進(jìn)口酸度計電極與國產(chǎn)PH計匹配問(wèn)題

酸度計：是實(shí)驗室化驗工作中應用泛的儀器，它是由一次儀表電極和二次儀表電計部分組成。調查中發(fā)現，許多用戶(hù)的進(jìn)口酸度計處于閑置狀態(tài)，其中絕大多數是由于損耗性配件電極性能變壞或者損壞，而市場(chǎng)上又一時(shí)很難買(mǎi)到與原儀器同樣的配套電級，其次是進(jìn)口電極成本偏高(約為國產(chǎn)電極的二十倍以上)，讓一般實(shí)驗室難以接受。如能采用優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的國產(chǎn)電極代替進(jìn)口電極，使閑置的儀器資源得到利用，潛在的效益將是巨大的。

　　pH測量電極種類(lèi)繁多，如氫電極、氫醌電極、銻電極、玻璃電極、氫離子每場(chǎng)效應管電極、光纖pH探針等，但目前實(shí)驗室用于精密pH測量的氫離子傳感器仍然以pH配套玻璃電極或復合玻璃電極為主。玻璃電極在溶液中構成原電池，是一個(gè)高內阻的信號源，測量中，受不對稱(chēng)電位、溫度等影響，決定了此類(lèi)酸度計電計部分的共同特點(diǎn)：高輸入阻抗、定位調節、斜率調節、溫度補償等功能，這些都是選擇代替電極的依據。由于實(shí)驗室精密pH測量一般0.01級pH計居多，因此以下介紹的代替，也是指應用玻璃電極的0.01級pH計。

　　1、代替的匹配問(wèn)題

　　1.1關(guān)于電計輸入阻抗與電極內阻匹配問(wèn)題

　　pH計對高內阻玻璃電極轉換來(lái)的信號進(jìn)行測量時(shí)，必然受儀器輸入級的影響，儀器輸入級參數帶來(lái)的測量誤差主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面。其一是電極的高內阻與儀器輸入阻抗分壓產(chǎn)生的測量誤差，其二是儀器輸入級的輸入電流在電內阻上的壓降引起的測量誤差。

　　對于第一點(diǎn)，由分壓關(guān)系容易推得，要想達到千分之一的pH測量準確度要求，電計的輸入電抗應是電極內阻的一千倍。我國生產(chǎn)的pH測量玻璃電極和復合玻璃電極，按機械行業(yè)部的JB/T6243-92pH值測量用復合玻璃電極標準和JB/T7815-1995pH值測定用玻璃電極標準，考慮溫度的影響，其內阻小于1000MΩ實(shí)驗室條件下，內阻一般小于300MΩ。因此，只要電計的輸入阻抗大于3×1011Ω，選擇國產(chǎn)電極就能滿(mǎn)足測量精度的要求。由于集成電路的普遍采用，儀器的輸入阻抗達到1012Ω是輕而易舉的事，因此用國產(chǎn)電極代替進(jìn)口電極在儀器輸入阻抗方面是可選擇。在這一點(diǎn)，我國生產(chǎn)的玻璃電極符合代替條件。

　　1.2輸入電流的影響

　　利用電位測量?jì)x器對離子電極和參比電極在溶液中組成電池的電動(dòng)勢進(jìn)行測量時(shí)，測量電池與儀器輸入部分構成一個(gè)閉合回路，產(chǎn)生一個(gè)很小的電流，通常稱(chēng)為輸入電流。它由儀器輸入端短路時(shí)，儀器輸入回路產(chǎn)生的靜態(tài)輸入電流，以及信號電動(dòng)勢在儀器輸入阻抗上產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)輸入電流組成。由于酸度計輸入阻抗足夠大，動(dòng)態(tài)輸入電流遠小于靜態(tài)輸入電流，因此，通常所說(shuō)的輸入電流就是指靜態(tài)輸入電流。當這個(gè)微小電流流經(jīng)高內阻的測量電池時(shí)，將在電極的高內阻上產(chǎn)生壓降，使測量的電勢值與實(shí)際電動(dòng)勢值不同。雖然在pH測量過(guò)程中，這一壓降可以通過(guò)定位得到補償，但輸入電流是一個(gè)隨溫度變化的量，一般溫度每變化10℃，輸入電流變化10%，此部分變化則無(wú)法通過(guò)儀器調節得到補償。例如，對于0.01級儀器，輸入電流為6pA時(shí)，容易計算出，溫度變化造成的測量誤差為0.2mV，相當于0.003pH。因此只有減小輸入電流，才能提高測量精度。這一點(diǎn)，我國的pH計計量檢定規程有明確要求，即精度為0.01級的測量?jì)x器，輸入電流應小于6pA。

　　1.3關(guān)于電計零電位pH與電極零電位pH的匹配問(wèn)題

　　零電位pH又稱(chēng)作等臨時(shí)性勢。對于酸度測量，其等電勢常見(jiàn)的有兩種：pH=7和pH=2，其中的為pH=7。選擇代替電極的零電位pH應當與電計的零電位pH相一致，才能確保儀器的定位調節器在一定范圍調節時(shí)，呆以抵消pH測量中的不對稱(chēng)電位，使儀器的測量顯示值與標準溶液的實(shí)際pH值相同。

　　1.4儀器溫度補償范圍與電極適用溫度范圍匹配問(wèn)題

　　每個(gè)玻璃電機極都有其適合的溫度使用范圍，一般進(jìn)口電極的溫度使用范圍大于國產(chǎn)電極，因而進(jìn)口酸度計的溫度補償范圍相應的設計較寬，但這并不妨礙用國產(chǎn)電極代替后儀器的使用。我們只要按用來(lái)代替的國產(chǎn)電極的溫度適用范圍使用，就能夠保證測量的準確。

　　2、代替的方法

　　弄清上述問(wèn)題以后，就可以進(jìn)行電機有的代替工作了。進(jìn)口電計的電機有接口與國產(chǎn)電極接口的不一致，是電極代替時(shí)面臨的重要問(wèn)題。以帶有復合電極的進(jìn)口儀器為例，將失效的進(jìn)口電機有從根部剪斷，保留其電極引線(xiàn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“原電極引線(xiàn)")。然后我們對上海雷磁儀器廠(chǎng)生產(chǎn)的“pH電極轉換器"(市場(chǎng)上已經(jīng)有商品出售，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“轉換器")進(jìn)行改造，該轉換器的一端為Q9接頭，另一端是玻璃電極的甘汞電極插孔。

　　如果我們打算用國產(chǎn)的E201型復合電極代替進(jìn)口電極，則可以打開(kāi)轉換器的屏蔽盒，將原電極引線(xiàn)從玻璃電極插孔插入電極轉換器，并將原電極引線(xiàn)的芯線(xiàn)與轉換器盒內和Q9接頭相連的引線(xiàn)的芯線(xiàn)焊在一起，將原電極引線(xiàn)的屏蔽線(xiàn)與轉換器盒內和Q9接頭相連的引線(xiàn)的屏蔽線(xiàn)焊在一起，重新裝配好轉換器屏蔽盒。使用時(shí)我們只要將原電極引線(xiàn)連接到電計，國產(chǎn)E201型復合電極的Q9接頭與轉換器的Q9接頭通過(guò)Q9過(guò)渡接頭連接即可。

　　如果打算用配套電極代替原進(jìn)口復合電極，則可以打開(kāi)轉換器的屏蔽盒，將轉換器的Q9接頭引線(xiàn)焊下，用原電極引線(xiàn)代替轉換器上的Q9接頭引線(xiàn)。焊接時(shí)應該記住，由于玻璃電極是信號的高阻源，因此，原電極引線(xiàn)的屏蔽線(xiàn)應與甘汞電相連接，然后重新裝配好轉換器屏蔽盒。使用時(shí)，只要將玻璃電極和參比電極分別連接到轉換器的相應插孔，原電極引線(xiàn)連接到電計即可。

　　同樣道理，對于使用配套電極的進(jìn)口儀器，也可以參照上面的辦法進(jìn)行處理。

　　采用電極轉換器，可以使每次電極更換起來(lái)特別方便，同時(shí)，轉換器對焊接點(diǎn)起到屏蔽作用，防止測量時(shí)受到干擾。再有，焊接點(diǎn)是在轉換器內部的高阻絕緣架上，不會(huì )引起電計的輸入阻抗下降。

　　3、代替的注意事項

　　3.1電計部分應經(jīng)計量部門(mén)檢定，確定其輸入阻抗、輸入電流、零電位pH值溫度補償。滿(mǎn)足上面談到要求的酸度計，才能進(jìn)行電極代替。儀器總的輸入阻抗是由輸入端的絕緣阻抗及輸入阻抗并聯(lián)來(lái)決定的，有些儀器由于長(cháng)期使用，受環(huán)境中的灰塵及潮濕影響，輸入端絕緣電阻下降，使輸入阻抗降低，對這類(lèi)儀器應進(jìn)行絕緣處理。同時(shí)應當注意，焊接轉換品質(zhì)的連接線(xiàn)時(shí)，應當避免引起電極插口、輸入端支架的絕緣電阻下降。

　　由于代替時(shí)增加了電極轉換器，因此轉換器應作為儀器的一部分，經(jīng)計量部門(mén)對配接轉換器的電計部分進(jìn)行檢定，能夠達到上述要求的，才能進(jìn)行代替。

　　3.2對于具有其它離子測量功能的酸度計，其等電極值往往可以調節，代替時(shí)，只要依選用代替電極的零電勢pH設定儀器的零電勢就可以(一般選擇為7)。

　　綜上所述，對于電極失效可損壞引起的閑置進(jìn)口酸度計，可以經(jīng)過(guò)計量部門(mén)依據JJG119-84實(shí)驗室酸度計檢定規程進(jìn)行檢定，確定其輸入阻抗、輸入電流、零電位pH值及配接電極轉換器時(shí)的綜合輸入阻抗、輸入電流，參考上面介紹的方法，進(jìn)行電極的代替。實(shí)踐證明，此方法簡(jiǎn)單易行，值得推廣。