测量电池对变送器的一般要求

1、测量电池对变送器的一般要求变送器是测量电池电动势的检测装置。测量电池对于与其配套的变送器（离子计、电极电位仪）是信号源。由于这种信号源具有一些特殊的性质，因此对配套的变送器有一些要求。一、放大器的零点漂移问题测量电池是信号源，发生的信号是一个缓慢变化的直流电压信号，这个电压信号输送到变送器的放大器进行处理时就要出现放大器的零点漂移问题。通常采用下属两种方法之一来解决这一问题：一种方法是将直流信号调制成交流信号，然后再进行处理；另一种方法是采用差动放大电路，它可以有效地抑制放大器的零点漂移。由于集成运算放大器的输入级都是差动放大电路，所以有些仪器直接采用高阻运放作为仪器的输入级，例如DW-101

2、pH计就是这样处理的。二、测量电池的内阻与变送器输入阻抗测量电池可以等效成电动势E与电池内阻r串联，若变送器的输入阻抗为RL,那么在测量时，它们组成如图2-4所示的电路。IEErRL_+ 图 2-4 电池内阻对测量影响示意图 测量电池电动势与输入阻抗间的关系:当RLr（ RL103r ）时: 注意：当不满足RLr时，测量电池的输出电流就要大大增加，电池内发热的同时破坏了电极系统的化学平衡致使无法测量。所以使用输入阻抗高的变送器对测量也是必要的。玻璃电极的内阻在106109，与其配套的电位仪或离子计的输入阻抗应在1012以上。一般万用表（电压档输入阻抗为104105）、数字电压表（输入阻抗为10

3、8109）、电子管毫伏计（输入阻抗为108109）都不能用来测定玻璃电极构成的原电池的电动势。对于晶体膜电极，其内阻在103104之间，数字电位表、电子管毫伏计尚可使用。三、电池电动势的标准化变换与离子计的调节电路离子计（包括pH计、pNa计）与电极电位仪不同，电极电位仪只能测出电池电动势的毫伏值，而离子计则能对被测电动势的毫伏值进行换算，直接指示被测液中离子的px或浓度值，即仪器的刻度是px或浓度。这样，离子计中就要增设一些特殊功能的电路。1.定位调节测量电池的电动势可以表示为：式中，阴离子用“+”号，阳离子用“-”号，而E0是与被测溶液浓度即px无关的项，温度一定时E0为常数，在离子计将测

4、量电池的电动势转换为px值之前，必须把E0从E中减去，使输入信号变为：_+EEIrE定式中E只保留了与溶液浓度有关的项。图2-5 定位示意图为实现这种变换，仪器中设有定位电路，电路给出一个电压E定（称为定位电压），调节E定，可使E定=-E0，这样就可以使输入仪器的净信号为E -E0，参见图2-5.在仪器使用中，将测量电池电动势E中的E0减去的操作叫“定位”，定位要使用预先配制好的标准溶液。2. 温度补偿离子计把接收到的毫伏信号转换成px值，必须以某一温度为基准，但是，被测溶液的温度常常是偏离基准温度的，为消除温度对转换斜率的影响，使信号标准化，离子计都设有温度补偿电路。不同仪器一般有不同的补偿

5、电路，在线仪器还必须能自动连续进行温度补偿。目前，在线pH表、在线钠表采用以微计算机为核心的仪器温度补偿法，通过软件设计削除温度对斜率的影响。电极斜率随温度变化呈线性，则在不同的两个温度下溶液的斜率关系为：采用两点标定法求出S1：配备两种标液px1和 px2，在同一温度（T1）条件下，分别测量其电位E1和E2，列方程求解:通过温度传感器检测标定溶液的温度T1，然后分别将S1、 T1以及E0值存储到内部存储单元中，则其它温E01pxEt1t2E02px0,E0EE01 E02度T2下的斜率值变为已知值。3.等电势调节图2-6 测量电池的等电势调节示意在能斯特方程中E0值受温度的影响，在进行“定位

6、”调节时，因待测液与定位液温度不同时，会给测量值引进“截距”误差。在在线仪器中，被测液的温度常常要发生变化，为防止引进截距误差，一个办法使测量电池恒温，再一个办法是在仪器中设置等电势调节电路。某些电极构成的测量电池，在不同温度下的E-px曲线交于一点（px0 ，E0），这点称为等电势点，该点对应的px值称为等电势px值,见图2-6所示。如果把仪器的工作曲线坐标原点平移至等电势点（px0 ，E0）处，则：该点处：这样，在对不同温度的溶液测量时，就不会引进截距误差。仪器中设置的等电势调节电路就能实现上述变换。最后指出， 当定位液与被测液温度不同，且仪表的起点与测量电池的等电势点不重合时，必须进行等电势调节。当然测量电池必须有等电势点，才可能实行这种调节。4. 斜率补偿一般玻璃电极的斜率与理论值比较接近，所以多数pH计、pNa计没有斜率补偿电路。但实验表明，玻璃膜电极并不能符合理论斜率，这在使用时要引起注意。许多电极在一定范围内线性较好，但其斜率偏离理论值较多，而各电极偏离的大小不一，还有些电极用久了产生老化现象，也要偏离理论值。而仪器都是按照