Analyzujte základní strukturu a princip fungování ph metru
Přístrojem pro měření pH roztoku je měřič kyselosti (také známý jako pH metr), který je navržen podle praktické definice pH. Přístrojem pro měření aktivity (koncentrace) měřeného iontu v roztoku je iontoměr. Vzhledem k tomu, že měřiče kyselosti měří elektromotorickou sílu mezi dvěma elektrodami chemických baterií s vysokým vnitřním odporem, jsou jejich konstrukční principy v zásadě stejné a často stejný přístroj má více funkcí, které umí měřit pH a pX a také mV.
1. Základní struktura nástroje:
V laboratořích se používá mnoho modelů měřičů kyselosti a iontových měřičů, ale jejich konstrukce se obecně skládají ze dvou částí, a to elektrodového systému a vysokoimpedančního milivoltmetru. Elektroda a testovaný roztok tvoří primární baterii a rozdíl potenciálů mezi elektrodami se měří milivoltmetrem. Poté, co je potenciální rozdíl zesílen obvodem zesilovače, je zobrazen ampérmetrem nebo digitální elektronkou. Podle charakteristik pH skleněných elektrod a různých iontově selektivních elektrod (iontově selektivní elektrody) musí mít měřiče kyselosti a iontoměry vysokou impedanci, kladnou a zápornou polaritu a mohou měřit kladné a záporné ionty testovacího roztoku; nástroj musí mít lepší Proto je ve vstupní části nástroje obvod diferenciálního páru složen z tranzistorů s efektem pole s vysokou vstupní impedancí a zdroj konstantního proudu složený z dvojitých triod zajišťuje, že pracovní bod diferenciálního páru je pevný snížit drift signálu; přístroj Uprostřed je filtrační obvod, který zabraňuje rušení vysokofrekvenčních signálů; funkcí teplotní kompenzační sítě je zabránit ovlivnění signálu elektrody změnami teploty. Iontometr s funkcí přímého odečítání koncentrace navíc přidává anti-log zesilovač, který převádí hodnotu pX na hodnotu koncentrace měřeného iontu a zobrazuje ji přímo na displeji.
2. Princip činnosti přístroje
V chemické baterii měřiče kyselosti je indikační elektroda pH skleněná elektroda a referenční elektroda je nasycená kalomelová elektroda. Nyní měřič kyselosti většinou používá pH složenou elektrodu, která kombinuje obě dohromady.
V chemické baterii iontoměru jsou indikační elektrody většinou různé iontově selektivní elektrody a referenční elektrody jsou většinou nasycené kalomelové elektrody. Oba nástroje fungují na stejném principu. Během procesu měření vstupuje potenciální signál generovaný chemickou baterií přístroje do sledovače zdroje složeného z diferenčních párů pro konverzi impedance a poté, co se stane nízkoimpedančním signálem, je přiveden na neinvertující svorku provozního zesilovač rezistorem a zesílený operačním zesilovačem. Nakonec výstupní signál prochází mV blokem, pH blokem a pX blokem přístroje (obecný iontový měřič má tyto tři funkce) a poté prochází hradlem tranzistoru s efektem pole zdrojového sledovače. zpětnovazební obvod a poté vstupuje do operačního zesilovače. Invertující vstupní svorka obvodu tvoří napěťovou sériovou negativní zpětnou vazbu. Proto jsou zesílené elektrodové signály příslušně získány v každém převodovém stupni mV, pH a pX vstupu ve fázi. V elektrochemickém procesu dojde při změně teploty ke korekci výstupního signálu operačního zesilovače po průchodu sítí kompenzace teploty. Díky funkci odčítače je teplotně kompenzovaný signál elektrody filtrován. Jakákoli část celého čísla, která vyhovuje „hodnotě jmenovitého potenciálu“ modelu přístroje, je odečtena a zobrazena prodlužovačem dosahu. Jakákoli hodnota mantisy, která je menší než „hodnota jmenovitého potenciálu“, se rovná Zobrazeno v záhlaví displeje
Vlastnosti ph metru:
Měřič ph má výhody vysoké přesnosti, vysoké spolehlivosti a pohodlné instalace a údržby. Je také citlivý na znečištění a musí být často kalibrován. Obecně se kalibruje každý jeden až jeden a půl měsíce a elektroda se vyměňuje každé dva roky. Sklo na pH elektrodě bude časem postupně stárnout, gradient se bude zhoršovat a dosažení stabilního potenciálu bude trvat dlouho. Životnost obecných elektrod může dosáhnout dvou let. Kromě toho má na stárnutí velký vliv i teplota a stupeň stárnutí skladování při 100 stupních Celsia po dobu několika týdnů je ekvivalentní stupni stárnutí skladování ve skleníku na další rok.