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工业酸度计(ph计)基本原理研究

发布时间：2009/6/8 阅读次数：1649 字体大小: 【小】【中】【大】

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工业酸度计(ph计)基本原理研究

1：测量基本原理

许多土业生产过程都涉及到酸碱度的测量，酸碱度对氧化、还原、结晶吸附及沉淀等的进行有重要影响。通常，土业酸度计由pH检测器(PH传感器即酸度发送器)和测量仪表(高阻转换器)组成。

(1)酸度发送器

酸度发送器一般由参比电极、土作电极和外面的壳体等组成，它把土业流程中溶液的pH值转换成相应的电动势送至测量仪表（即酸度指示器又称高阻转换器)。发送器中还装有作为温度补偿用的铂电阻，与电路配合补偿温度变化所引起的误差。最常用的参比电极是甘汞电极：广泛应用的测量电极是玻璃电极，主要用来测量溶液的氢离子浓度。

(2)高阻转换器

将pH检测器(传感器)输出的高内阻信号放大并转换成与之成比例的低阻电流（电压)信号后，送显不仪(主机)显不相应的pH值。

由于pH检测器中的电极内阻相当高，对转换器来说，为高内阻的信号源，故要求转换器的测量电路有很高的输入阻抗，至少要达到10"Ω以上。对于如此高的阻抗，一般采用高输入阻抗儿件构成输入级，采用深度负反馈以提高放大器的输入阻抗并改善放大器的性能。

2：工业酸度计的应用

目前在石化、医药、造纸等行业中，pH在线分析仪的使用十分广泛。下面以美国QUANTUM公司的pH在线分析仪为例，简单介绍土业酸度计的应用。

（1）Q45P变送器

该变送器内部带有微型计算机处理系统，并有4～20 mA的输出，利十与PLC和DCS系统的联接，将所测量的数据传输到控制系统，以达到对pH值控制的目的。其操作简单方便，内部有提不信息，并带有完整自诊断信息: 当测量电极损坏、传感器密封损坏、温度传感器损坏，仪表内部将进行自诊断，发出报警信号，在屏幕上显不报警内容。

（2）Q25P传感器

该传感器具有良好的机械强度和抗化学腐蚀能力，可以适应各种苛刻恶劣的环境。传感器的双触头结构可提高测量精度，减少污物对测量结果的影响;内部的前置放大器提高了传感器的稳定性，可以使传感器到变送器的信号电缆加长，达914 m。其适应的外部环境温度范围为5～9 5℃。

（3）内部软件介绍

该仪表内部软件系统有1-点法和2-点法。1-点法即取样法，是一种在线校验法;2-点法需要调整坡度值和补偿值。对于提高测量精度而言，后者标定比较好，具有自动的缓冲识别和补偿方法。

参数修改模式有两种:①单一式，指对单一的参数进行修改;②复合式，指某一数值有多个影响因素，则修改一系列影响后得到的参数值。

该仪表具有4～20 mA模拟量输出，可更好地与PLC，DCS系统联接，能实现PID调节、数据远距离传输及在线检测、分析、显不、报警等功能，从而更好地对pH值进行实时一监控、调节。

（4）标定方法

① pH标定安装前对仪表进行标定，应选用两种不同pH值的缓冲液。进入标定程序后，待仪表提不，方可将传感器浸入第一种缓冲液，系统开始测量该缓冲液，测量时一屏幕上显不并闪烁pH数值和温度值，待数据稳定后按确认键进行确认; 当第一个校验值成功后，仪表将提不进行第二次校验。先将传感器用蒸馏水洗净，再放入第二种校验液，进行第二次标定。当所选的校检值均被系统接受，则仪表屏幕显T PASS字样，表T pH标定已获成功。

②温度标定在进入温度标定程序后，将pH传感器放入缓冲液，按仪表提不信息，待pH传感器与缓冲液充分接触后（10 min以上)，按确认键进行确认，仪表开始采集数据。若标定成功，屏幕将出现PASS字样。

3：系统测试

若仪表周围有较强的电磁干扰，变送器应良好接地;若变送器接入其它控制系统，应先将变送器从测量回路中脱离出来，并用DMM监测电流，以确定系统正常工作;若传感器从测量液体中取出，放到一烧杯中测量，应将烧杯与接地线相连，以确保仪表读数稳定并与真实值相当。

对变送器测试时，先将传感器拆除，在温度补偿接线端子间接入1 100Ω电阻，将参比电极与测量电极接线端子短接。调整系统软件，使温度补偿部分调整为Pt 1000，并使温度不处于手动锁定状态。此时，仪表上温度读数为25℃，pH读数为7. 00而传感器的毫伏读数应在-20～20 mV之内。

1)卞要技术性能指标

使用环境温度: -5～95℃;

使用相对湿度: ≤95% ;

电源供电电压: 16～35 V DC;

溶液pH值: 0～14;

测量灵敏度: 0. 05%满量程;

线性度: 0. 1%满量程。

2)仪表的安装

在分析仪的安装过程中，应注息安装地点干燥、清洁、无振动(或有轻微振动);环境温度应在变送器的土作温度范围内;Q25P传感器安装时一应尽量使探头部分浸泡在溶液中，保证其正常测量;Q45P变送器应尽可能安装在靠近传感器的地方，以保证较高的测量精度。变送器的安装方式极其广泛，可安装在墙壁、管道及横杆支架上，可安装成嵌板式或直接与传感器相连。若传感器与变送器之间的距离较远（≥15.25 m}，建议使用接线盒和联络电缆。因为传感器上连有很长的电缆，不利于移动和清洗，而安装接线盒则可以解决这一问题。

3)使用时一应注息的问题

①由于传感器内部工作电极中的膜电位实际不为零，即存在不对称电位。该电位产生的原因有多方ICI，如玻璃电极的组成、玻璃膜的厚度、制造时一热处理状况不同等。玻璃电极在蒸馏水或酸性溶液中长期浸泡后，该不对称电位可人为下降，而且使用一段时一间后会稳定在某个数值上。因此，传感器在使用前一般应在蒸馏水或酸性溶液中浸泡数小时，使该电位下降并趋于稳定。

②使用过程中，传感器的环境温度不能超过工作温度的范围。

③使用之前，应将传感器的温度补偿系数先输入主机，若传感器的信号电缆长度发生变化，则原温度补偿系数无效。

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