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**節(jié) 酸度計(jì)和離子計(jì)的使用

測(cè)定溶液pH的儀器是酸度計(jì)（又稱pH計(jì)），是根據(jù)pH的實(shí)用定義設(shè)計(jì)而成的。測(cè)定溶液中待測(cè)離子的活（濃）度的儀器是離子計(jì)。酸度計(jì)由于都是測(cè)量具有高內(nèi)阻化學(xué)電池兩電極間的電動(dòng)勢(shì)，因此其結(jié)構(gòu)原理基本相同，甚至往往同一臺(tái)儀器具有多種功能，既可測(cè)量pH和pX，又可測(cè)量mV。此類儀器有電位差計(jì)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(cè)離子的濃度。酸度計(jì)和離子計(jì)都屬小型儀器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，如果具有直流電源，還可以提攜到野外進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)。酸度計(jì)和離子計(jì)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(jí)；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(shí)驗(yàn)室用酸度計(jì)和離子計(jì)的型號(hào)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(jì)兩部分。電極與待測(cè)溶液組成原電池，以毫伏計(jì)測(cè)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(jì)和離子計(jì)有較高的阻抗，具有正負(fù)極性，能測(cè)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(chǎng)效應(yīng)晶體管組成差分對(duì)電路，由雙三極管組成的恒流源，保證差分對(duì)的工作點(diǎn)固定不變以減少信號(hào)的漂移程度；儀器中設(shè)有濾波電路，以防止高頻信號(hào)的干擾；溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的作用是使電極信號(hào)不受溫度變化的影響。具有濃度直讀功能的離子計(jì)，還加入了反對(duì)數(shù)放大器，把pX值換算成被測(cè)離子的濃度值由顯示器直接顯示出來(lái)。

二、儀器工作原理

酸度計(jì)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(jì)多使用將二者組合在一起的pH復(fù)合電極。

離子計(jì)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(cè)量過(guò)程中，儀器的化學(xué)電池所產(chǎn)生的電位信號(hào)進(jìn)入由差分對(duì)組成的源跟隨器作阻抗變換，變成低阻信號(hào)后，由一電阻器輸至運(yùn)算放大器的同相端，經(jīng)運(yùn)算放大器放大后，輸出的信號(hào)分別通過(guò)儀器的mV擋、pH擋、pX擋（一般的通用離子計(jì)都具有這三種功能），然后又經(jīng)過(guò)反饋電路源跟隨器的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極再進(jìn)入運(yùn)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(hào)。在電化學(xué)過(guò)程中，如果發(fā)生溫度變化，則運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)后，得到校正。由于減法器的作用，將溫度補(bǔ)償后的電極信號(hào)過(guò)濾，凡滿足儀器型號(hào)“額定電位值”的整數(shù)部分被減去，由量程擴(kuò)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。