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电位法pH测量原理

Video 相关资源 12.12.2024

pH值是衡量介质酸碱度的单位。传感器的玻璃膜产生电化学电位，取决于介质的pH值。H+离子选择性堆积在膜外层，形成电位。因此，此处形成了有电位差的电化学边界层。内置Ag/AgCl参比电极。基于能斯特方程，电压测量值转换为相应的pH值。

电位法pH测量原理
电位法pH测量的核心是通过特殊电极检测电位差。以下进行具体分析：
玻璃电极
在传统玻璃电极中，玻璃管末端的pH敏感玻璃球是核心部件。电极内部有一根银/氯化银导线，周围注满pH 7的中性氯化钾缓冲液溶液，是电连接。
另一根银/氯化银导线处于氯化钾缓冲液溶液中，是外层玻璃管参比系统。参比系统与被测溶液之间通过参比铅丝连接，是电气连接，而不是溶液。
如果电极浸入溶液中，电极会检测到玻璃膜上的氢离子浓度差。浓度差产生可测量的电位差，并转换为pH读数值。

玻璃泡的工作原理
玻璃泡的工作原理可设想为传感器浸入稀盐酸等溶液中。较小的氢离子穿透玻璃膜的边界层，出现电荷分离；较大的氯离子则留在外侧。
玻璃泡内部的氢离子浓度始终保持pH 7。如果外部氢离子浓度较高（酸性溶液），则会产生电位差，此时pH值低小于7。对于中性溶液，两侧的氢离子浓度相同，pH值为7。 如果外部氢离子浓度较低，pH值大于7。

非玻璃电极
对于不允许使用玻璃的行业，ISFET电极工作稳定，是理想的替代品。集成在金属氧化物半导体（MOS）晶体管中，由pH敏感层取代传统玻璃球。
正氢离子与分界层反应，产生电荷分离，源极和漏极之间出现电流。电流与溶液的pH值直接相关。同玻璃电极一样，ISFET电极也需要坚固耐用的参考系统，才能保证测量精度。

满足不同应用的测量精度要求
Endress+Hauser基于电位法原理进行高精度pH测量。广泛适用于不同行业应用，有助于提高产品产量，减少生产浪费，适用于无法使用玻璃电极的应用场景。
无论是玻璃电极，还是ISFET电极，电位法pH测量都是液体分析的基础。背后的科学基础和技术确保测量结果可靠。

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Thermocouple and Seebeck effect explained
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