CN202631478U - 一种pH计 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种pH计，其包括壳体、控制电路、标定开关、指示装置、玻璃电极、参比电极以及参比溶液，壳体内设有至少二个液池，至少二个液池中装有缓冲液；液池的底部开设有出液口，液池的顶部开设有进气口；出液口通过一导液管与玻璃电极连通，出液口处或导液管中安装有出液阀；进气口处安装有进气阀；出液阀、进气阀均与控制电路电性连接。本实用新型具有集成化程度高、操作简便、测量数据精确、标定测量一体化的优点。

Description

一种pH计

技术领域

本实用新型涉及电位酸度计技术，具体涉及一种pH计。 

背景技术

酸度计（简称pH计），是一种常用的仪器设备，主要用来精密测量液体介质的酸碱度值，配上相应的离子选择电极可以测量离子电极电位mV值，广泛应用于工业、农业、科研、环保等领域。目前工业领域和实验室都广泛的在使用各种型号和规格的pH计，其基本原理都是电位法，指示电极绝大多数都是玻璃电极，电极是由pH敏感玻璃膜将被测溶液中化学量H+离子转化为可测量的电信号值，所以pH电极又被定义为对H+离子敏感的电化学传感器。 

目前的pH计一般由壳体、控制电路、标定开关、指示装置、玻璃电极、参比电极以及参比溶液构成，参比电极浸泡在参比溶液中。标定开关用于启动标定程序，控制电路用于采集玻璃电极及参比电极的电压信号并对待测液体的酸度进行计算，指示装置用于显示待测液体的酸度。 

目前的问题是，无论采取哪种规格的pH计，为了适应不同的环境条件，在每次使用之前都要用已知pH值的酸性、中性、（或者碱性、中性）的两种标准缓冲溶液（即标定液）针对玻璃电极进行标定校正。如图1所示，为目前的pH计的标定方法的流程示意图。步骤S01：手拿着pH计100，将pH计100的玻璃电极伸入装有1号标定液的烧杯中，并观察显示屏上的数据变化，进行标定；然后进行步骤S02：将pH计100的玻璃电极伸入装有洗涤液的烧杯中进行洗涤；最后进行步骤S03：将pH计100的玻璃电极伸入装有2号标定液的烧杯中，并观察显示屏上的数据变化，进行标定。 

由上可知，在标定过程中要经历蒸馏水冲洗、吸水纸擦干、缓冲液冲洗、吸水纸擦干和定位校正几个标准步骤。但是目前使用的pH计都是使用内置玻璃电极校正仪器和测定溶液，而校正往往又不能一次成功，因而需要经历多次反复的冲洗和定位校正，在此过程中会浪费大量的蒸馏水、缓冲液、吸水纸。缓冲液的配制和保藏均需要苛刻的条件，其保藏具有时间限定，一定时间后失效，不能再用，加之pH计标定一次缓冲液的用量前期无法预测，以上的标定流程必然造成缓冲液的大量使用及浪费，过少则不能满足一次标定用量，过多则会导致需要创造存放条件以及考虑过期问题。再者，尤其是整个操作过程中必须有操作者在场，手持pH计进行全程标定，浪费了大量的宝贵的时间，即便如此，第三，因为标定过程中基本靠操作者的观察来判断标定时间及采集相关数据，很多时候仍不能达到精确的满意的校正效果。 

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提出了一种集成化程度高、操作简便、测量数据精确的标定测量一体化的pH计。 

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下： 

一种pH计，其包括壳体、控制电路、标定开关、指示装置、玻璃电极、参比电极以及参比溶液，壳体内设有至少二个液池，至少二个液池中装有缓冲液；液池的底部开设有出液口，液池的顶部开设有进气口；出液口通过一导液管与玻璃电极连通，出液口处或导液管中安装有出液阀；进气口处安装有进气阀；出液阀、进气阀均与控制电路电性连接。

优选的，进气阀通过气密性塞安装在进气口上，液池的内部空间通过气密性塞中的进气通道与进气阀连通；气密性塞的底部设有第一感应电极，液池的顶部内壁设有第二感应电极，第一感应电极、第二感应电极分别与控制电路电性连接；第一感应电极与第二感应电极相互接触。 

优选的，液池下部的内壁上安装有感应探头，感应探头与控制电路电性连接。 

优选的，导液管通过均流器与玻璃电极连通；所述均流器为漏斗，漏斗的内壁上设有至少一圈环形导流槽，漏斗的下开口与玻璃电极的内壁相连通，导液管的出口位于环形导流槽上方的漏斗内壁上。 

优选的，液池的数量为三个，其中一个液池中装有洗涤液。 

优选的，壳体的底部还活动连接一活动烧杯。 

本实用新型具有如下有益效果： 

1、通过将装有缓冲液/洗涤液的液池设置在pH计内部，相当大程度上简化了标定过程涉及的仪器及繁琐的程序，可以在一定时间内保存缓冲液，避免了每标定一次就要配制一次的麻烦，更节约了配置缓冲液的制备时间，基于这种结构可使“标定-洗涤-标定”过程一键操作完成；

2、通过设置均流器，使三种液体均能均匀涂覆在玻璃电极表面，进一步保障了测量结果的精确性；

3、通过设置活动烧杯，使整个标定过程可以完全不用操作者在场，活动烧杯在上一步标定程序进行完毕自动倾倒其中残存溶液，以便开始下一步的洗涤/标定步骤，完全解放了双手更节省了大量的时间。

4、控制电路中集成的程序结合以上功能性结构，实现了pH计标定过程简单、便捷、自动、不必花费大量时间在手持操作上，再者，这个过程中涉及的数据均通过控制电路监控和记录，避免了人为读数的主观误差，保障了标定数据的准确性和精确性，而且控制电路还可以监控缓冲液的液位状态及使用期限并报警，确保了标定过程的顺畅进行及缓冲液的时效性。 

附图说明

图1为现有技术的pH计的标定方法的流程示意图； 

图2为本实用新型实施例一的pH计的结构示意图；

图3为图2中的一号液池的结构放大示意图；

图4为图2中的二号液池的结构放大示意图；

图5为图2中的三号液池的结构放大示意图；

图6为本实用新型实施二的pH计的标定方法的流程图；

图7为本实用新型实施例三的pH计的结构示意图；

图8为图7中的活动烧杯活动状态示意图。

    其中：1、壳体；2、数显窗口；2-1、指示灯；2-2、警报器；3、控制电路； 4、标定开关；5、一号液池；51、第一气密性塞；52、第二感应电极；53、第一感应电极；54、进气阀；55、进气通道；58、第一感应探头；59、出液阀；6、一号缓冲液；7、二号液池；71、第二气密性塞；72、第二感应电极；73、第一感应电极；74、进气阀；75、进气通道；78、第二感应探头；79、出液阀；8、二号缓冲液；9、三号液池；91、第三气密性塞；92、第二感应电极；93、第一感应电极；94、进气阀；95、进气通道；98、第三感应探头；99、出液阀；10、洗涤液；11、导液管；12、导液管；13、导液管； 16、环形导流槽；17、均流器；18、参比电极；19、球泡体；20、参比溶液；21、玻璃支杆；22、玻璃电极；25、活动烧杯；100、pH计。 

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，以便于更清楚的理解本实用新型所要求保护的技术思想。 

实施例一 

如图2和图3所示，一种pH计，其包括壳体1、控制电路3、标定开关4、指示装置、玻璃电极22、参比电极18以及参比溶液20。

控制电路3位于壳体1顶部内侧。标定开关4位于壳体1顶部外侧。指示装置包括数显窗口2、指示灯2-1、警报器2-2。标定开关4、指示装置、玻璃电极22、参比电极18均与控制电路3电性连接。玻璃电极22与现有技术相同，一般由玻璃支杆21及玻璃支杆21下端的球泡体19构成。 

壳体1内设有三个液池，分别是一号液池5、二号液池7、三号液池9。一号液池5内装有一号缓冲液6，二号液池7内装有二号缓冲液8，三号液池9内装有洗涤液10。 

一号液池5、二号液池7、三号液池9三者的结构均相同，以一号液池5的结构为例，进行说明：一号液池5的底部开设有出液口（图未标出），一号液池5的顶部开设有进气口（图未标出）。出液口通过一导液管13与玻璃电极22连通，出液口处（也可以是导液管13中）安装有出液阀59。具体的，导液管13通过均流器17与玻璃电极22连通，所述均流器17为漏斗，漏斗的内壁上设有至少一圈环形导流槽16，漏斗的下开口与玻璃电极22的内壁相连通，导液管13的出口位于环形导流槽16上方的漏斗内壁上。进气口处安装有进气阀54。具体的，进气阀54通过第一气密性塞51安装在进气口上，一号液池5的内部空间通过第一气密性塞51中的进气通道55与进气阀54连通；第一气密性塞51的底部设有第一感应电极53，一号液池5的顶部内壁设有第二感应电极52，第一感应电极53、第二感应电极52分别与控制电路3电性连接，当第一感应电极53与第二感应电极52闭合时，控制电路3判断第一气密性塞51与进气口闭合，当第一感应电极53与第二感应电极52断开时，控制电路3判断第一气密性塞51与进气口脱离。出液阀59、进气阀54均与控制电路3电性连接。一号液池5下部的内壁上还安装有第一感应探头58，第一感应探头58与控制电路3电性连接，当一号液池5的液体的液位下降至第一感应探头58的位置时，控制电路3指令指示装置发出警报，即指示灯2-1闪烁及警报器2-2鸣响。 

为了便于区分，需要说明的是，二号液池7设有导液管12、出液阀79、进气阀74、第二气密性塞71、进气通道75、第一感应电极73、第二感应电极72、第二感应探头78；三号液池9设有导液管11、出液阀99、进气阀94、第三气密性塞91、进气通道95、第一感应电极93、第二感应电极92、第三感应探头98。 

一种如图1及图2所示的pH计的标定方法，其包括以下步骤： 

A）      向一号液池5内注入一号缓冲液6，向二号液池7内注入二号缓冲液8，向三号液池9内注入洗涤液10；操作者可通过控制电路3设定一号缓冲液6、二号缓冲液8及洗涤液10的保质期；

B）       将pH计悬挂在实验台上，其下方可放置一烧杯，所述烧杯用于接盛从pH计中流下的液体，而且，烧杯内的液体并不与pH计的玻璃电极22接触。按下标定开关4，控制电路3检测液池内的缓冲液、洗涤液是否正常：控制电路3接收第一感应探头58、第二感应探头78、第三感应探头98的信号，若控制电路3检测到一号缓冲液6的液位下降至第一感应探头58的位置或二号缓冲液8的液位下降至第二感应探头78的位置或洗涤液10的液位下降至第三感应探头98的位置时，说明缓冲液或洗涤液的量不足够（少于20ml-液池容纳体积110ml，每次标定用量约在20ml左右，一次注入100ml缓冲液可以标定5次），控制电路3指令指示装置发出警报，提示操作者添加液体；同时，控制电路3还对液池内的缓冲液、洗涤液进行时效检测：控制电路3计算上一次第一气密性塞51与一号液池5闭合时（即第一感应电极53与第二感应电极52相互接触时产生的信号被控制电路3所采集到的时间作为起算时间点）到本次按下标定开关4的时间T，控制电路3把时间T与一号缓冲液6的保质期T1进行比对，以及控制电路3计算上一次第二气密性塞71与二号液池7闭合时到本次按下标定开关4的时间T’，控制电路3把时间T’与二号缓冲液8的保质期T1’进行比对，以及控制电路3计算上一次第三气密性塞91与三号液池9闭合时到本次按下标定开关4的时间T’’，控制电路3把时间T’’与洗涤液10的保质期T1’’进行比对；若时间T>保质期T1或者时间T’>保质期T1’或者时间T’’>保质期T1’’时，控制电路3指令指示装置发出警报，提示操作者更换，若时间T<保质期T1或者时间T’<保质期T1’或者时间T’’<保质期T1’’时，控制电路3还指令数显窗口2显示一号缓冲液6或二号缓冲液8或洗涤液10剩余的可使用时间（如，一号缓冲液6的保质期为100天，检测到的时间T为99天，则一号缓冲液6剩余的可使用时间就为1天）;只有当缓冲液、洗涤液无异常时，才进入下一步骤；

C）       进行一号缓冲液（一号缓冲液的pH值可为4.00）标定步骤：控制电路3指令出液阀59打开，同时，也指令进气阀54打开，空气从进气通道55进入，使一号液池5内外气压相等，一号缓冲液6通过导液管13经过均流器17流至玻璃电极22的内壁，由于均流器17的均化作用，一号缓冲液6均匀涂覆在玻璃电极22的玻璃支杆21上，经过时间t1（如3s）后，一号缓冲液6淹没玻璃电极22的球泡体19的内壁，此时，控制电路3测量出玻璃电极22的第一电位值，若数显窗口2显示的第一电位值稳定在预先设置的第一参比数值并持续时间t2（如5s）后，控制电路3把第一电位值作为一号缓冲液6的标定值，同时指令指示装置发出警报以及关闭出液阀59、进气阀54，一号缓冲液6停止流至玻璃电极22的内壁；

D）      进行洗涤步骤：三号液池9内的洗涤液10通过导液管11流至玻璃电极22的内壁，经过均流器17的均化作用，均匀涂覆在玻璃电极22的玻璃支杆21上，洗涤液10淹没玻璃电极22的球泡体19的内壁，洗涤持续时间t3（如5s）后，控制电路3测量出玻璃电极22的第三电位值，若数显窗口2显示的第三电位值稳定在预先设置的第三参比数值并持续时间t3’（如5s）后，控制电路3指令出液阀99、进气阀94关闭，洗涤液10停止流至玻璃电极22的内壁；

E）       经过时间T2（如3s）后，进行二号缓冲液（二号缓冲液的pH值可为6.86）标定步骤：控制电路3指令出液阀79打开，同时，也指令进气阀74打开，空气从进气通道75进入，使二号液池7内外气压相等，二号缓冲液8通过导液管12经过均流器17流至玻璃电极22的内壁，由于均流器17的均化作用，二号缓冲液8均匀涂覆在玻璃电极22的玻璃支杆21上，经过时间t4（如3s）后，二号缓冲液8淹没玻璃电极22的球泡体19的内壁，此时，控制电路3测量出玻璃电极22的第二电位值，若数显窗口2显示的第二电位值稳定在预先设置的第二参比数值并持续时间t5（如5s）后，控制电路3把第二电位值作为二号缓冲液8的标定值，同时，指令指示装置发出警报以及关闭出液阀79、进气阀74，二号缓冲液8停止流至玻璃电极22的内壁；

F）        标定结束，短信提示5s，指示灯2-1闪烁，倒掉烧杯中的残留液体。

实施例二 

本实施例与实施例一的区别仅在于，pH计的内壳1内没有安装三号液池9。

如图4所示，本实施例的标定方法如下： 

A）      向一号液池5内注入一号缓冲液6，向二号液池7内注入二号缓冲液8；操作者可通过控制电路3设定一号缓冲液6、二号缓冲液8的保质期；

B）       将pH计悬挂在实验台上，其下方可放置一烧杯，所述烧杯用于接盛从pH计中流下的液体，而且，烧杯内的液体并不与pH计的玻璃电极22接触。按下标定开关4，控制电路3检测液池内的缓冲液是否正常：控制电路3接收第一感应探头58、第二感应探头78的信号，若控制电路3测到一号缓冲液6的液位下降至第一感应探头58的位置或二号缓冲液8的液位下降至第二感应探头78的位置时，说明缓冲液的量不足够（少于20ml-液池容纳体积110ml，每次标定用量约在20ml左右，一次注入100ml缓冲液可以标定5次），控制电路3指令指示装置发出警报，提示操作者添加液体；同时，控制电路3还对液池内的缓冲液进行时效检测：控制电路3计算上一次第一气密性塞51与一号液池5闭合时（即第一感应电极53与第二感应电极52相互接触时产生的信号被控制电路3所采集到的时间作为起算时间点）到本次按下标定开关4的时间T，控制电路3把时间T与一号缓冲液6的保质期T1进行比对，以及控制电路3计算上一次第二气密性塞71与二号液池7闭合时到本次按下标定开关4的时间T’，控制电路3把时间T’与二号缓冲液8的保质期T1’进行比对；若时间T>保质期T1或者时间T’>保质期T1’时，控制电路3指令指示装置发出警报，提示操作者更换，若时间T<保质期T1或者时间T’<保质期T1’或者时间T’’<保质期T1’’时，控制电路3还指令数显窗口2显示一号缓冲液6或二号缓冲液8剩余的可使用时间；只有当缓冲液无异常时，才进入下一步骤；

C）       进行一号缓冲液（一号缓冲液的pH值可为4.00）标定步骤：控制电路3指令出液阀59打开，同时，也指令进气阀54打开，空气从进气通道55进入，使一号液池5内外气压相等，一号缓冲液6通过导液管13经过均流器17流至玻璃电极22的内壁，由于均流器17的均化作用，一号缓冲液6均匀涂覆在玻璃电极22的玻璃支杆21上，经过时间t1（如3s）后，一号缓冲液6淹没玻璃电极22的球泡体19的内壁，此时，控制电路3测量出玻璃电极22的第一电位值，若数显窗口2显示的第一电位值稳定在预先设置的第一参比数值并持续时间t2（如5s）后，控制电路3把第一电位值作为一号缓冲液6的标定值，同时指令指示装置发出警报以及关闭出液阀59、进气阀54，一号缓冲液6停止流至玻璃电极22的内壁；

D）      经过时间T2（如3s）后（此时间为延续中洗，效果与实施例一的洗涤步骤相同），进行二号缓冲液（二号缓冲液的pH值可为6.86）标定步骤：控制电路3指令出液阀79打开，同时，也指令进气阀74打开，空气从进气通道75进入，使二号液池7内外气压相等，二号缓冲液8通过导液管12经过均流器17流至玻璃电极22的内壁，由于均流器17的均化作用，二号缓冲液8均匀涂覆在玻璃电极22的玻璃支杆21上，经过时间t4（如3s）后，二号缓冲液8淹没玻璃电极22的球泡体19的内壁，此时，控制电路3测量出玻璃电极22的第二电位值，若数显窗口2显示的第二电位值稳定在预先设置的第二参比数值并持续时间t5（如5s）后，控制电路3把第二电位值作为二号缓冲液8的标定值，同时，指令指示装置发出警报以及关闭出液阀79、进气阀74，二号缓冲液8停止流至玻璃电极22的内壁；

E）       标定结束，短信提示5s，指示灯2-1闪烁，倒掉烧杯中的残留液体。

实施例三 

如图7和图8所示，本实施例与实施例二的区别在于，在壳体1的底部活动连接一活动烧杯25。活动烧杯25用于装盛pH计在标定过程中流下的液体，替换了实施例二中烧杯。

本实施例的标定方法与实施例二相比，在步骤C与步骤D之间增加以下步骤C1：如图8所示，控制电路3指令活动烧杯25动作，倾倒活动烧杯25内的液体，倾倒完后，如图7所示，活动烧杯25复位，使玻璃电极22的球泡体19位于活动烧杯25之中。步骤C与步骤E之间也可重复步骤C1。 

此外，由于活动烧杯25可以使玻璃电极22的球泡体19浸泡在活动烧杯25的液体之中，本实施例也可以省去均流器17。本实施例的活动烧杯25的结构及使用方法也可用于实施例一。 

实施例一、实施例二的均流器17是为了让缓冲液或洗涤液能均匀的沿玻璃支杆21表面最大面的流延，使标定数据更准确，但均流器17并不是实现本发明的必要部件。 

上述各实施例中，涉及到的时间T、时间T’、时间T’’、时间T2、时间t1、时间t2、时间t3、时间t3’、时间t4、时间t5的取值范围，都可根据实际使用情况而定，上述各实施例都不对它们进行限定。而保质期T1、保质期T1’、保质期T1’’则需要根据缓冲液、洗涤液具体的有效期而定。 

本实用新型的技术思想： 

1、通过在pH计内部依次设置3个液池（2个液池同样可以达到标定目的，），分别储存2种缓冲液及洗涤液（次洗涤液为蒸馏水，此液池及蒸馏水可以省略，2号缓冲液延迟流下3秒钟，亦可得到正确的数据。），3种溶液均通过各自导液管和玻璃电极外表面相通。如此设置，省去了重复配制2种缓冲液的繁琐工序，操作者只需要一次性注入一定量的缓冲液就可以实现多次标定；（电极校正器内部程序可驱动液池中的液位感应棒检测缓冲液在量变少到某个最小值时需要添加或者到规定使用期限之前需要更换。）

2、通过设置在pH计内部芯片的控制电路，操作者只需要按一下按键，就可以实现pH计标定的整个过程，过程均通过预先设置的程序执行：1号缓冲液的标定-（洗涤-）2号缓冲液的标定，一方面解放了双手，另一方面由于采用设定的程序，确保了标定结果数据的准确性；

3、为了进一步得到实验数据的准确性，在玻璃电极的外壁设置一个具有内环凹槽的均流器，使得缓冲液及洗涤液能够均匀涂覆玻璃电极，从而使得实验数据更加精确。

4、为进一步的解决标定过程完全解放双手和得到准确的实验数据，实施例2中，在玻璃电极下设置一连体活动小烧杯（此活动烧杯可从pH计上方便的拆卸下来清洗），在芯片程序控制下，自动倾倒上一次标定时残存液体-复位，可使整个玻璃电极球泡部分完全浸泡在缓冲液中，得到更精确的数据，也使得整个标定过程更加便捷。 

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种pH计，包括壳体、控制电路、标定开关、指示装置、玻璃电极、参比电极以及参比溶液，其特征在于，壳体内设有至少二个液池，至少二个液池中装有缓冲液；液池的底部开设有出液口，液池的顶部开设有进气口；出液口通过一导液管与玻璃电极连通，出液口处或导液管中安装有出液阀；进气口处安装有进气阀；出液阀、进气阀均与控制电路电性连接。

2.如权利要求1所述的pH计，其特征在于，进气阀通过气密性塞安装在进气口上，液池的内部空间通过气密性塞中的进气通道与进气阀连通；气密性塞的底部设有第一感应电极，液池的顶部内壁设有第二感应电极，第一感应电极、第二感应电极分别与控制电路电性连接；第一感应电极与第二感应电极相互接触。

3.如权利要求1所述的pH计，其特征在于，液池下部的内壁上安装有感应探头，感应探头与控制电路电性连接。

4.如权利要求1所述的pH计，其特征在于，导液管通过均流器与玻璃电极连通；所述均流器为漏斗，漏斗的内壁上设有至少一圈环形导流槽，漏斗的下开口与玻璃电极的内壁相连通，导液管的出口位于环形导流槽上方的漏斗内壁上。

5.如权利要求1所述的pH计，其特征在于，液池的数量为三个，其中一个液池中装有洗涤液。

6.如权利要求1所述的pH计，其特征在于，壳体的底部还活动连接一活动烧杯。

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