Як влаштований та працює ph-метр

Серед приладів для аналізу води (а також ґрунту, продуктів харчування), для вимірювання одного з найважливіших показників, а саме водневого значення чи кислотності, використовується ph метр. Сьогодні ми говоритимемо саме про переносні пристрої для вимірювання кислотності, оскільки обладнання, яке застосовується для цієї мети, на порядок складніше, вимагає високої кваліфікації персоналу і може застосовуватися тільки в лабораторних умовах, хоча забезпечує найточніший результат.

Як влаштований і працює PH-метр

Форма корпусу зазвичай прямокутна, квадратна або кругла та подовжена. Усередині знаходиться електронна схема, що перетворює аналоговий сигнал рН-електроду і виводить значення на дисплей.
Ми згадали, що при аналізі води використовуються різні прилади – крім пш метрів, це TDS-метри, кондуктометри, фотометри, тест-смужки тощо. Логічно, що чутливий елемент або датчик кожного з них повинен реагувати тільки на один показник.
Так, у продажу представлені і багатофункціональні аналізатори, але в будь-якому випадку кожен з них має окремий електрод, що відноситься до одного з вбудованих приладів.

Так ось, у РН-метрі:

1. В одній частині корпусу розташовується електрод порівняння, що складається з густого електроліту.
2. В іншій – скляний, так званий індикаторний електрод.

Останній зроблений у вигляді довгої скляної трубки, в одному кінці якої можна помітити тонкостінну кульку. При виробництві вибирається спеціальний матеріал скла, щоб вільно проходили іони водню, і не пропускалися інші (наприклад, нітрати). Такий своєрідний фільтр. З іншого боку в трубку поміщають тонку срібну тяганину, на поверхні якої нанесено напилення хлориду срібла (AgCl).

Всередину трубки заливається розчин соляної кислоти, внаслідок чого:

• кислота повністю заповнює кульку;
• дріт повністю оточений розчином HCL.

Тепер щодо електрода порівняння. Його мембрана зазвичай виготовлена ​​з пористої кераміки, волокон азбесту. Цей електрод призначений для підтримки постійної різниці потенціалів за рахунок енергії джерела живлення між власним виходом, що приєднується на вхід пш метра і ділянки розчину, куди занурюється його робоча частина.
Незважаючи на те, що мембрана селективна і як ми відзначили, пропускає тільки іони водню, все-таки є хімічна взаємодія електроліту в приладі з досліджуваним середовищем (наприклад, водою з акваріума, басейну), а значить у будь-якому випадку термін служби вимірювачів ph обмежений і в значною мірою визначається інтенсивністю експлуатації (кількість тестів за одиницю часу). Є й інші причини: старіння електрода, неправильне зберігання, але це окрема тема.

Принцип дії пш метра

Оскільки ми маємо 2 електроди, то отримуємо різницю потенціалів між ними – проходить струм, який можна виміряти. Але значення його дуже невелике, а це означає, що при виробництві необхідно використовувати напівпровідникові компоненти з мінімальним рівнем теплових шумів (це фактор значною мірою визначає відчутну різницю в ціні між дешевими та якіснішими, але дорогими ph метрами), оскільки значення струму визначається не вольтами, а знаходиться в діапазоні від +-10 мВ до +-500мВ, що відповідає всій шкалі виміру (0-14), тобто від лужного середовища до кислот.

Мікросхема перетворює аналогову величину на цифру і на підставі записаних в пам'ять калібрування (таблиці відповідності між силою струму і рівнями кислотності), відображає рівень PH на дисплеї.