电场化学仪表第七节 pH计及其电路设计.ppt

第七节 pH计及其电路设计 一、pHS-2型酸度计 二、DW101型工业pH计 三、DY3000型工业pH计 一、pHS-2型酸度计 (一)技术指标 测量范围：0～14pH； 0～1400mV 最小分度：0.02pH；2mV 精度：±0.02pH/2pH 重现性：0.01pH ?E≯1mV 溶液温度：0 ～60℃ 输入阻抗：RL≥1012Ω 配套电极：零电位pH=7的电极 （二）电路分析 电路原理图 1.参量振荡放大器 桥路UCD与感应电动势UAB的关系 2.中间交流放大器 思考题一 测量电池对变送器的输入阻抗有什么要求？为什么？ 参见图2-30，因玻璃电极插头绝缘性能下降，离子计的输入阻抗RL为测量电池内阻R内的9倍。求此而产生的相对误差。 玻璃电极引线及插头的绝缘性能下降给测量带来什么影响? 定位调节的作用，怎样进行定位? 为什么要进行温度补偿，举例说明怎样进行温度补偿。 什么是测量电池的等电势点？为什么要进行等电势点调节？ 在什么情况下进行定点势调节？ 有些仪器为什么要进行斜率的校正？ 思考题二 参照图2-35说明pHS-2型酸度计电路有哪些部分组成，简述各部分的作用是什么？ 参照图2-36说明参量振荡放大器的组成、原理、作用及工作过程。 参照图2-42说明pHS-2型酸度计的表头显示原理。 参照图2-43说明pHS-2型酸度计的深度负反馈原理及其作用。 参照图2-45说明pHS-2型酸度计的温度补偿原理。 参照图2-45说明pHS-2型酸度计的量程扩展原理。 * 电路组成 测量电池 定位电路 温补电路 量程选择 参量振荡放大电路 中间放大电路 功率放大 显示 电源1 电源2 电源3 电源4 零点调整 整流滤波 校正调节 参量:受输入信号和负反馈的控制(RP6) (1)振荡器组成 正反馈网络 交流放大电路 选频电路 直流电源 A.交流放大电路:V22/V23等元件组成两级放大；在R4上取信号；在L3上输出信号。 B.受控桥式正反馈网络：V1/V2~L1/L2等器件组成,其中V1/V2是高阻砷化镓变容二极管,为仪器的关键部件 变容二极管的符号及特性 0 0.5 1 U (V) -0.5 -1 C(pF) 10 11 12 13 0 U(mV) RD(MΩ) 零偏置电压时：C在10～25pF 电容量的变化值：2.0%/100mV U正向↑→CD↑ U反向↑→CD↓ 电容特性： 电阻特性： 若：U100mV时，RD≥1011Ω 若：U1mV时，RD≥1012Ω pHS-2型仪器采用深度负反馈，满足加在V1/V2上的电压1mV ~ ~ A B D C CV1 CV2 UAB/2 UAB/2 ＋ - - ＋ C6、C7CV1、CV2 R6、R5、RV1、RV2 uCD的大小与uAB、不平衡度有关，同时也决定了交流正反馈量的大小 桥路的不平衡度 选择在零偏置电压时， CV2CV1 分析｜CV1-CV2|对uCD的影响 CV1 CV2 C E R6 R5 输入端 校正反馈电压 CV2、CV1受控于UCE 若E点电压不变,UC↑→|CV1-CV2|↓→ UCD↓ CV1正接， UC↑→ CV1↑ ；CV2反接， UC↑→ CV2↓ C.选频电路 对于一个串联振荡电路,其振荡后电路呈现阻性电路,即: 因为C2、C3CV1、CV2，所以可以忽略不计 C.直流电源电路 输出提供直流稳压源 (2)参量振荡器工作过程 接通电源,L3有扰动电流 L1、L2产生感生电动势，反复振荡稳定在某一频率上， 当UI＝0时，振荡电路耦合到L4输出为： 当UI0时， |CV1-CV2|↓,正反馈量↓，振荡电路耦合到L4输出为： 当UI0时， |CV1-CV2|↑,正反馈量↑，振荡电路耦合到L4输出为： (3)参量振荡器作用 a.阻抗变换作用：采用深度负反馈，使在V1、V2的电压降保持1mV内，则RL≥1012Ω。 b.调制作用：将直流信号变换为交流信号输出，解决了零点漂移问题。 c.调节作用：改变校正反馈电压，就能改变参量振荡放大器输出信号的幅值，相当于改变整个放大器的放大倍数。 × － ＋ － － － Ub24↑→ Uc24↓→ Ub25↓→Ib25↓→ Ue25↓ Ub24↓ 由V24、V25等元件组成双管直接耦合放大电路 3.全波整流、直流功放、显示仪表 由V5、V6、C11等元件组成全波整流 由V26、R25、R27元件组成功率放大电路 由R28 、RP6、R29、 R30、PA表头组成显示部分 （1）电路组成 （2）显示仪表工作过程 当输入Ui＝0时，参量振荡放大器振荡，产生一个 经放大、整流、滤波、功放后产生一电流为I1＝1.5mA的电流。 I2 为使表头指针为零则由电源②提供一个I2=1.5mA固定电流，解决零输出的问题，此时流过表头的净电