进口酸度计电极代替的探讨与实践

进口酸度计电极代替的探讨与实践
摘要：酸度计是实验室化验工作中应 用最广泛的仪器，它是由一次仪表电极和 二次仪表电计部分组成。调查中发现，许 多用户的进口酸度计处于闲置状态，其中 绝大多数是由于损耗性配件电极性能变 坏或者损坏，而市场上又一时很难买到与 原仪器同样的配套电级，其次是进口电极 成本偏高(约为国产电极的二十倍以上)， 让一般实验室难以接受。如能采用优质廉 价的国产电极代替进口电极，使闲置的仪 器资源得到利用，潜在的效益将是巨大的。

pH测量电极种类繁多，如氢电极、锑 电极、玻璃电极、氢离子场效应管电极、光 纤pH探针等，但目前实验室用于精密pH 测量的氢离子传感器仍然以pH配套玻璃 电极或复合玻璃电极为主。玻璃电极在溶 液中构成原电池，是一个高内阻的信号 源，测量中，受不对称电位、温度等影响， 决定了此类酸度计电计部分的共同特点： 高输入阻抗、定位调节、斜率调节、温度补 偿等功能，这些都是选择代替电极的依 据。由于实验室精密pH 测量一般应用 O．O1级pH计居多，因此以下介绍的代替， 也是指应用玻璃电极的O．O1级pH计。转速计| 水份计| 水份仪| 分析仪| 溶氧计| 电导度计| PH计| 酸碱计| 糖度计| 盐度计| 酸碱度计| 电导计| 水分测定仪| 浊度计|

1、代替的匹配问题
1．1关于电计输入阻抗与电极内阻匹 配问题。pH计对高内阻玻璃电极转换来 的信号进行测量时，必然受仪器输入级的 影响，仪器输入级参数带来的测量误差主 要来自两个方面。其一是电极的高内阻与 仪器输入阻抗分压产生的测量误差，其二 是仪器输入级的输入电流在电极高内阻 上的压降引起的测量误差。 对于第一点， 由分压关系容易推得， 要想达到千分之一的pH 测量准确度要 求，电计的输入电抗应是电极内阻的一千 倍。我国生产的pH测量玻璃电极和复合 玻璃电极，按机械行业部的JB／1’6243—92 pH值测量用复合玻璃电极标准和JB／ T7815—1995pH值测定用玻璃电极标准， 考虑温度的影响，其内阻小于1o00MQ 实 验室条件下，内阻一般小于300MI~。因此， 只要电计的输入阻抗大于3x10。IQ，选择 国产电极就能满足测量精度的要求。由于 集成电路的普遍采用，仪器的输入阻抗达 到1O 是轻而易举的事，因此用国产电 极代替进口电极在仪器输入阻抗方面是 可选择。在这一点，我国生产的玻璃电极 符合代替条件。
1．2输入电流的影响。利用电位测量 仪器对离子电极和参比电极在溶液中组 哈尔滨纺织印染工业联合公司 杨修成 成电池的电动势进行测量时，测量电池与 仪器输入部分构成一个闭合回路，产生一 个很小的电流，通常称为输入电流。它由仪 器输入端短路时，仪器输入回路产生的静 态输入电流，以及信号电动势在仪器输入 阻抗上产生的动态输入电流组成。由于酸 度计输入阻抗足够大， 动态输入电流远小 于静态输入电流，因此，通常所说的输入电 流就是指静态输入电流。当这个微小电流 流经高内阻的测量电池时，将在电极的高 内阻上产生压降，使测量的电势值与实际 电动势值不同。虽然在pH测量过程中，这 一压降可以通过定位得到补偿，但输入电 流是一个随温度变化的量，一般温度每变 化10℃ ，输入电流变化10％ ，此部分变化则 无法通过仪器调节得到补偿。例如，对于 0．O1级仪器，输入电流为6pA时，容易计算 出，温度变化造成的测量误差为O．2mV，相 当于0．003pH。因此只有减小输入电流，才 能提高测量精度。这一点，我国的pH计计 量检定规程有明确要求，即精度为O．Ol级 的测量仪器，输入电流应小于6pA。
1．3关于电计零电位pH与电极零电 位pH 的匹配问题。零电位PH又称作等 临时性势。对于酸度测量，其等电势常见的 有两种：pH=7和pH=2，其中最常用的为 pH=7。选择代替电极的零电位pH应当与电 计的零电位pH相一致，才能确保仪器的定 位调节器在一定范围调节时，可以抵消pH 测量中的不对称电位，使仪器的测量显示值 与标准溶液的实际pH值相同。
1．4仪器温度补偿范围与电极适用温 度范围匹配问题。每个玻璃电极都有其适合 的温度使用范围，一般进口电极的温度使用 范围大于国产电极，因而进口酸度计的温度 补偿范围相应的设计较宽，但这并不妨碍 用国产电极代替后仪器的使用。我们只要 按用来代替的国产电极的温度适用范围 使用，就能够保证测量的准确。

2、代替的方法
弄清上述问题以后，就可以进行电极 的代替工作了。进口电计的电极有接口与国 产电极接口的不一致，是电极代替时面临的 重要问题。以带有复合电极的进口仪器为 例，将失效的进口电极从根部剪断，保留其 电极引线(以下简称“原电极引线，’)。然后我 们对上海雷磁仪器厂生产的“pH电极转换 器’怖场上已经有商品出售，以下简称 转换 器’’)进行改造，该转换器的一端为Q9接头， 另一端是玻璃电极的甘汞电极插孔。 如果我们打算用国产的E201型复合 电极代替进口电极，则可以打开转换器的 屏蔽盒，将原电极引线从玻璃电极插孔插 入电极转换器，并将原电极引线的芯线与 转换器盒内和Q9接头相连的引线的芯线 焊在一起，将原电极引线的屏蔽线与转换 器盒内和Q9接头相连的引线的屏蔽线焊 在一起，重新装配好转换器屏蔽盒。使用 时我们只要将原电极引线连接到电计，国 产E2O1型复合电极的Q9接头与转换器 的Q9接头通过Q9过渡接头连接即可。 如果打算用配套电极代替原进口复 合电极，则可以打开转换器的屏蔽盒，将 转换器的Q9接头引线焊下，用原电极引 线代替转换器上的Q9接头引线。焊接时 应该记住，由于玻璃电极是信号的高阻 源，因此，原电极引线的屏蔽线应与甘汞 电极端相连接，然后重新装配好转换器屏 蔽盒。使用时，只要将玻璃电极和参比电 极分别连接到转换器的相应插孔，原电极 引线连接到电计即可。 同样道理，对于使用配套电极的进口 仪器，也可以参照上面的办法进行处理。 采用电极转换器，可以使每次电极更 换起来特别方便，同时，转换器对焊接点 起到屏蔽作用，防止测量时受到干扰。再 有，焊接点是在转换器内部的高阻绝缘架 上，不会引起电计的输入阻抗下降。

3、代替的注意事项
3．1电计部分应经计量部门检定，确 定其输入阻抗、输入电流、零电位pH值温 度补偿。满足上面谈到要求的酸度计，才 能进行电极代替。仪器总的输入阻抗是由 输入端的绝缘阻抗及输入阻抗并联来决 定的，有些仪器由于长期使用，受环境中 的灰尘及潮湿影响，输入端绝缘电阻下 降，使输入阻抗降低，对这类仪器应进行 绝缘处理。同时应当注意，焊接转换品质 的连接线时，应当避免引起电极插口、输 入端支架的绝缘电阻下降。 由于代替时增加了电极转换器，因此 转换器应作为仪器的一部分，经计量部门 对配接转换器的电计部分进行检定，能够 达到上述要求的，才能进行代替。
3．2对于具有其它离子 量功能的酸 度计，其等电极值往往可以调节，代替时， 只要依选用代替电极的零电势pH设定仪 器的零电势就可以(一般选择为7)。 综上所述，对于电极失效可损坏引起 的闲置进口酸度计，完全可以经过计量部 门依据JJGl1—84实验室酸度计检定规 程进行检定，确定其输入阻抗、输入电流、 零电位pH值及配接电极转换器时的综合 输入阻抗、输入电流，参考上面介绍的方 法，进行电极的代替。实践证明，此方法简 单易行，值得推广。