PHS-3E型pH計的日常維護和故障分析

孫亞麗，田世芹，劉 非

(濱州市氣象局，濱州 256612)

0 引言

酸雨觀測是氣象部門觀測業務的一個重要組成部分，各站積累的酸雨觀測資料為研究酸雨的長期趨勢和時空分布提供了科學依據[1]。目前山東省要求所有臺站均使用雷磁PHS-3E型pH計測量酸雨pH值。文章對該型號儀器如何做好其日常維護和常見故障的排除，總結了一些經驗，以供業務人員參考。

1 雷磁PHS-3E型pH計的日常維護

1.1 工作原理

雷磁PHS-3E型pH計由主機箱、鍵盤、大屏幕LCD液晶顯示屏、多功能電極架、E-301型pH復合電極和電源開關等組成[2]。它采用電位法測量pH值。電位法是利用玻璃電極對水溶液中氫離子濃度變化的選擇性響應，與參比電極一起在溶液中組合形成“化學電池”，通過對其電動勢變化的測量來確定溶液的pH值。

1.2 工作環境

雷磁PHS-3E型pH計正常使用和儲存儀器所需的環境溫度為5～40 ℃，相對濕度不超過85%；需要穩定的電源，除地球磁場外無其他磁場干擾，周圍沒有振動和腐蝕性氣體。

儀器操作環境應保持清潔，實驗儀器應放置整齊。實驗室臺面需干燥和衛生，防止水樣樣品被人為污染。實驗室內嚴禁吸煙，不能將食物或其他無關物品等帶入實驗室[3]，并注意防火安全。

酸雨觀測人員要有嚴肅認真的工作態度、精心細致的工作作風、整齊清潔的實驗習慣。觀測員進入實驗室穿專用工作服，工作前后及時洗手。操作時注意自身安全，做到不將化學試劑溶液噴濺到身體及儀器設備和工作臺面上[4]。

使用前要確保儀器安裝正確，接地良好，電源和電極的連接要牢固可靠，謹防被腐蝕性氣體污染。

操作結束，需及時斷開電源，并將短路插頭插入插座，以免灰塵和水汽進入；儀器長時間不使用時，應用干凈的抹布或專用布套罩起來，以免灰塵侵入儀器內部。

1.3 測量時的注意事項

每次啟動設備前需檢查電源是否連接牢固，注意檢查復合電極內部及電極保護帽內是否有足夠的保護液。測量時，必須按照規范和臺站規定的測量步驟進行，測量動作應輕而穩。電極的引入導線應保持靜止，否則會引起測量不穩定。

預熱完畢后，儀器每次使用前均需要對電極進行標定。雷磁PHS-3E型pH計具有自動識別標準緩沖溶液的能力，可以快速自動識別4.00 pH、6.86 pH、9.18 pH標液，因此對于此3種標液，觀測員按“定位”鍵或者“斜率”鍵后，可直接按“確定”鍵完成校準，無需調整數據。

標定有一點標定和二點標定兩種方法。文章使用二點標定法。標定時，須按照“先定位、后斜率”的順序。一般用中性標液標定位，但用何種標液標斜率，應根據各臺站降水pH值歷年出現的范圍，選用接近該范圍的標液進行斜率標定。有時pH讀數不穩定，除儀器自身原因外，可能是由于校準方式有誤所造成。此時可以反復采取二點標定的方法，使儀器達到最佳狀態。

pH計的測量準確度會隨著時間和使用次數產生示值漂移現象，臺站應每年定期到有相關檢定資質的部門進行檢定，確保儀器正常運行。

城市開發建設項目棄土存放和清運調配管理方案的概論…………………………………………………… 曹文昌（11-237）

1.4 復合電極的使用維護

復合電極是該型號pH計的重要組成部件，它的正常與否直接關系到測量數據的準確性，日常操作維護時應做如下注意。

首先，復合電極出廠滿2 a或使用達到1 a時應及時報廢[5]。其次，在使用復合電極前，應檢查電極的敏感玻璃球泡。正常情況下，電極應透明，無裂紋；球體應充滿溶液，無氣泡，否則會影響測量準確度，若有氣泡，應像甩體溫計一樣清除內部氣泡。因玻璃球泡非常薄，任何破損都會使電極失效。當確定一切正常時，取下電極保護套，操作時避免敏感的電極玻璃球泡與硬物接觸，并避免其長期浸泡在蒸餾水、蛋白質溶液和酸性氟化物中。

使用時，應拆除復合電極頂端的橡皮塞；電極內部填充液高度一般在2/3處，若填充液太少，應加入飽和氯化鉀的外參比補充溶液。清洗電極后，請勿用濾紙擦拭玻璃膜，應用濾紙吸干水分，防止交叉污染和損壞玻璃膜。另外，復合電極的引出端必須保持清潔干燥，防止輸出兩端短路，否則將導致測量失準或失效。

在測量結束時，應及時裝上電極保護，并在電極套內放置少量外部參考補充液，使電極氣泡保持濕潤。如果復合電極長時間不用(兩周以上)，當再次使用前，應將電極的測量端浸在3 mol/L的氯化鉀溶液中活化2 h以上，方可使用，否則會引起電位漂移。

最后，復合電極最常見的問題是外部參比電極液體邊界堵塞，應注意及時清洗，否則容易產生數據誤差[6，7]。

2 雷磁PHS-3E型pH計的常見故障排除

2.1 開機異常

接通電源后，如果顯示屏不亮，檢查電源是否有電壓輸出。開機后，當顯示屏顯示“Err”字樣，判斷存儲芯片可能存在問題，儀器自檢時出現這種情況，需要觀測員關機等待，然后再開機。反復操作幾次后，一般會自動通過儀器自檢。如果問題一直不能得到解決，需及時聯系專業維修人員。

開機后，若顯示屏mV區顯示“Err”字樣，溫度卻顯示正常，則可能是輸入電位超出測量范圍，觀測員可以將隨機短路插頭插入電極插座。

2.2 測量異常

在測量狀態下，若觀測員按下“pH/mV”鍵，卻無法正常切換到pH測量狀態，則可能是pH測量范圍超出了±20.00pH，此時需要減小輸入信號，或者將機器配備的短路插頭插入電極插口進行檢查。

在測量狀態下，如果出現讀數不準的現象，通常是電極被鈍化所導致。此時，應將電極測量端浸泡在濃度為4%的氫氟酸中3～5 s，然后用蒸餾水沖洗，最后浸泡在濃度為0.1 mol/l的鹽酸溶液中，使其恢復如新。

2.3 其他故障

校準儀器時，如果定位和斜率無法校準到標準緩沖溶液的數值，且數值不斷跳變，可能由以下幾種原因造成：1)復合電極內有氣泡；2)復合電極老化；3)pH計內部電位器損壞。業務人員可通過甩電極去氣泡或更換電極等方法處理。

3 結束語

文章介紹了酸雨觀測工作中積累的一些經驗。除儀器自身可能出現的各種故障外，觀測員日常操作和維護不當也是引起故障的重要原因，因此要求觀測員在日常的工作中，嚴格按照規范規定，認真總結經驗教訓，積累更多的故障處理方法，從而保證酸雨觀測工作的順利進行。