在介紹水質(zhì)分析儀的三個測量參數(shù)溶氧、PH、鹽份的傳感器原理和要求之前，我們先介紹一下直接電位法和直接電導分析法。
直接電位法也稱離子選擇性電極法，是利用膜電極（專用的指示電極）把被測離子的活度（或濃度）表現(xiàn)為電極電位值，通過測定電極電位來確定溶液中離子濃度的方法。其基本原理是將指示電極、參比電極插入待測溶液中組成原電池（也有廠家將兩支電極做在一起），參比電極是電極電位已知并恒定的電極，如甘汞電極，指示電極電位與待測離子的活度之間服從能斯特方程。將所構(gòu)成的原電池連接于測量設(shè)備，求出指示電極的電位，即可按能斯特方程確定待測離子的活度或濃度。
能斯特方程：E=E0+（2.303RT/Zf）lgA
E——在試樣中指示電極和參比電極之間產(chǎn)生的電動勢；
E0— 標準電動勢。其值決定于指示電極傳感膜的種類和構(gòu)造、參比電極的種類，與
試樣中待測離子的活度無關(guān)；
2.303RT/Zf—— 能斯特常數(shù)，又稱電極斜率。在25度時，1價離子為59.16mv，2價離子為29.58mv；
A——離子活度（mol/l）；
直接電導分析法是將試液放在由固定面積和距離的兩個鉑電極構(gòu)成的電導池中，通過
測量試液的電導來確定被測物含量的方法。電解質(zhì)溶液和金屬導體一樣，能夠?qū)щ姴⒆袷貧W姆定律。在一定溫度下，一定濃度的電解質(zhì)溶液的電阻R與電極間距離l、電極截面積A的關(guān)系為：R=ρ*l/A
電導是電阻的倒數(shù)，電導率是電阻率ρ的倒數(shù)，單位為S/cm。在一定的濃度范圍內(nèi)，電導率與電解質(zhì)溶液的濃度成正比。
具體傳感器電極簡介如下：
一、PH電極：
PH電極采用直接電位法，我們在標定時用4.01、9.18標準溶液測量算出電極斜率。在實際測量時，根據(jù)能斯特方程即可求出實際PH值。
目前市場上要求的PH測量范圍為4-11、精度±0.1，現(xiàn)有供應商基本上能滿足電極要求。對該電極的要求：每支電極的測量重復性要好、電極斜率能達到59.16±98%。
二、鹽份電極：
鹽份電極采用直接電導分析法。因為電導率隨溫度變化而變化，我們根據(jù)經(jīng)驗公式作出溫度補償：kt=Ks[1+0.022（t-25）]。
目前市場上要求的鹽份測量范圍為0.2—50‰，精度為±0.5‰。
對該電極的要求：
1、每支電極的測量重復性要好；
2、測量時對于電極所形成的電導率與電解質(zhì)溶液濃度的線性關(guān)系，我們允許有兩種解決方案：
①在0.2-50‰的范圍內(nèi)，電導率與電解質(zhì)溶液濃度均成線性關(guān)系；
②允許在不同的濃度范圍內(nèi)，電導率與電解質(zhì)溶液濃度成不同的線性關(guān)系，但必須保證每支電極良好的測量重復性和所有供貨電極的電極常數(shù)均在±0.1范圍內(nèi)。
三、溶氧電極：
溶氧電極的測試原理是在KOH溶液中浸入兩電極，溶解氧經(jīng)隔膜滲透進入電解液后，發(fā)生電極反應，產(chǎn)生反應電流。電流的大小即與試液中溶解氧的活度成正比。因為隔膜對溶解氧的透過率隨溫度而有很大變化，因而在電極或在儀器中必須對溫度變化進行補償。同時在海水養(yǎng)殖中，還要考慮到鹽份對其的影響。
目前市場上要求的測量范圍為0-15mg/l，精度達到±0.5mg/l。
對該電極的要求：測量無氧溶液，每支電極輸出電壓穩(wěn)定在0±1mv、每支電極的測量重復性要好、每支電極在不同溫度下在飽和溶解氧環(huán)境下測出的電壓信號變化值和溫度的變化值成恒定的線性關(guān)系，且要保證所有供貨電極的一致性。
