1)定位调节器。用酸度计测量水溶液酸度时,一对电极在溶液中组成了原电池,其电动势为
式中 Eo——内参比电极电位、外参比电极电位、玻璃不对称电位等的总和。
原电池电动势只与被测溶液的pH值有关,而与Eo无关,所以酸度计要有一个定位调节功能,能够把原电池中Eo消除。
在一定温度条件下,一对电极在溶液中所产生的Eo是一个常数,而在酸度计电路中产生一个可调的定位电压E定,其大小与Eo相等,方向相反,加到酸度计的输入级电路中,那么真正进人酸度计测量系统的实际电动势将是:
图1 定位调节电路
其中,用E定消去Eo的过程,即是酸度计用pHs标准溶液的定位
电子测量在现代科技领域扮演着至关重要的角色,特别是在化学、生物和环境科学中,酸度计作为测量水溶液酸碱性的关键工具,其精准度至关重要。本文主要探讨了电子测量中电计系统的一个重要组成部分——定位调节器,尤其是它在酸度计应用中的原理和设计要求。
酸度计的工作原理基于电化学反应,通过一对电极在水溶液中形成原电池,产生电动势E。这个电动势E包含了内参比电极电位、外参比电极电位和玻璃不对称电位等几部分组成的Eo。由于Eo并不随溶液的pH值变化,因此需要一种方法来消除它,以便只测量与pH值相关的那部分电动势。这就是定位调节器的作用。
定位调节器的功能是在一定温度条件下,通过电路产生一个可调的定位电压E定,其大小与Eo相等但方向相反。这样,当E定被加到酸度计的输入级电路中,实际进入测量系统的电动势E就会变成E - Eo,从而有效地隔离了与pH值无关的Eo,确保测量结果只反映被测溶液的pH值。图1所示的定位调节电路形象地描绘了这一过程,通过调整电路中的电阻实现E定的调节,以达到抵消Eo的效果。
对于酸度计的定位调节器,有两个关键要求:
1. 调节范围应足够宽,但幅度不宜过大,以确保定位精度。对于数显式酸度计,过大的调节幅度可能导致定位困难,影响测量的准确性。
2. 定位电压需具有高精度和稳定性。如果酸度计最小显示单位为0.01pH,那么定位电压在整个测量过程中的变化必须远小于0.01pH对应的电压变化,以保持测量的精确性。
定位调节电路通常由独立的稳压电源供电,以确保电压的稳定。常见的电路设计中,使用分压电阻和电位器构成桥路,通过调节电位器的位置改变E定的大小,从而消除Eo。例如,电路中的R1、R2、R3和R4以及定位电位器RP共同作用,当RP动臂位于中间位置时,桥路平衡,输出电压E定为零。通过调整RP,可以设置合适的E定值,以适应不同情况下的测量需求。
电子测量中的定位调节器是酸度计实现精确pH测量的核心技术之一。它通过巧妙的电路设计,实现了对Eo的有效补偿,确保酸度计测量出的结果仅反映被测溶液的实际酸碱度,从而为科研和工业生产提供了可靠的数据支持。无论是实验室研究还是工业过程控制,定位调节器都是确保酸度计性能不可或缺的部分。