德国E+H数字式pH电极工作原理

德国E+H数字式pH电极

Memosens CPS11E

Memosens 2.0 pH电极适用于过程、水和污水行业中的标准应用场合

应用领域

Memosens CPS11E全能型数字pH电极在稳定工况条件下可靠测量， 即使在pH范围或在危险场合中，测量也不受影响。pH电极采用Memosens 2.0数字技术，具有良好的防潮性能，支持实验室标定，提高了过程安全性，操作使用更加便捷。扩展存储单元中保存标定参数和过程参数，是预维护策略实施的有力支持。Memosens CPS11E电有长使用寿命，维护工作量低，性价比非常高。

长期监测工况稳定的工艺过程：

- 化工行业

- 纸浆和造纸行业

- 电厂（例如洗烟塔、锅炉给水）

- 垃圾处理厂

水和污水处理：

- 饮用水

- 冷却水

- 井水

- 污水处理厂

德国E+H数字式pH电极通过ATEX、IECEx、CSA C/US、NEPSI、Japan、INMETRO认证，可以在防爆0区、1区和2区中使用。

优势

支持IIoT工业物联网： Memosens 2.0支持扩展存储单元，保存标定参数和过程参数，更好地进行趋势识别，为未来实施预维护和改进IIoT工业物联网服务提供基础。

低使用成本：支持实验室标定，现场在线快速更换电极，尽可能缩短生产停机时间，电极使用寿命更长。

坚固耐用、低维护需求的电极：长毒性扩散路径或经优化的离子捕捉阱，避免参考电极毒性扩散。大面积抗污型PTFE隔膜，避免被介质污染。

玻璃电极可以在整个pH测量范围内，过程绝压不超过17 bar (246.5 psi)的条件下测量。在含介质中测量时候可选F型玻璃电极，例如在半导体生产中的蚀刻槽。

改进的可选盐桥功能，确保在低电导率应用场合中能够可靠测量，例如测量锅炉给水。

E+H数字式pH电极采用非接触式感应信号传输方式，具有高过程信号完整性。

数字pH电极工作原理

核心：电化学电位法（能斯特原理）非接触感应数字化传输；电化学传感部分和模拟 pH 电极一致，区别在信号变送、通信方式

电化学测量核心（玻璃膜型，主流 ）

pH 敏感玻璃球泡：特殊锂玻璃膜，浸入液体时，氢离子会在玻璃膜表面发生离子交换，膜内外形成氢离子浓度差 → 产生电位（测量电位 E₁）恩德斯豪斯

内置 Ag/AgCl 参比系统：提供稳定不变的参考电位，通过液接界（陶瓷 / PTFE 环孔）和被测溶液连通，形成完整电化学回路

E+H数字式pH电极电位差 ΔE = E₁ − E₂，由能斯特方程把电位换算成：

\(pH=pH_0-\frac{\Delta E}\)

R 气体常数、T 绝对温度、F 法拉第常数；内置 NTC 热敏电阻同步测温度，自动温度补偿（非常关键）简单理解：H⁺越多（酸性越强），玻璃膜电位越高；H⁺越少（碱性越强）电位越低。

补充：ISFET 型号（CPS47E 无玻璃）不用玻璃泡，是离子场效应管，H⁺吸附在栅极改变沟道电流，同样电位法原理，适合怕碎场景恩德斯豪斯

数字化（E+H，数字电极和模拟最大差别）

模拟电极：微弱 mV 小信号直接通过线缆传给变送器，极易受干扰、受潮、长线漂移。

数字电极：电极头部内置微电路芯片

E+H数字式pH电极前端采集 mV 电位、NTC 温度、玻璃膜阻抗、参比阻抗；

在电极内部完成 A/D 转换、数字化、数据打包；

非接触感应耦合（电感式），无线触点把数字信号传给变送器（CYK10/CYK20 电缆），没有裸露电触点，不怕潮湿、冷凝、进水腐蚀

电极芯片本地存储：标定斜率、零点、序列号、校准时间、运行时长、诊断数据

优势：可以实验室提前标定，现场直接插拔更换**，换电极不用重新校准；变送器读到的是数字报文，不是微弱 mV，抗干扰强；可上传膜阻抗、参比阻抗，做预测性维护（判断结垢、老化、玻璃破损）

E+H数字式pH电极整套系统数据流

玻璃膜 & 参比 → 微弱 mV 信号 + NTC 温度 → 电极内 ADC → 数字信号 → 感应耦合传输 → Liquiline 变送器（CM42/CM44 等）→ 二次计算、输出 4-20mA/Modbus/HART

诊断原理

电极持续监测两个关键阻抗：

玻璃膜阻抗：变大 = 结垢、老化、玻璃裂纹；

参比回路阻抗：变大 = 液接界堵塞、参比中毒、电解液耗尽；

变送器直接报故障，提前维护，而不是等到 pH 飘了才发现