酸度计检定常见疑难问题分析及排除方法

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酸度计检定常见疑难问题分析及排除方法

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马智晖

(江西省吉安市质量技术监督检测中心,江西吉安343000)

摘　要:本文对在酸度计检定中遇到的常见疑难问题进行了分析及提出了解决方法。关键词:酸度计检定;误差;电动势

　　pH计广泛用于工业、农业、环保、医学等,尤其是在

科学研究中更是不可缺少的实验工具,因此为保证仪器的测量准确度对其计量性能的检定是必不可少的。

在酸度计检定中,经常遇到电计示值误差检定项目合格,而输入电流,输入阻抗引起的示值误差相差不多却又超出误差允许范围的情况,对于这样的情况,是不是可以忽略不计仍可把它作为正常仪器来使用呢?

下面就让我们从原理上来分析一下不合格项目对仪器的测量准确度的影响程度。

实际上pH计是一种具有高输入阻抗,低输入电流的直流毫伏计。因为测量pH时采用了内阻极高的玻璃电极,来输入被测液产生的电动势,而电位分析法要求测得的电动势应为热力学平衡电池电动势,因此,在测量过程中需要保证pH测量电池中不发生任何类型的极化和电化反应。为防止电池中发生极化反应,电计的电子单元部分必须具有很高的输入阻抗,以保证基本上没有电流流经电池,而引起显著的电压降。pH玻璃电阻的内阻从几百兆欧姆至上千兆欧姆,若有微小的电流流经测量

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电池,例如电流为1.0×10A,则由于电阻极大引起的pH测量的误差可高达0.17左右,这种误差是不允许的,因此,电计应有足够高的输入阻抗。

为了说明这个问题,我们如下图1所示分析如下:

图1

由pH玻璃电极、参比电极组成的pH测量电池可等效为电动势为E,内阻为r,(主要是玻璃电极的内阻,参比电极的内阻可以忽略不计),电容为C的信号源,当电计输入阻抗为R时,回路的电流为i,则仪器输入端的电动势为E,则根据欧姆定律有:

i=E/(R+r)　　E'=i·R=(R×E)/(R+r)

测量的目的是准确测量出电动势E,但是由于电流i在测量电阻r的电势降,故测出的仅仅是电阻R上的电势降E,故测量的相对误差为:

δ=(E'-E)/E=[R×E-(R+r)×E]/[(R+r)×E×R]=-r/(R+r)×100%

这项误差总是负值,即表示测到的电动势E总比电池电动势小。当要求测量误差小于千分之一时应有r/(R+r)=0.1%

则R/r=999≈1000

这说明为了保证千分之一的测量准确度,仪器的输入阻抗应是电池内阻的一千倍以上。pH玻璃电阻的最大内阻为300MΨ至1000MΨ,因此要求pH计的电子单

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元部分输入阻抗大于3×10Ψ～10Ψ。当输入阻抗足够高时,回路中的电流非常小,此电流在测量电极上产生的极化电势误差也非常小,可以忽略不计。

由此可见,前面所讲的两项不合格项目,对仪器的测量准确度影响极大,不能在电计示值误差合格的情况下,因其误差超出允计值小而忽略不计把仪器判为合格使用。

根据笔者的经验,遇到以上情况可从下面二方面入手去解决。

(1)输入电流,输入阻抗引起的示值误差较大时就必须从为获得高输入阻抗的阻抗变换器着手,查找产生故障元件,进行维修。

(2)输入电流,输入阻抗引起的示值误差超过允许误差,但又不是很大时,这往往可能是仪器与电极的接头处接触不良导致的,把接头处刮干净氧化层,往往能得到很大改善。有时接上地线也能使仪器因这方面的问题引起的准确度得到很好改善。

以上对酸度计检定中遇见的常见疑难问题从原理上作了分析,提出了解决方法,为酸度计检定工作的顺利开展解决了疑问,具有一定的参考价值。

作者简介:马智晖,男,工程师。工作单位:江西省吉安市质量技术监督检测中心。通讯地址:343000江西省吉安市吉州区石阳路21号。收稿时间:2007-09-21