酸度計與電導(dǎo)率儀溫度補償器的原理與區(qū)別

1、酸度計溫度補償器的原理和作用

在酸度計計量檢定和使用中，我們發(fā)現(xiàn) pH 值測量不準確的原因主要是未能正確使用溫度補償器造成的。下面就介紹一下酸度計溫度補償器的原理、對 pH示值的影響和產(chǎn)生問題的原因。對于酸度計來說，不同溶液的 pH 值的溫度系數(shù)差別很大， 要將不同溫度下的 pH 值折算到 25℃時的 pH 值是非常困難的， 也沒有必要。所以酸度計的溫度補償器是將其電極在標定溫度下得到的轉(zhuǎn)換系數(shù)按能斯特公式換算到當(dāng)前溫度下的轉(zhuǎn)換系數(shù)，從而得到當(dāng)前溫度下的 pH 值。其中酸度計是用電位相對測量法來測定溶液 pH 值的，其理論依據(jù)來自于能斯特方程式：

通過對一臺 PHS-3C 型號酸度計在 25℃條件下使用標準緩沖液校準后，對同一溶液在不同溫度下的 pH 值進行測量實驗，得到結(jié)果如下：

由此表可看出溫度補償器固定在 25℃條件下時（即不啟動酸度計的溫度補償器時），測量溶液的 mv 值是不隨著溫度變化而變化的，酸度計測得的 pH 值也永遠是標定溫度下的 pH 值；當(dāng)酸度計啟動溫度補償器時，測量溶液的 mv 值同樣是不隨著溫度變化而變化的，但是測得的 pH 值是隨溫度的改變而變化的。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著溶液溫度的改變，由于溶液的 mV 值是不隨溫度的變化而變化的，所以被測溶液與標定溶液間的電位差也是不發(fā)生變化的，隨著溫度的變化實際發(fā)生變化的是每 mV 值變化量對應(yīng)的 pH 值的變化量，通過公式（3）我們可以發(fā)現(xiàn)這就使得 K 值發(fā)生了變化，所以酸度計通過溫度補償調(diào)整轉(zhuǎn)換系數(shù)K 來抵消溫度變化引起的電動勢差的變化。因此，為了適應(yīng)各種溫度狀態(tài)下 pH 值的測量，酸度計中均設(shè)有溫度補償裝置。

2、電導(dǎo)率儀溫度補償器的原理和作用

電導(dǎo)率的大小與電解質(zhì)在水中的離解度及離子的遷移速度有密切的關(guān)系，而離解度及遷移速度又與溶液的溫度有關(guān)。溫度升高，溶液的電導(dǎo)率增加，反之，則電導(dǎo)率減小。溶液的電導(dǎo)率受溫度的影響較大，實驗數(shù)據(jù)見下表。通過對一臺 DDS-307 型號電導(dǎo)率在溶液不同溫度下進行溫度補償實驗，得到結(jié)果如下：

由此表可以看出不進行溫度補償，同一溶液的電導(dǎo)率隨著溶液溫度的增加而不斷增大，使得測量結(jié)果沒有參考價值，所以電導(dǎo)率的測量結(jié)果一般均折算到參考溫度下（參考溫度：20℃或 25℃，使用 25℃時較多）。如果把電導(dǎo)率儀的溫度補償器關(guān)掉，則需先測出溶液的溫度及該溫度下的電導(dǎo)率，再將測得的結(jié)果換算到參考溫度的電導(dǎo)率。公式如下：

通過式（4）可以看出當(dāng)電導(dǎo)率儀不啟動溫度補償器時，即溫度校正系數(shù)為0.00%時，測得的電導(dǎo)率為溶液實際溫度下的電導(dǎo)率，需要人工換算成參考溫度下溶液的電導(dǎo)率值，否則測得值沒有參考價值。電導(dǎo)率儀的溫度補償器的作用就是為了克服溫度的影響，將溶液在實際溫度下的電導(dǎo)率值轉(zhuǎn)換為參考溫度(一般為 25℃)下的電導(dǎo)率值，使得溶液在不同溫度下的電導(dǎo)率具有可比性，以滿足各行各業(yè)比對或控制指標的需要。因此，市面上越來越多的電導(dǎo)率儀具有溫度補償功能，在檢定過程中，檢定規(guī)程規(guī)定增加這一檢定項目看來也是很有必要的。

1、酸度計溫度補償器使用中的注意事項

由于酸度計測量過程中溶液的 mV 值是不隨溫度的變化而改變的，實際上起到作用的是通過調(diào)節(jié)溫度補償器進而調(diào)整轉(zhuǎn)換系數(shù) K，進而改變每 mV 變化量引起的 pH 的變化量，所以在使用酸度計時需要注意的是用于標定儀器的標準參考溶液與被測溶液的溫度差。

2、電導(dǎo)率儀溫度補償器使用中的注意事項

通過公式（4）我們發(fā)現(xiàn)，在將電導(dǎo)率修正為參考溫度下電導(dǎo)率時，溫度校正系數(shù)β是一個關(guān)鍵參數(shù)，且不同的溶液溫度校正系數(shù)也不同，所以在使用溫度校正系數(shù)不可調(diào)節(jié)的電導(dǎo)率儀時，溫度校正系數(shù)會引入測量誤差，所以在進行準確度要求較高的測量時，如果溫度校正系數(shù)不能調(diào)整為溶液實際的溫度校正系數(shù)，則應(yīng)該關(guān)閉電導(dǎo)率儀的溫度補償功能，通過準確測量溶液溫度后根據(jù)公式（4）計算出參考溫度下的電導(dǎo)率值，或?qū)⒈粶y溶液的溫度嚴格控制在參考溫度條件下測量，進而減小測量誤差。

1、酸度計溫度補償器出現(xiàn)異常的快速判定方法

先通過兩點標定斜率，并測量第三種標準溶液示值誤差合格。然后用酸度計測量第三種標準溶液在打開溫度補償器時的 pH 值及其溫度，查找 JJG119-2018《酸度計檢定規(guī)程》,規(guī)程中表 A.2 顯示了標準溶液不同溫度下對應(yīng)的 pH 值，通過與測量的 pH 值進行對比，測量結(jié)果的示值誤差應(yīng)小于儀器對應(yīng)等級的最大允許誤差，否則酸度計的溫度補償器功能可能出現(xiàn)異常，應(yīng)及時送檢。

2、電導(dǎo)率儀溫度補償器出現(xiàn)異常的快速判定方法

綜上所述，電導(dǎo)率儀溫度補償器，其作用就是為了克服溫度的影響，將溶液在實際溫度下的電導(dǎo)率值轉(zhuǎn)換為參考溫度(一般為 25℃)下的電導(dǎo)率值，使得溶液在不同溫度下的電導(dǎo)率具有可比性。而酸度計的溫度補償器，其作用是將電極在標定溫度下得到的轉(zhuǎn)換系數(shù)按能斯特公式換算到實際溫度下的轉(zhuǎn)換系數(shù)，從而得到實際溫度下的 pH 值。

由此可見兩種儀器的溫度補償作用是有所區(qū)別的，不能混淆，只有正確理解酸度計和電導(dǎo)率儀的溫度補償器對于儀器測量準確度的意義和作用，才能促進儀器的合理、正確使用，保證測量結(jié)果的準確性。同時通過文中溫度補償器出現(xiàn)異常的快速判定方法，使用者就可以自己合理判定溫度補償功能是否正常工作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)儀器溫度補償器可能存在異常時，需及時到計量檢測機構(gòu)對儀器進行檢定。