隨溫度、時間的漂移是pH計和電導率儀設計中應考慮的重點因素。為了實現(xiàn)儀器工作目標，應運用低漂移精確信號鏈。隨著信息技術的進步，現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測儀器具備功耗小、易攜帶等優(yōu)勢，實現(xiàn)了簡單的報警功能和人機接口功能，方便了操作，簡化了程序，并且可以在十分惡劣的監(jiān)測環(huán)境中工作。因此，探討和分析在環(huán)境監(jiān)測中pH計和電導率儀的水分析解決方案，對于提高環(huán)境監(jiān)測工作效率和工作水平具有重要的指導作用。

pH計的工作原理

pH值是指在溶液中氫離子濃度的負對數(shù)：

pH=-Log[H+]

pH計測量的實際是玻璃電極與甘汞電極在水溶液中形成的化學電池的電動勢。隨著被測溶液氫離子濃度的變化，此電池的電動勢也會發(fā)生變化：

在式子中：電動勢變化量用△E表示；被測溶液溫度用t表示；溶液pH變化量用△pH表示；

從這些式子中我們可以看出，被測溶液中的pH值變化與電極系統(tǒng)電動勢的變化比值呈正比例。所以，在校正儀器標準溶液后，就可以在顯示屏中讀取被測試溶液的pH值。

電導率儀的工作原理

電導率表示物體傳導電流的能力。水的電導率即水的電阻的倒數(shù)，通常用來表示水的純凈度。電導率儀的測量原理是將兩塊平行的極板放到被測溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢（通常為正弦波電壓），形成電導池的兩極，然后測量極板間流過的電流。根據(jù)歐姆定律，由電壓和電流，可得溶液電阻。電導率K值的表達式為：

K=Q×G

式中，G為溶液的電導，即為溶液電阻的倒數(shù)；Q為溶液的電導池常數(shù)，表示為：Q=L/A，其中L代表電導池兩級間的距離，A代表電極截面積。

電解質在水溶液中的溶解度是有差異的，其濃度也相應具有差異，進而溶液的導電度也產(chǎn)生區(qū)別。如果將幅度恒定交流電壓直接壓到兩個電極上，那么這時流經(jīng)溶液的電流大小與溶液中離子數(shù)量有關。因此，通過對溶液導電度進行測量，能夠研究出電解質在溶液中的溶解度。

pH計和電導率儀的水分析解決方案分析

在pH計的系統(tǒng)中，包括低漏電流輸入級、微控制器、pH電極、電源管理、通信接口等。在運用測量電極或者在參考電極確定出氫離子濃度后，可實現(xiàn)相應的pH測量。提供恒定的參考電位是參考電極的主要作用，但應注意的是參考電極所起的作用與電極浸沒溶液沒有任何關系。測量電極的作用與參考電極電位差有著很大的關系，它與溶液pH值之間呈正比。同時，pH電極具有較強的輸出電阻里，為了可以精確測量出pH值，在選用緩沖器中，應選用低偏置的電流放大器。在通過低漏電流緩沖之后，信號中提供的低通濾波器級，可以實現(xiàn)更高一層的分辨率，待信號進入到Σ-△ADC后，其測量溫度也可以在ADC作用下實現(xiàn)，用來補償最終的實際效果。

電導率儀系統(tǒng)包括可編程交流電流源、電導率電極、電流檢測、微控制器、通信接口、電源管理等。導電率可以直接衡量出在溶液中離子濃度，可以利用施加電流進行測量。該電流會導致離子反復流動，這樣可以使電率電極間形成交流電位。導電率計測量電壓分為兩節(jié)點、四節(jié)點的模式，根據(jù)系統(tǒng)精度要求，可以決定該選擇哪種模式。結合歐姆定律，在溶液中電導率，在測量電壓和測量電流依次計算?？梢跃幊探涣麟娏骺梢赃\用基準電壓源或者多路復用器等器件產(chǎn)生電流。在電極中的電壓在通過儀器放大器檢測之后，后接開關及差動放大器。通過電極中的電流有I/V電路檢測，后續(xù)工作依然會有開關和差動放大器的接入。開關和差動放大器中解調電路可以將交流信號直接轉換成為直流信號，確保將直流信號提供給Σ-△ADC。

5結語

總而言之，在設計pH值和電導率儀過程中，時間因素和溫度因素是兩個重要的因素。為了實現(xiàn)預期的目的，應有計劃的降低漂移精確信號鏈。另外，為了充分發(fā)揮傳感器動態(tài)范圍作用，在設計電源以及信號鏈中，應考慮到高分辨與低噪聲的規(guī)定。最近幾年來，儀器領域在向便攜性方向發(fā)展。工作者可以根據(jù)自身實際需要選擇是否運用pH計和電導率儀相應的便攜式版本。