ph传感器的工作原理
PH传感器的工作原理
ph传感器是用来检测被测物中氢离子浓度并转换成相应的可用输出信号的传感器，通常由化学部分和信号传输部分构成。ph传感器常用来进行对溶液、水等物质的工业测量。
PH传感器，可以对大型反应槽或制程管路中pH值测定；耐高温
杀菌、CIP清洗；电极长度有120、150、220、250、450mm 等多种
选择。用于多种场合的PH值测量，比如：废水污水场合PH值测量，电镀废水场合PH值测量，高温场合PH值测量，发酵场合PH值测量，高压场合PH值测量等多种场合PH值的测量。
PH传感器特点
快速的电缆接头，防水功能，避免安装时出现电缆扭绞现象寿命长，在有毒离子水溶液中性能良好
多种安装方式，便于装配
抗化学腐蚀能力强，整体密封，消除泄漏现象
PH传感器的工作原理
PH测量属于原电池系统，它的作用是使化学能转换成电能，此电池的端电压被称为电极电位；此电位由两个半电池构成，其中一个称为测量电极，另一个称为参比电极；此电位遵循能斯特方程:
对于氧化还原体系:
Ox + ne" o Red
E=E0(WM+—ln^
对于金属电极，还原态是纯金属，其活度是常数，定为1，则上式可写作:
式中：E—电极电位
E0 —电极的标准电压
R—气体常数（8.31439焦耳/摩尔和C ）
T—开氏绝对温度（例: 20 C =273+293 开尔文)
F —法拉弟常数（96493库化/当量）
n —被测离子的化合价（银=1 ，氢=1 ）
aMe —离子的活度
对于PH 电极。它是一支端部吹成泡状的对于pH 敏感的玻璃膜的 玻璃管。管内充填有含饱和AgCI 的3mol/lkcl 缓冲溶液，pH 值为7 存在于玻璃膜二面的反映PH 值的电位差用Ag/AgCI 传导系统，如第 二电极，导出。PH 复合电极如图。
此电位差遵循能斯特公式：
E=E0+ R * T * In a H30^n - F
E =59. 16mv/25 9C per pH
式中R 和F 为常数，n 为化合价，每种离子都有其固定的值。对于 氢离子来讲，n=1。温度“ T ”做为变量，在能斯特公式中起很大作用。 随着温度的上升，电位值将随之增大。对于每「C 的温度变大，将引 起 电位0.2mv/perpH 变化。用pH 值来表示，则每1 C 第1pH 变0.0033pH 值。这也就是说：对于20~30 C 之间和7pH 左右的测量来讲，不需要
对温度变化进行补偿；而对于温度〉30 C 或V 20 C 和pH 值〉8pH 或
6pH 的应用场合则必须对温度变化进行补偿。
内参比电极的电位是恒定不变的，它与待测试液中的H+活度（pH ） 无关，
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玻璃电极之所以能作为H+的指示电极，其主要作用体现在玻璃膜上。当玻璃电极浸入被测溶液时，玻璃膜处于内部溶液（a H+ , 内）和待测溶液（a H+，试）之间，这时跨越玻璃膜产生一电位差4EM （这种电位差称为膜电位，下节讨论），它与氢离子活度之间的关系符合能斯特公式：
?內
定的电位差，这种电位差称为不对称电位（4E不对称），它是由玻璃膜内外表面
情况不完全相同而产生的。此式表明玻璃电极4EM与pH 成正比。因此，可作为测量
pH的指示电极。
用离子选择性电极测定有关离子，一般都是基于内部溶液与外部溶
液之间产生的电位差，即所谓膜电位。膜电位的产生是由于溶液中的离
子与电极膜上的离子发生了交换作用的结果。以玻璃电极为例来说明
其要点如下：
玻璃电极在使用前要在纯水中浸泡，离子交换理论认为，当玻璃电极浸入水溶液中时，玻璃表面会吸水而使玻璃溶胀，在它的表面形成溶胀的硅酸层（水化层），这种水化层的是逐渐形成的，只有当玻璃膜浸泡24小时以上后，才能完全形
成并趋于稳定。其厚度很薄（约为玻璃膜厚度的1/1000 ）。同样，膜内表面与内参比溶液接触，亦已形成水化层。在水化层形成的过程中，伴随着水溶液中H+与玻璃种Na+的交换作用（Ca2+结合牢固不易交换），此交换反应可表示如下：
三三床凰+ H卞三三SiOHl去可+ Na&a,
浸泡好的玻璃膜在膜与溶液的界面上存在如下离解平衡:
== S10H 克面 ~ 氏0魯总=== = SiO
若内部溶液和外部溶液的pH不同，则膜内、外固液界面上电荷分布不同，这样跨越膜的两侧界面就有一个电势差，即膜电位
当浸泡好的玻璃膜进入待测试液时，膜外层的水化层与试液接触，由于H+活度变化，将使上式离解平衡发生移动，此时，就可能有额外的H+由溶液进入水化层，或有水化层转入溶液，因而膜外层的固液界面上电荷分布不同，跨越膜的两侧界面的电势差发生改变，这个改变与试液中的［H+ ］有关。
玻璃电极的构造如下图
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