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图解+GF+9900分析仪表使用与维护

danmaishenqiu

2022/11/21

其他仪器综合讨论

一、引言

+GF+ Signet 9900多参数变送器操作简便、可靠性好，广泛应用在水质监控分析的领域。本文就+GF+9900仪表PH、ORP、电导率传感器的使用与维护经验和大家分享。

图1 +GF+9900仪表

二、概念

1 PH

PH：是指氢离子浓度指数，由丹麦生物化学家Soren Peter Lauritz Sorensen在1909年提出。符号P来自德语Potenz，意思是“力量或浓度”；H代表氢离子（hydrogen ion）
在25℃时，当pH＜7的时候，溶液呈酸性；当pH＞7的时候，溶液呈碱性；当pH＝7的时候，溶液呈中性。室温环境下，pH通常是一个介于0和14之间的数。

2 ORP

氧化还原电位的简称（oxidationreductionpotential）。氧化还原电位就是用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化还原性。氧化还原电位越高，氧化性越强，氧化还原电位越低，还原性越强。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则表示溶液显示出一定的还原性。

3 电导率

电导率也称导电率，是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数。也就是是物体传导电流的能力。生态学中，电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。单位以西门子每米（s/m）表示，一般实际使用单位为us/cm。

三、测量原理

1 PH

氢离子玻璃电极和银/氯化银参比电极与被测溶液形成原电池,测量其电极产生的mV电势再转换成pH数值（mV电位与PH关系见图）。

图2 PH测量原理

2 ORP

以铂电极作指示电极，银/氯化银电极作参比电极，与水溶液组成原电池，用mV计测量其电势。
图3 ORP测量原理
其实pH和ORP仪表就是高阻抗mV表！既然是mV表，能不能用数字万用表测量其电极mV电位，回答是不能！因电极内阻很大，产生的电流非常微弱，必须使用高阻抗mV表测量。

图4 高阻抗mV表与数字万用表mV测量差别

3 电导率

将两块平行且距离是固定的极板（或圆柱电极），放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的正弦波电压，测量极板间流过的电流。根据欧姆定律，计算出溶液的电阻，再转换为电导率值（电阻的倒数=电导，电导率=电导×电极常数；电极常数=电极截面积×电极距离）。

图5 电导率测量原理

四、使用与维护

1 +GF+9900PH/ORP电极

+GF+9900PH/ORP电极单元使用内置放大器电极插座和配套电极，很难和其它厂家生产的仪表/电极直接互换。

图6 GF+9900/PH配套电极和插座

图7 GF+9900/ORP配套电极和插座

2 PH/ORP电极清洗维护

PH/ORP电极属易损器件，当电极在标准溶液中响应迟缓、示值不稳、斜率变差（PH电极在4.0/9.18标液中mV电势绝对差值小于280mV）,就需要对电极进行清洗维护，清洗方法：①用脱盐水（或自来水）冲洗电极，同时用棉签擦洗，放置3.0M氯化钾溶液中浸泡2小时后用标液检测；②把电极置于1+3盐酸溶液中摇动清洗1分钟左右，用水冲净放置于3.0M氯化钾溶液中浸泡2小时后用标液检测；③超声清洗15分钟，放置3.0M氯化钾溶液中浸泡2小时后用标液检测；④把电极放入65度水浴中30分钟（疏通参比滤芯和胶状导电盐桥），放置3.0M氯化钾溶液中浸泡2小时后用标液检测。

3 +GF+9900PH/ORP电极存放

水样停止后，取下电极，用脱盐水清洗电极，套上装有3.0M氯化钾溶液的电极帽，用胶带缠绕密封，长期不用的电极每3个月检查电极帽内保护液是否干枯。

图8 +GF+9900PH/ORP电极存放

4 +GF+9900PH/ORP电极修复

损坏后的电极可以用图9所示方法修复（切割电极、焊接接线端子、注胶密封固化），修复后的PH/ORP电极端子接mV发生器测试，仪表响应快速，示值稳定准确。PH/ORP电极内部区别，PH比ORP多一组PT1000测温电阻引线端子，可引出焊接在接线端子上，也可如图焊接2kΩ电位器或1.1KΩ固定电阻模拟温度补偿。

图9 修复损坏的+GF+9900PH/ORP电极

5 +GF+9900 PH电极替换

修复的GF+PH电极端子可连接其它厂家生产的PH电极，如图10，连接实验室用雷磁E-201PH电极（雷磁E-201PH电极价格低廉，约为原配套电极价格十分之一），用6.86/9.18标准缓冲试剂测试，仪表响应快速，示值稳定。

图10 用雷磁E-201PH电极替换原PH电极

图11 雷磁PH电极代替GF+PH电极用于现场水样分析

6 +GF+9900 ORP电极替换

修复的ORP电极端子可连接其它厂家生产的ORP电极，本文用分体式氧化还原电极替代原ORP电极，连接方法：把实验室用光亮电导电极任意一极或二极并在一起接到电极端子正极，实验室用银/氯化银参比电极接端子负极，如图11。制作的分体式ORP电极，价格低廉，易维护，不易损坏，使用寿命长。

图12 用标准mV溶液检测分体式ORP电极

图13 分体式ORP电极用于现场水样分析

7 +GF+9900电导率模块

+GF+9900电导率测量，需要配置GF-3-9900.394电导率模块，因其功耗大于4mA，不能使用有源二线制接线。

图14 GF+9900电导率测量单元

8 +GF+9900电导率电极代换

GF+9900电导率模块可连接其它厂家电导电极，接线方法：模块TEMP(白线)和ISO GND（黑线）端子接PT1000测温电阻，（此时仪表会识别电导率传感器，如代换电导电极测温电阻型号不是PT1000或无测温电阻，可外接1.1KΩ电阻替代），模块SIGNAL(红线)和ISO GND（黑线）端子接电导电极2根电极引线。

图15 GF+9900电导率模块连接其它厂家电导电极接线图

9 电导率电极维护

+GF+9900配套的圆柱形不锈钢电导电极，强度高、耐腐蚀、不易损坏，在实际测量中，问题多出在电极测量室，如气泡、水样没有完成浸没电极、泥沙及其它异物等等，少数情况因电极表面被污染带来示值误差，处理方法，用棉棉签沾乙醇或脱盐水擦洗电极表面，严重污染，可使用金相细磨砂纸（P1000-2000）打磨清洗。

10 +GF+9900 ORP仪表准确性能判断

使用mV信号发生器检验PH/ORP仪表的准确性能，如果没有，可以使用数字万用表简单测试，如图15所示：短接修复的ORP电极端子，仪表显示应为零，再用数字万用表电阻档（已知表笔电压）测试仪表示值是否准确。

图16 GF+9900 ORP准确性简单测试

11 +GF+9900 PH仪表准确性能简单判断

如图所示：短接修复的PH电极端子，PH≈7,用数字万用表电阻档测试,福禄克17B+电阻档和蜂鸣器档表笔电压均为530mV，已超出PH仪表示值范围，不同型号数字万用表电阻档表笔电压各不相同，PH测试尽可能选择表笔电压低的档位，±xPH≈表笔电压÷59。

图17 GF+9900 PH准确性能简单测试

12 +GF+9900电导率仪表准确性能简单判断

电导率仪表的准确性能使用交流电阻箱检验，在实际使用中，可以用已知固定电阻和短接电极的方法测试仪表显示示值是否准确。

图18 外接电阻与不同电极常数电导率值

图19 GF+9900电导率准确性能简单测试

五、仪表操作

1 接线图

按图20所示接仪表电源和信号线

图20 +GF+9900接线图

2 自动识别传感器设置
连接好PH/ORP放大器和配套电极或电导模块和配套电极，操作设置，仪表会自动识别显示连接的传感器类型。

图21 自动识别传感器类型设置

3 手动设置传感器类型
操作设置，手动选择传感器类型

图22 手动设置传感器类型

4 设置量程和校准远传mA信号
把数字万用表表笔（mA档）串接在输出信号线上，操作调整量程、校准输出的4.0mA和20.0mA电流信号。

图 23 设置量程和校准远传mA信号

5 小数点位数设置

操作设置，改变测量数字值位数。

图24 小数点位数设置

6 PH手动校准

使用标准缓冲溶液，操作设置，手动校准PH值

图25 PH手动校准

7 ORP手动校准

配置标准毫伏溶液，操作设置，手动校准ORP值

图26 ORP手动校准

8 PH/ORP复位工厂标定

操作设置，恢复工厂标定值

图27 PH/ORP恢复工厂标定

9 电导率电极常数设置

操作设置，电导率电极常数。

图28 电导率电极常数设置

10 电导率手动校准

使用标准电导率溶液，操作设置，手动校准电导率值，如仪表显示示值和标液值相差较大，请查找原因。

图29 电导率手动校准

11电导率自动校准

按图30中浓度值配置标准电导率溶液，操作设置，自动校准电导率值，如仪表显示示值和标液值相差较大，请查找原因。

图30 电导率自动校准

12 电导率恢复工厂标定

操作设置，复位工厂标定值

图31 复位电导率工厂标定值

13 设置传感器故障时输出电流

操作设置，传感器故障时仪表输出电流。

图32 设置传感器故障输出电流

14 设置数字密码

操作设置，仪表数字密码，请记录数字密码存档。

图33 设置数字密码

六、结语

PH电极易损坏（如玻璃电极长时间在空气中），ORP指示铂极不易损坏（简单擦洗即可复新），PH/ORP复合电极参比滤芯和内部胶状桥路也易出现问题（可通过清洗维护方法排除），电导率电极不易损坏，测量示值不准确的原因多是电极常数错误和电极测量室有问题。一些进口仪器/仪表配套的传感器价格较贵，只要测量原理相同，大多数是可以用国产传感器代换的。

做好日常巡检维护保养工作，可以有效延长电极的使用寿命，减小仪表的测量误差，提高分析数据的准确性。

中心化验室

2022.11.20

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zyl3367898

第1楼2022/12/02

应助达人

真是好文章，把PH电板写的全面。

0

天马

第2楼2022/12/06

好东西值得分享

0

danmaishenqiu

第3楼2022/12/07

正在编写分析仪表操作手册，整理提取其中一部分和大家分享
天马(tianma1004) 发表:好东西值得分享

0

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