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**節(jié) 酸度計和離子計的使用

測定溶液pH的儀器是酸度計（又稱pH計），是根據(jù)pH的實用定義設(shè)計而成的。測定溶液中待測離子的活（濃）度的儀器是離子計。酸度計由于都是測量具有高內(nèi)阻化學(xué)電池兩電極間的電動勢，因此其結(jié)構(gòu)原理基本相同，甚至往往同一臺儀器具有多種功能，既可測量pH和pX，又可測量mV。此類儀器有電位差計式、直讀式（直接讀取pH、mV和pX）和數(shù)字顯示式（直接顯示pH、mV和PX）。有些數(shù)字顯示式儀器濃度值還可以直接讀取被測離子的濃度。酸度計和離子計都屬小型儀器，其結(jié)構(gòu)簡單，體積小，如果具有直流電源，還可以提攜到野外進行環(huán)境監(jiān)測。酸度計和離子計按其精度不同可分為0.1pH（pX）、0.02pH（pX）、0.01pH（pX）和0.001pH（pX）等不同等級；使用者可根據(jù)需要選擇不同類型儀器。

一、儀器基本結(jié)構(gòu)

實驗室用酸度計和離子計的型號很多，但其結(jié)構(gòu)一般均由兩部分組成，即電極系統(tǒng)和高阻抗毫伏計兩部分。電極與待測溶液組成原電池，以毫伏計測量電極間電位差，電位差經(jīng)放大電路放大后，由電流表或數(shù)碼管顯示。

根據(jù)pH玻璃電極和各種離子選擇性電極（ion selective electrode）的特性，要求酸度計和離子計有較高的阻抗，具有正負(fù)極性，能測量試液的正負(fù)離子；儀器要有較好的穩(wěn)定性，因此在儀器的輸入部分由輸入阻抗較高的場效應(yīng)晶體管組成差分對電路，由雙三極管組成的恒流源，保證差分對的工作點固定不變以減少信號的漂移程度；儀器中設(shè)有濾波電路，以防止高頻信號的干擾；溫度補償網(wǎng)絡(luò)的作用是使電極信號不受溫度變化的影響。具有濃度直讀功能的離子計，還加入了反對數(shù)放大器，把pX值換算成被測離子的濃度值由顯示器直接顯示出來。

二、儀器工作原理

酸度計的化學(xué)電池中，指示電極為pH玻璃電極，參比電極為飽和甘汞電極。現(xiàn)在酸度計多使用將二者組合在一起的pH復(fù)合電極。

離子計的化學(xué)電池中，指示電極多為各種離子選擇性電極，參比電極亦多為飽和甘汞電極。這兩種儀器的工作原理相同。在測量過程中，儀器的化學(xué)電池所產(chǎn)生的電位信號進入由差分對組成的源跟隨器作阻抗變換，變成低阻信號后，由一電阻器輸至運算放大器的同相端，經(jīng)運算放大器放大后，輸出的信號分別通過儀器的mV擋、pH擋、pX擋（一般的通用離子計都具有這三種功能），然后又經(jīng)過反饋電路源跟隨器的場效應(yīng)晶體管的柵極再進入運算放大器的反相輸入端，形成電壓串聯(lián)負(fù)反饋。于是在mV、pH、pX同相輸入的各擋分別獲得放大了的電極信號。在電化學(xué)過程中，如果發(fā)生溫度變化，則運算放大器的輸出信號經(jīng)過溫度補償網(wǎng)絡(luò)后，得到校正。由于減法器的作用，將溫度補償后的電極信號過濾，凡滿足儀器型號“額定電位值”的整數(shù)部分被減去，由量程擴展器擋顯示，凡不足“額定電位值”的尾數(shù)值，均由顯示器的表頭顯示。