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段朝思

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pH计和电导率仪那些事

有关心水分析电子产品的筒子吗?最近咱们在推“ADI公司针对pH计和电导率仪的水分析解决方案”,大家怎么看?有从事相关项目开发设计的筒子可以下载附件的解决方案资料哦~

借助这个话题,我们来整理下关于pH计和电导率仪那些事,好资料一起分享,问题向咱们的专家发问一起探讨哦,,俺们会第一时间将问题抛给最资深的专家滴。。。哈哈~~~

回帖(9)

段朝思

2018-11-5 09:22:11
了解咱们的PH计解决方案之前,先普及下PH计的一些ABC知识吧。
 
pH计衡量溶液的酸碱度。大多数生物要求适当的pH水平以维持生命。pH的测量在许多领域至关重要,例如化学处理、纸浆和 纸、食物、饮料、制药等等。
 
您的PH计主要是啥用途呢?
 
pH计是一种用于测量液体的pH值的电子仪器(也有特殊的探针来测量半固体物质),可以确认物质的酸碱性。一个典型的pH计由一个特殊的测量探头〔玻璃电极(glass electrode)〕连接到电压表,量测并显示pH读数。
 
探针测量酸碱度的pH——氢离子在其顶端周围薄壁玻壳离子的活性。pH计测量并显示该探头产生的小电压(约0.06pH单位伏特)。
 
pH计威廉希尔官方网站 类似电压表,但并不指示电压大小,而是pH值。由于其玻璃电极具有高电阻(20~1000MΩ)的特点,输入信号必须非常大。因此,一个简单的pH计威廉希尔官方网站 通常在反相配置中含有一个运算放大器,其总电压增益大约为-17倍。反相放大器将探头产生的小电压(+0.059 V/pH)转换成pH值。为了在指示器上显示pH值,通常还要再在其结果上加7V,例如在中性pH值溶液中,探头的输出电压为0V pH计的示数值为:0×17+7 =7


在碱性溶液中,探头的输出电压范围为00.41V7×0.059=0.41)。因此,对于pH=10的样品(pH值高于中性溶液3个单位),3×0.059=0.18VpH计的示数为0.18×17+ 7=10。在酸性溶液,探头的输出电压范围从-0.41V0V。因此,对于pH=4的样品,-3×0.059=-0.18VpH计示数为-0.18×17+ 7=4
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段朝思

2018-11-5 09:39:17

PH计的构成原理图
 

这是咱们的解决方案系统框图(包括pH电极、低漏电流输入级、增益级(可选)、微控制器(集成ADC和基准电压源)、电源管理和通信接口。)
 

主要用到的ADI器件
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段朝思

2018-11-5 09:47:17
PH计设计的主要考虑因素有: 稳定性、分辨率、低功耗。结合上面提供的咱们ADI的解决方案,看看如何满足这些需求:
 
 
多数pH计提供3.位的分辨率,这意味着16位Σ-Δ ADC即足够。某些实验室pH计的分辨率可能高达5.位,此时应当使用AD7793等。24位Σ-Δ ADC和低闪烁噪声放大器ADA4505-2/AD8626。
 
 
仪器仪表的一大趋势是小型化和便携化,这对低功耗设计带来挑战。上表中每个类别下的产品中都有低功耗器件。例如:ADA4505-2/AD8626、ADR291、AD7792/3、ADuCM361、ADP2503和ADP160。
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段朝思

2018-11-5 10:04:40
关于电导率仪,我们还是先普及下概念和原理知识吧。

电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板,放到被测溶液中,在极板的两端加上一定的电势(通常为正弦波电压),然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律,电导率(G)--电阻(R)的倒数,由导体本身决定的。
电导率的基本单位是西门子(S),原来被称为欧姆。因为电导池的几何形状影响电导率值,标准的测量中用单位电导率S/cm来表示,以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率(C)简单的说是所测电导率(G)与电导池常数(L/A)的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度,A为极板的面积。

水溶液的电导率直接和溶解固体量浓度成正比,而且固体量浓度越高,电导率越大。电导率和溶解固体量浓度的关系近似表示为:1.4μS/cm=1ppm2μS/cm=1ppm(每百万单位CaCO3)。利用电导率仪或总固体溶解量计可以间接得到水的总硬度值,如前述,为了近似换算方便,1μs/cm电导率=0.5ppm硬度。电导率是物质传送电流的能力,与电阻值相对,单位Siemens/cm(S/cm),该单位的10-6以μS/cm表示,10-3时以mS/cm表示。但是需要注意:(1)以电导率间接测算水的硬度,其理论误差约20-30ppm2)溶液的电导率大小决定分子的运动,温度影响分子的运动,为了比较测量结果,测试温度一般定为20℃或25℃(3)采用试剂检测可以获取比较准确的水的硬度值。

水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定关系。当它们的浓度较低时,电导率随浓度的增大而增加,因此,该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。不同类型的水有不同的电导率。新鲜蒸馏水的电导率为0.2-2μScm,但放置一段时间后,因吸收了CO2,增加到24μS/cm;超纯水的电导率小于0.10/μS/cm;天然水的电导率多在50500μS/cm之间,矿化水可达5001000μS/cm;含酸、碱、盐的工业废水电导率往往超过10000μS/cm;海水的电导率约为30000μS/cm

电极常数常选用已知电导率的标准氯化钾溶液测定。不同浓度氯化钾溶液的电导率(25)列于下表。溶液的电导率与其温度、电极上的极化现象、电极分布电容等因素有关,仪器上一般都采用了补偿或消除措施。

水样采集后应尽快测定,如含有粗大悬浮物质、油和脂,干扰测定,应过滤或萃取除去。

1)先将铂黑电极浸在去离子水中数分钟。
2)调节表头螺丝M,使指针指在零点。
3)将校正、测量开关K2扳到“校正”位置。
4)打开电源开关K预热数分钟后,调节校正调节器Rw3使指针在满刻度上。 
5)将高周、低周开关K3扳向适当的档上。 
6)将量程选择开关R1扳到适当的档上。
7)调节电极常数调节器rw2,使其与所用电极的常数相对应(这样就相当于把电极常数调整为1,所测得溶液的电导率在数值上就等于溶液的电导)。 
8)用少量待测溶液冲洗电极后,将其插头插在电极插口Kx内,并浸入待测溶液中。 
9)调节校正调节器Rw3至满刻度后,将校正、测量开关K2扳到测量位置。读得表针的指示数,再乘上量程选择开关R1所指的倍数,即为此溶液的电导率。重复测定一次,取其平均值。
10)将校正、测量开关K2扳到“校正”位置,取出电极。
11)测量完毕,断开电源。电极用去离子水荡洗后,浸到去离子水中备用


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