一、輸入阻抗

用pH計測量溶液的酸度時，玻璃電極和甘汞電極在溶液中組成了化學(xué)原電池。它具有電動勢E和內(nèi)阻r。因此，pH計的輸入阻抗和原電池的內(nèi)阻就可以等效。

E表示原電池的電動勢，它的數(shù)值同被測溶液pH值等有關(guān)；r表示原電池的內(nèi)阻，它由3部分組成，主要由pH計玻璃電極的內(nèi)阻(108Ω左右)所決定；甘汞電極的內(nèi)阻為104Ω左右；被測溶液的內(nèi)阻為(103～105)Ω。R表示pH計的輸入阻抗，它是pH計輸入端各部分元器件電阻的并聯(lián)值。

原電池內(nèi)阻r同輸入阻抗R是串聯(lián)關(guān)系。根據(jù)串聯(lián)電阻分壓原理可知，當(dāng)原電池內(nèi)阻r為109Ω時，pH計的輸入阻抗應(yīng)比原電池內(nèi)阻大1000倍以上，也就是在1012Ω以上。因此，就能忽略原電池r上壓降的影響，使得進(jìn)入pH計輸入端的電壓接近原電池電動勢。

當(dāng)pH計的輸入阻抗不夠大時如果其輸入阻抗同原電池內(nèi)阻相等，原電池中就會有一半壓降降在內(nèi)阻上pH計上顯示的數(shù)值僅為原電池電動勢的一半。即使pH計輸入阻抗比原電池內(nèi)阻大一到兩個數(shù)量級計在測量時也還會出現(xiàn)不穩(wěn)的現(xiàn)象。這是因為pH計的輸入阻抗和原電池的內(nèi)阻并非都是一個完全穩(wěn)定的常數(shù)，它們是隨著環(huán)境溫度和濕度等變化的。

所謂pH計的輸入阻抗，就是從pH計的兩個輸入端看進(jìn)去所呈現(xiàn)的阻抗。計的輸入阻抗不僅與其輸入端高阻抗管有關(guān)，還與輸入端的讀數(shù)開關(guān)、玻璃電極插孔、輸入屏蔽線的絕緣電阻和輸入端濾波電容漏電阻有關(guān)。因為從原理上說，它們的絕緣電阻都與輸入端高阻抗管是并聯(lián)關(guān)系。如讀數(shù)開關(guān)和玻璃電極插孔都安裝在pH計的機殼中，它們和機殼之間都有一個漏電阻。電極上的電壓信號是通過屏蔽線進(jìn)入到高阻抗管的輸入端的，輸入端濾波電容也是接地的。因此。它們的絕緣電阻或漏電阻起碼要比高阻抗管的阻抗大兩個數(shù)量級以上。如果上述元器件中有一個絕緣電阻達(dá)不到要求，就會影響pH計的輸入阻抗。如果上述元器件受污染，就要進(jìn)行清洗。清洗溶劑應(yīng)用乙醚而不是乙醇，清洗后要用電吹風(fēng)將它們烘干，通過清洗后的元器件絕緣電阻一般都能達(dá)到要求。

二、pH計輸入阻抗的測量方法

pH計的輸入阻抗無法直接測量，可用間接測量法得到。

R取1000MΩ從電位差計向pH計輸入電壓E0在開關(guān)K接通(R短路)的情況下，用pH計測得的毫伏值為E0；再斷開開關(guān)K，R接通pH計測得的毫伏值為Ei，則可得到下列公式：

Ei=(Ri×E0)/(R Ri)(1)

式中：Ri——pH計的輸入電阻。

由式(1)可得到

Ri=(R×Ei)/(E0-Ei)(2)

三、計算實例

選一臺0.01級pH計，按圖2所示接線。R取1000MΩ，從電位差計向pH計輸入電壓300mV，在開關(guān)K接通(R短路)的情況下，pH計的示值為300.0mV；再斷開開關(guān)K(R接通)，pH計的示值為299.8mV。將測得的數(shù)據(jù)代入式(2)，可得

Ri=(R×Ei)/(E0-Ei)，Ri=1.50×1012Ω