酸度计的输入阻抗及其测量方法

　一、输入阻抗
　　
　　用酸度计测量溶液的酸度时，玻璃电极和甘汞电极在溶液中组成了化学原电池。它具有电动势E和内阻r。因此，酸度计的输入阻抗和原电池的内阻就可以等效，如图1所示。

　　图1中，E表示原电池的电动势，它的数值同被测溶液pH值等有关；r表示原电池的内阻，它由3部分组成，主要由酸度计玻璃电极的内阻(108Ω左右)所决定；甘汞电极的内阻为104Ω左右；被测溶液的内阻为(103～105)Ω。R表示酸度计的输入阻抗，它是酸度计输入端各部分元器件电阻的并联值。
　　
　　从图1中可以看出，原电池内阻r同输入阻抗R是串联关系。根据串联电阻分压原理可知，当原电池内阻r为109Ω时，酸度计的输入阻抗应比原电池内阻大1000倍以上，也就是在1012Ω以上。因此，就能忽略原电池r上压降的影响，使得进入酸度计输入端的电压接近原电池电动势。
　　
　　当酸度计的输入阻抗不够大时如果其输入阻抗同原电池内阻相等，原电池中就会有一半压降降在内阻上酸度计上显示的数值仅为原电池电动势的一半。即使酸度计输入阻抗比原电池内阻大一到两个数量级计在测量时也还会出现不稳的现象。这是因为酸度计的输入阻抗和原电池的内阻并非都是一个完全稳定的常数，它们是随着环境温度和湿度等变化的。
　　
　　所谓酸度计的输入阻抗，就是从酸度计的两个输入端看进去所呈现的阻抗。计的输入阻抗不仅与其输入端高阻抗管有关，还与输入端的读数开关、玻璃电极插孔、输入屏蔽线的绝缘电阻和输入端滤波电容漏电阻有关。因为从原理上说，它们的绝缘电阻都与输入端高阻抗管是并联关系。如读数开关和玻璃电极插孔都安装在酸度计的机壳中，它们和机壳之间都有一个漏电阻。电极上的电压信号是通过屏蔽线进入到高阻抗管的输入端的，输入端滤波电容也是接地的。因此。它们的绝缘电阻或漏电阻起码要比高阻抗管的阻抗大两个数量级以上。如果上述元器件中有一个绝缘电阻达不到要求，就会影响酸度计的输入阻抗。如果上述元器件受污染，就要进行清洗。清洗溶剂应用乙醚而不是乙醇，清洗后要用电吹风将它们烘干，通过清洗后的元器件绝缘电阻一般都能达到要求。
　　
　　二、酸度计输入阻抗的测量方法
　　
　　

      酸度计的输入阻抗无法直接测量，可用间接测量法得到。测量线路如图2所示。

     
　　
　　R取1000MΩ从电位差计向酸度计输入电压E0在开关K接通(R短路)的情况下，用酸度计测得的毫伏值为E0；再断开开关K，R接通酸度计测得的毫伏值为Ei，则可得到下列公式：
　　
　　Ei=(Ri×E0)/(R Ri)(1)
　　
　　式中：Ri——酸度计的输入电阻。
　　
　　由式(1)可得到
　　
　　Ri=(R×Ei)/(E0-Ei)(2)
　　
　　三、计算实例
　　
　　选一台0.01级酸度计，按图2所示接线。R取1000MΩ，从电位差计向酸度计输入电压300mV，在开关K接通(R短路)的情况下，酸度计的示值为300.0mV；再断开开关K(R接通)，酸度计的示值为299.8mV。将测得的数据代入式(2)，可得
　　
　　Ri=(R×Ei)/(E0-Ei)，Ri=1.50×1012Ω