Новини - Принцип дії та функція температурних компенсаторів для pH-метрів та вимірювачів кондуктометрів

https://www.boquinstruments.com/ph8012-industrial-waste-water-ph-sensor-product/

pH-метриівимірювачі кондуктометрівє широко використовуваними аналітичними приладами в наукових дослідженнях, моніторингу навколишнього середовища та промислових виробничих процесах. Їхня точна робота та метрологічна перевірка значною мірою залежать від використовуваних еталонних розчинів. Значення pH та електропровідність цих розчинів суттєво залежать від коливань температури. При зміні температури обидва параметри демонструють різні реакції, що може вплинути на точність вимірювання. Під час метрологічної перевірки було помічено, що неправильне використання температурних компенсаторів у цих приладах призводить до суттєвих відхилень у результатах вимірювань. Крім того, деякі користувачі неправильно розуміють основні принципи температурної компенсації або не розпізнають відмінності між pH- та кондуктометрами, що призводить до неправильного застосування та ненадійних даних. Тому чітке розуміння принципів та відмінностей між механізмами температурної компенсації цих двох приладів є важливим для забезпечення точності вимірювання.

I. Принципи та функції температурних компенсаторів

1. Температурна компенсація в pH-метрах
Під час калібрування та практичного застосування pH-метрів неточні вимірювання часто виникають через неправильне використання температурного компенсатора. Основною функцією температурного компенсатора pH-метра є регулювання коефіцієнта відгуку електрода відповідно до рівняння Нернста, що дозволяє точно визначати pH розчину за поточної температури.

Різниця потенціалів (у мВ), що генерується системою вимірювального електрода, залишається постійною незалежно від температури; однак чутливість реакції pH, тобто зміна напруги на одиницю pH, змінюється з температурою. Рівняння Нернста визначає цей зв'язок, вказуючи на те, що теоретичний нахил реакції електрода збільшується зі зростанням температури. Коли активовано температурний компенсатор, прилад відповідно коригує коефіцієнт перетворення, забезпечуючи відповідність відображеного значення pH фактичній температурі розчину. Без належної температурної компенсації виміряний pH відображатиме калібровану температуру, а не температуру зразка, що призведе до похибок. Таким чином, температурна компенсація дозволяє проводити надійні вимірювання pH за різних теплових умов.

2. Температурна компенсація у вимірювачах кондуктометрів
Електропровідність залежить від ступеня іонізації електролітів та рухливості іонів у розчині, які залежать від температури. Зі збільшенням температури іонна рухливість збільшується, що призводить до вищих значень провідності; навпаки, нижчі температури зменшують провідність. Через цю сильну залежність пряме порівняння вимірювань провідності, проведених за різних температур, не має сенсу без стандартизації.

Для забезпечення порівнянності показники провідності зазвичай відносяться до стандартної температури, зазвичай 25 °C. Якщо температурний компенсатор вимкнено, прилад повідомляє провідність за фактичної температури розчину. У таких випадках для перетворення результату на еталонну температуру необхідно застосувати ручну корекцію з використанням відповідного температурного коефіцієнта (β). Однак, коли температурний компенсатор увімкнено, прилад автоматично виконує це перетворення на основі попередньо визначеного або регульованого користувачем температурного коефіцієнта. Це дозволяє проводити послідовні порівняння між зразками та підтримує дотримання галузевих стандартів контролю. З огляду на її важливість, сучасні вимірювачі провідності майже повсюдно включають функцію температурної компенсації, а процедури метрологічної перевірки повинні включати оцінку цієї функції.

Датчик провідності промислових стічних вод

II. Експлуатаційні міркування для вимірювачів pH та провідності з температурною компенсацією

1. Керівні принципи використання компенсаторів температури для pH-метрів
Оскільки виміряний сигнал мВ не змінюється з температурою, роль температурного компенсатора полягає в зміні нахилу (коефіцієнта перетворення K) відгуку електрода відповідно до поточної температури. Тому вкрай важливо забезпечити, щоб температура буферних розчинів, що використовуються під час калібрування, відповідала температурі вимірюваного зразка, або щоб застосовувалася точна температурна компенсація. Невиконання цієї вимоги може призвести до систематичних помилок, особливо під час вимірювання зразків далеко від температури калібрування.

2. Керівні принципи використання температурних компенсаторів для вимірювачів кондуктометрії
Коефіцієнт корекції температури (β) відіграє вирішальну роль у перетворенні виміряної провідності на еталонну температуру. Різні розчини демонструють різні значення β — наприклад, природні води зазвичай мають β приблизно 2,0–2,5 %/°C, тоді як сильні кислоти або основи можуть суттєво відрізнятися. Прилади з фіксованими коефіцієнтами корекції (наприклад, 2,0 %/°C) можуть вносити похибки під час вимірювання нестандартних розчинів. Для високоточних застосувань, якщо вбудований коефіцієнт неможливо налаштувати відповідно до фактичного β розчину, рекомендується вимкнути функцію температурної компенсації. Натомість точно виміряйте температуру розчину та виконайте корекцію вручну або підтримуйте температуру зразка рівно 25 °C під час вимірювання, щоб уникнути необхідності компенсації.

III. Методи швидкої діагностики для виявлення несправностей у температурних компенсаторах

1. Метод швидкої перевірки компенсаторів температури pH-метра
Спочатку відкалібруйте pH-метр, використовуючи два стандартні буферні розчини, щоб встановити правильний нахил. Потім виміряйте третій сертифікований стандартний розчин за компенсованих умов (з увімкненою температурною компенсацією). Порівняйте отримане значення з очікуваним значенням pH за фактичної температури розчину, як зазначено в «Правилах повірки pH-метрів». Якщо відхилення перевищує максимально допустиму похибку для класу точності приладу, температурний компенсатор може бути несправним і потребує професійної перевірки.

2. Метод швидкої перевірки температурних компенсаторів вимірювачів провідності
Виміряйте провідність та температуру стабільного розчину за допомогою кондуктометра з увімкненою температурною компенсацією. Запишіть відображене значення компенсованої провідності. Після цього вимкніть температурний компенсатор і запишіть необроблену провідність за фактичної температури. Використовуючи відомий температурний коефіцієнт розчину, обчисліть очікувану провідність за опорної температури (25 °C). Порівняйте розраховане значення з компенсованими показниками приладу. Значна розбіжність вказує на потенційну несправність алгоритму температурної компенсації або датчика, що вимагає подальшої перевірки сертифікованою метрологічною лабораторією.

На завершення, функції температурної компенсації в pH-метрах та кондуктометрах служать принципово різним цілям. У pH-метрах компенсація регулює чутливість електрода, щоб відобразити вплив температури в реальному часі відповідно до рівняння Нернста. У кондуктометрах компенсація нормалізує показання до еталонної температури, щоб забезпечити перехресне порівняння зразків. Змішування цих механізмів може призвести до помилкових інтерпретацій та погіршення якості даних. Глибоке розуміння їхніх відповідних принципів забезпечує точні та надійні вимірювання. Крім того, описані вище діагностичні методи дозволяють користувачам виконувати попередню оцінку роботи компенсатора. У разі виявлення будь-яких аномалій наполегливо рекомендується негайно подати прилад на офіційну метрологічну перевірку.

Напишіть своє повідомлення тут і надішліть його нам

Час публікації: 10 грудня 2025 р.