1.什么是PH计?

PH计，一般用于测量液体中的氢离子浓度，可得出酸性、中性还是碱性的数值。

2.PH测量原理

PH值是衡量水溶液中氢离子和氢氧化物离子相对量的一项指标。就摩尔浓度来说，25℃的水含有1×10^-7mol/L氢离子，氢氧化物离子浓度与此相同。中性溶液指氢离子浓度正好等于氢氧化物离子浓度的溶液。PH值是表示氢离子浓度的另一种方式，定义如下：

pH=-log(H⁺)

因此，如果氢离子浓度为1×10^-2mol/L，则PH值为2.00。

3.PH电极

PH电极是由一个玻璃测量电极和一个参考电极构成，类似于一块电池。当把电极置于溶液中时，测量电极产生一个电压，具体取决于溶液中氢离子的活性，然后将电压与参考电极的电位进行比较。随着溶液酸性的增强(PH值变低)，玻璃电极电位相对于参比电极阳性增强(+mV)。这两个电极之差即为测得电位。在理想情况下，典型的PH电极在25℃下会产生59.154mV/PH单位，用能斯特方程表示为：

E=a-[2.303R(T+273.1)]/nFx(pH-pH_ISO)

其中：

E=氢电极电压，活性未知

a=±30mV，零点容差

T=环境温度(单位：℃)

n=1(25℃)，价(离子上的电荷数)

F=96485库仑/摩尔，法拉第常数

R=8.314伏特-库仑/°K摩尔，阿伏加德罗氏数

PH=未知溶液的氢离子浓度

pH_ISO=7，参比氢离子浓度

方程表明，产生的电压取决于溶液的酸度和碱度，并以已知的方式随氢离子活性而变化。溶液温度的变化会改变其氢离子的活性。当溶液被加热时，氢离子运动速度加快，结果导致两个电极间电位差的增加。另外，当溶液冷却时，氢活性降低，导致电位差下降。根据设计，在理想情况下，当置于PH值为7的缓冲溶液中时，电极会产生零伏特电位。

4.PH校准

由于电极涂层和老化原因，PH电极的特性会随时间而变化。因此，需要使用校准程序来获得最高精度。校准通过测量两种缓冲溶液的PH值来完成，各缓冲溶液的PH值已知。软件包括不同PH值缓冲溶液的NIST查找表，以及0℃至95℃温度校正的PH值。溶液温度利用电阻温度检测器（RTD）测得。使用以下线性等式：

y=mx+b

确定PH传感器传递函数的实际斜率，测量实际失调电压。为了计算斜率，需求解下式：

m=(y₂-y₁)/(x₂-x₁)

其中:

y₁为第一点的测量电压

y₂为第二点的测量电压

x₁为第一点的已知PH值

x₂为第二点的已知PH值

进行上述测量并将一个校准点代入等式2，便可根据以下最终等式确定未知pH值：

x=[(y-y₁)+mx₁-b]/m

其中：

x为未知PH值

y为测量电压

b为测量失调电压。

m为斜率

然后可以使用等式3来调整先前所述能斯特方程给出的值。

5.PH值测量中的温度补偿

当测量溶液的PH值时，须考虑的最重要参数之一是温度变化。当溶液的温度改变时，溶液的PH值也会发生可观的变化。这个改变的值不是PH读数的误差，而是新温度下溶液的真实PH值。温度变化可能导致测量电极的灵敏度发生变化，进而引起测量误差。该误差是可预测的，并且可通过全温度范围内的电极校准和后续测量期间的温度校正来解决。理想电极是在PH=7下精确归零的电极。在PH=7时，温度对电极灵敏度的影响可以忽略不计。然而，大多数PH电极不是理想电极，存在由于温度变化而导致的电极灵敏度问题。一般温度误差非常接近0.003 PH/℃/偏离PH=7的PH单位数。在这种情况下，必须校准PH计以应用此0.003的校正因子。用校准好的温度传感器，即可实现这种补偿。然后，该温度传感器便能告知温度的变化（如有）。如果存在变化，则将“0.003 PH/℃/偏离PH=7的PH单位数”的校正因子读数输入最终PH读数，PH计将能显示经过校正且更准确的读数。该机制能够很好地补偿由于温度变化引起的PH值误差。