本發(fā)明涉及一種電化學(xué)傳感器，特別涉及一種PH/ORP傳感器。

背景技術(shù)：
ORP(Oxidation-ReductionPotential，氧化還原電位)值和PH值是反映溶液狀況的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)的PH/ORP傳感器是由一個(gè)測(cè)量電極與一個(gè)參比電極構(gòu)成，按照氧化-還原法測(cè)量被測(cè)溶液電極電位，并反映出被測(cè)溶液中的H+離子數(shù)，從而獲得被測(cè)溶液的PH值。這種傳統(tǒng)的PH/ORP傳感器，其測(cè)量電極和參比電極分別是以固態(tài)的Ag和AgCl涂在Ag絲表面與KCI溶液形成氧化還原體系，即AgCl+e＝Ag++Cl-。然而，這種傳統(tǒng)的PH/ORP傳感器存在著一些問題：1、在溫度變化時(shí)，參比電極與參比溶液之間的反應(yīng)平衡會(huì)發(fā)生變化，造成液-固平衡緩慢，因此傳感器對(duì)被測(cè)溶液的溫度變化的響應(yīng)較慢。2、在加溫時(shí)，涂在Ag絲上的固態(tài)AgCI易溶解、脫落，因而影響了測(cè)量值的準(zhǔn)確性。3，在對(duì)一些有機(jī)物成分高的被測(cè)溶液進(jìn)行測(cè)量時(shí)，傳感器上作為參比溶液和被測(cè)溶液連接部件的液接界容易被污染、結(jié)垢甚至堵塞，造成液接界電阻增大，測(cè)量時(shí)電位不穩(wěn)定，影響測(cè)量準(zhǔn)確性。而且，因?yàn)楸粶y(cè)溶液的容器(反應(yīng)罐或管道)通常都是與地面相連接的，通過容器的接地端會(huì)形成一個(gè)回路，由于電流流過參比電極，引起參比電極極化，造成測(cè)量誤差，嚴(yán)重時(shí)根本無法測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種PH/ORP傳感器，以解決現(xiàn)有的PH/ORP傳感器對(duì)溫度變化的響應(yīng)速度慢以及容易受被測(cè)溶液污染而影響測(cè)量準(zhǔn)確性的問題。本發(fā)明提出一種PH/ORP傳感器，包括：外殼、標(biāo)準(zhǔn)電極、測(cè)量電極、接地鹽橋以及電壓比較器。外殼，其內(nèi)部形成用于容納第一參比液的容置空間，外殼上設(shè)置有用于連接第一參比液和外部被測(cè)溶液的液接界；標(biāo)準(zhǔn)電極，其包括接線端和用于感測(cè)溶液中離子數(shù)變化的感測(cè)端，標(biāo)準(zhǔn)電極的感測(cè)端設(shè)置在第一參比液中；測(cè)量電極，其包括接線端和用于感測(cè)溶液中離子數(shù)變化的感測(cè)端，測(cè)量電極的感測(cè)端伸出外殼以使其置于被測(cè)溶液中；接地鹽橋，其一端與液接界連接；電壓比較器，其包括第一輸入端、第二輸入端、接地電壓輸入端以及輸出端，第一輸入端連接標(biāo)準(zhǔn)電極的接線端，第二輸入端連接測(cè)量電極的接線端，接地電壓輸入端連接接地鹽橋的另一端。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的PH/ORP傳感器，標(biāo)準(zhǔn)電極和/或測(cè)量電極進(jìn)一步包括：密封管和電極導(dǎo)體。密封管，其設(shè)置有PH敏感膜以構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)電極的感測(cè)端，其內(nèi)部注有用于傳遞電離子的第二參比液；電極導(dǎo)體，其一端伸入密封管的第二參比液中，另一端從密封管中伸出以作為標(biāo)準(zhǔn)電極的接線端。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的PH/ORP傳感器，標(biāo)準(zhǔn)電極和/或測(cè)量電極的電極導(dǎo)體是鉑絲。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的PH/ORP傳感器，接地鹽橋是鉑絲。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的PH/ORP傳感器，第一參比液為3mol/L的氯化鉀緩沖溶液。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的PH/ORP傳感器，電壓比較器為差分運(yùn)算放大器，其輸出端連接電壓測(cè)量設(shè)備。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的PH/ORP傳感器，外殼的材質(zhì)采用玻璃或聚苯硫醚。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明的PH/ORP傳感器利用差分方法來測(cè)量被測(cè)溶液的電位，不受液接界電位變化影響，沒有傳統(tǒng)PH/ORP傳感器的參比電極極化問題，可以更準(zhǔn)確穩(wěn)定的反映被測(cè)溶液的PH/ORP值，使得本發(fā)明的PH/ORP傳感器特別適用于水體較差的被測(cè)溶液，例如對(duì)帶電流的電鍍液、酒精、碳?xì)浠衔铩⒎枷阕寤衔?、脂類、酮類和其他化學(xué)物質(zhì)中的PH/ORP值測(cè)量，對(duì)電廠煙氣脫硫石灰漿液中的PH值的測(cè)量等。2、本發(fā)明的PH/ORP傳感器，藉于接地鹽橋?qū)y(cè)量影響程度的降低，從而大大增加了液接界材料的使用壽命，也即減少了更換液接界材料的次數(shù)，減少了傳感器的維護(hù)時(shí)間和停機(jī)時(shí)間。3、本發(fā)明的PH/ORP傳感器，測(cè)量電極和/或標(biāo)準(zhǔn)電極是通過PH敏感膜進(jìn)行感測(cè)，然后通過第二參比液與電極導(dǎo)體進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電位液-液傳遞，相對(duì)于傳統(tǒng)的PH/ORP傳感器電位固-液傳遞的方式，在測(cè)量過程中節(jié)省了化學(xué)反應(yīng)所需的時(shí)間，因此測(cè)量中很快就能達(dá)到電化學(xué)平衡，大大降低了溫度變化對(duì)測(cè)量響應(yīng)速度的影響，可以及時(shí)準(zhǔn)確的反映出被測(cè)溶液的PH/ORP值。當(dāng)然，實(shí)施本申請(qǐng)的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種PH/ORP傳感器的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種PH/ORP傳感器的應(yīng)用原理圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的一種標(biāo)準(zhǔn)電極或測(cè)量電極的結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施方式有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例詳細(xì)說明中將可清楚的呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式的說明，當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。請(qǐng)參見圖1，其為本發(fā)明實(shí)施例的一種PH/ORP傳感器的結(jié)構(gòu)圖。此PH/ORP傳感器包括外殼1、標(biāo)準(zhǔn)電極2、測(cè)量電極3、接地鹽橋4以及電壓比較器5。外殼1的材質(zhì)可以采用玻璃或聚苯硫醚(PHenylenesulfide，PPS)。外殼1內(nèi)部形成一個(gè)容置空間，容置空間中注有第一參比液6。本實(shí)施例中，所述的第一參比液6優(yōu)選3mol/L的KCL緩沖溶液。外殼1的下端還設(shè)置有一個(gè)液接界7，液接界7用于在傳感器工作時(shí)連接第一參比液6與被測(cè)溶液，液接界7要求滲透量穩(wěn)定，可以采用砂芯。標(biāo)準(zhǔn)電極2包括感測(cè)端21和接線端22。感測(cè)端21設(shè)置在第一參比液6中，用于感測(cè)第一參比液6中離子數(shù)變化。測(cè)量電極3的結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)電極2類似，同樣包括感測(cè)端31和接線端32，測(cè)量電極3的感測(cè)端31從外殼1中伸出以使其可以置于被測(cè)溶液中。接地鹽橋4的一端與液接界7連接，并通過液接界7從外殼1中伸出。本實(shí)施例中，接地鹽橋4的材質(zhì)優(yōu)選鉑絲，例如鉑含量99.9％的鉑絲。電壓比較器5包括第一輸入端51、第二輸入端52、接地電壓輸入端53以及輸出端54。第一輸入端51連接標(biāo)準(zhǔn)電極2的接線端22，第二輸入端52連接測(cè)量電極3的接線端32，接地電壓輸入端53連接接地鹽橋的另一端42。電壓比較器5用于對(duì)測(cè)量電極3與接地鹽橋4組成的電位以及標(biāo)準(zhǔn)電極2與接地鹽橋4組成的電位進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而可以獲得被測(cè)溶液的電極電位以及離子數(shù)。本實(shí)施例中，電壓比較器5優(yōu)選差分運(yùn)算放大器，其輸出端連接電壓測(cè)量設(shè)備以測(cè)量輸出電壓。請(qǐng)參見圖2，其為本發(fā)明實(shí)施例的一種PH/ORP傳感器的應(yīng)用原理圖。PH/ORP傳感器置于注有被測(cè)溶液的容器中，并使測(cè)量電極3處于被測(cè)溶液8中。本實(shí)施例中，電壓比較器5采用1NA116運(yùn)算放大器，根據(jù)對(duì)運(yùn)算放大器進(jìn)行設(shè)置，可以使其直接輸出被測(cè)溶液的電位：測(cè)量電位-標(biāo)準(zhǔn)電位＝被測(cè)溶液電位，即：(G1+E0)-(G2+E0)＝ΔE.................................(1)其中，G1為測(cè)量電極3測(cè)量到的電位，G2為標(biāo)準(zhǔn)電極2測(cè)量到的電位，E0為接地鹽橋4的電位(即液接界7的電位)。通過本實(shí)施例對(duì)PH/ORP傳感器的應(yīng)用，可以直接獲得被測(cè)溶液8電位，進(jìn)而也可以得到被測(cè)溶液8的PH值和ORP值。而根據(jù)公式(1)可見，本實(shí)施例利用差分方法來測(cè)量被測(cè)溶液的電位，不受液接界電位E0的變化影響，沒有傳統(tǒng)PH/ORP傳感器的參比電極極化問題，可以更準(zhǔn)確穩(wěn)定的反映被測(cè)溶液的PH/ORP值。使得本發(fā)明的PH/ORP傳感器特別適用于水體較差的被測(cè)溶液，例如對(duì)帶電流的電鍍液、酒精、碳?xì)浠衔?、芳香族化合物、脂類、酮類和其他化學(xué)物質(zhì)中的PH/ORP值測(cè)量，對(duì)電廠煙氣脫硫石灰漿液中的PH值的測(cè)量等。而且，不同于傳統(tǒng)PH/ORP傳感器閉路循環(huán)電路的電位測(cè)量方式，藉于接地鹽橋4對(duì)測(cè)量影響程度的降低，從而大大增加了液接界材料的使用壽命，也即減少了更換液接界材料的次數(shù)，減少了傳感器的維護(hù)時(shí)間和停機(jī)時(shí)間。本發(fā)明還揭示了標(biāo)準(zhǔn)電極或測(cè)量電極的一種特別結(jié)構(gòu)，可以大大縮短傳感器在測(cè)量時(shí)的響應(yīng)速度。以標(biāo)準(zhǔn)電極為例，請(qǐng)參見圖3，此標(biāo)準(zhǔn)電極2包括密封管23和電極導(dǎo)體24。密封管23主體可以是玻璃制品，密封管23的一端通過封口26密封，密封管23的另一端設(shè)置有PH敏感膜25，此PH敏感膜25構(gòu)成了標(biāo)準(zhǔn)電極2的感測(cè)端21。PH敏感膜25用來感測(cè)第一參比液的PH值，PH敏感膜25可以根據(jù)第一參比液來選擇合適的敏感膜，例如光化學(xué)敏感膜。密封管23內(nèi)部注有第二參比液，第二參比液例如可以采用碘化鉀溶液第二參比液用于根據(jù)PH敏感膜25上的電壓變化傳遞電離子。電極導(dǎo)體24的一端伸入密封管23的第二參比液中，另一端從密封管23中伸出以作為標(biāo)準(zhǔn)電極的接線端22。本實(shí)施例的電極導(dǎo)體24優(yōu)選鉑絲，例如鉑含量99.9％的鉑絲，由于鉑絲具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，可以很好地將第二參比液通過氧化-還原反應(yīng)傳遞來的電離子變化作為標(biāo)準(zhǔn)電極2的電位輸出。本發(fā)明的測(cè)量電極同樣也可以采用與如3所示的標(biāo)準(zhǔn)電極相同的結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。藉于如圖3所示的這種電極結(jié)構(gòu)，測(cè)量電極測(cè)量被測(cè)溶液以及標(biāo)準(zhǔn)電極測(cè)量第一參比液中的離子數(shù)變化時(shí)，都是通過PH敏感膜進(jìn)行感測(cè)，然后通過第二參比液與電極導(dǎo)體進(jìn)行電位傳遞，實(shí)質(zhì)上是利用液-液之間的電離子傳遞進(jìn)行測(cè)量，相對(duì)于傳統(tǒng)的PH/ORP傳感器利用固-液間的電離子傳遞方式，在測(cè)量過程中節(jié)省了化學(xué)反應(yīng)所需的時(shí)間，因此測(cè)量中很快就能達(dá)到電化學(xué)平衡，大大降低了溫度變化對(duì)測(cè)量響應(yīng)速度的影響，可以及時(shí)準(zhǔn)確的反映出被測(cè)溶液的PH/ORP值?；趯?duì)被測(cè)溶液溫度變化的響應(yīng)速度，申請(qǐng)人通過試驗(yàn)證明本發(fā)明PH/ORP傳感器相對(duì)于傳統(tǒng)PH/ORP傳感器的優(yōu)勢(shì)：a.溫度上升：先將本發(fā)明PH/ORP傳感器和常規(guī)的Ag/AgCI系統(tǒng)PH/ORP傳感器從25℃的PH4.01緩沖溶液中取出，放入75℃的PH4.13緩沖溶液中。本發(fā)明PH/ORP傳感器在瞬間可達(dá)到理論值75℃中PH4.13，而常規(guī)的PH/ORP傳感器需要在第五分鐘才能接近理論值。b.溫度下降：再將以上兩傳感器放回到25℃的4.01緩沖溶液中，本發(fā)明PH/ORP傳感器在30秒內(nèi)達(dá)到PH4.01，而常規(guī)PH的PH/ORP傳感器得到不準(zhǔn)確讀數(shù)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本申請(qǐng)技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本申請(qǐng)技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。