18標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)量算出電極斜率。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，根據(jù)能斯特方程即可求出實(shí)際PH值。
目前市場(chǎng)上要求的PH測(cè)量范圍為4-11、精度±0.1，現(xiàn)有供應(yīng)商基本上能滿足電極要求。對(duì)該電極的要求：每支電極的測(cè)量重復(fù)性要好、電極斜率能達(dá)到59.16±98%。
鹽份電極
鹽份電極采用直接電導(dǎo)分析法。因?yàn)殡妼?dǎo)率隨溫度變化而變化，我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式作出溫度補(bǔ)償：kt=Ks[1+0.022(t-25)]。
目前市場(chǎng)上要求的鹽份測(cè)量范圍為0.2—50‰，精度為±0.5‰。
對(duì)該電極的要求：
1、每支電極的測(cè)量重復(fù)性要好；
2、測(cè)量時(shí)對(duì)于電極所形成的電導(dǎo)率與電解質(zhì)溶液濃度的線性關(guān)系，我們?cè)试S有兩種解決方案：
?、僭?.2-50‰的范圍內(nèi)，電導(dǎo)率與電解質(zhì)溶液濃度均成線性關(guān)系；
?、谠试S在不同的濃度范圍內(nèi)，電導(dǎo)率與電解質(zhì)溶液濃度成不同的線性關(guān)系，但必須保證每支電極良好的測(cè)量重復(fù)性和所有供貨電極的電極常數(shù)均在±0.1范圍內(nèi)。
溶氧電極
溶氧電極的測(cè)試原理是在KOH溶液中浸入兩電極，溶解氧經(jīng)隔膜滲透進(jìn)入電解液后，發(fā)生電極反應(yīng)，產(chǎn)生反應(yīng)電流。電流的大小即與試液中溶解氧的活度成正比。因?yàn)楦裟?duì)溶解氧的透過(guò)率隨溫度而有很大變化，因而在電極或在儀器中必須對(duì)溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償。同時(shí)在海水養(yǎng)殖中，還要考慮到鹽份對(duì)其的影響。
目前市場(chǎng)上要求的測(cè)量范圍為0-15mg/l，精度達(dá)到±0.5mg/l。
對(duì)該電極的要求：測(cè)量無(wú)氧溶液，每支電極輸出電壓穩(wěn)定在0±1mv、每支電極的測(cè)量重復(fù)性要好、每支電極在不同溫度下在飽和溶解氧環(huán)境下測(cè)出的電壓信號(hào)變化值和溫度的變化值成恒定的線性關(guān)系，且要保證所有供貨電極的一致性。
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