PHS-3E型pH计的日常维护和故障分析

孙亚丽，田世芹，刘 非

(滨州市气象局，滨州 256612)

0 引言

酸雨观测是气象部门观测业务的一个重要组成部分，各站积累的酸雨观测资料为研究酸雨的长期趋势和时空分布提供了科学依据[1]。目前山东省要求所有台站均使用雷磁PHS-3E型pH计测量酸雨pH值。文章对该型号仪器如何做好其日常维护和常见故障的排除，总结了一些经验，以供业务人员参考。

1 雷磁PHS-3E型pH计的日常维护

1.1 工作原理

雷磁PHS-3E型pH计由主机箱、键盘、大屏幕LCD液晶显示屏、多功能电极架、E-301型pH复合电极和电源开关等组成[2]。它采用电位法测量pH值。电位法是利用玻璃电极对水溶液中氢离子浓度变化的选择性响应，与参比电极一起在溶液中组合形成“化学电池”，通过对其电动势变化的测量来确定溶液的pH值。

1.2 工作环境

雷磁PHS-3E型pH计正常使用和储存仪器所需的环境温度为5～40 ℃，相对湿度不超过85%；需要稳定的电源，除地球磁场外无其他磁场干扰，周围没有振动和腐蚀性气体。

仪器操作环境应保持清洁，实验仪器应放置整齐。实验室台面需干燥和卫生，防止水样样品被人为污染。实验室内严禁吸烟，不能将食物或其他无关物品等带入实验室[3]，并注意防火安全。

酸雨观测人员要有严肃认真的工作态度、精心细致的工作作风、整齐清洁的实验习惯。观测员进入实验室穿专用工作服，工作前后及时洗手。操作时注意自身安全，做到不将化学试剂溶液喷溅到身体及仪器设备和工作台面上[4]。

使用前要确保仪器安装正确，接地良好，电源和电极的连接要牢固可靠，谨防被腐蚀性气体污染。

操作结束，需及时断开电源，并将短路插头插入插座，以免灰尘和水汽进入；仪器长时间不使用时，应用干净的抹布或专用布套罩起来，以免灰尘侵入仪器内部。

1.3 测量时的注意事项

每次启动设备前需检查电源是否连接牢固，注意检查复合电极内部及电极保护帽内是否有足够的保护液。测量时，必须按照规范和台站规定的测量步骤进行，测量动作应轻而稳。电极的引入导线应保持静止，否则会引起测量不稳定。

预热完毕后，仪器每次使用前均需要对电极进行标定。雷磁PHS-3E型pH计具有自动识别标准缓冲溶液的能力，可以快速自动识别4.00 pH、6.86 pH、9.18 pH标液，因此对于此3种标液，观测员按“定位”键或者“斜率”键后，可直接按“确定”键完成校准，无需调整数据。

标定有一点标定和二点标定两种方法。文章使用二点标定法。标定时，须按照“先定位、后斜率”的顺序。一般用中性标液标定位，但用何种标液标斜率，应根据各台站降水pH值历年出现的范围，选用接近该范围的标液进行斜率标定。有时pH读数不稳定，除仪器自身原因外，可能是由于校准方式有误所造成。此时可以反复采取二点标定的方法，使仪器达到最佳状态。

pH计的测量准确度会随着时间和使用次数产生示值漂移现象，台站应每年定期到有相关检定资质的部门进行检定，确保仪器正常运行。

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1.4 复合电极的使用维护

复合电极是该型号pH计的重要组成部件，它的正常与否直接关系到测量数据的准确性，日常操作维护时应做如下注意。

首先，复合电极出厂满2 a或使用达到1 a时应及时报废[5]。其次，在使用复合电极前，应检查电极的敏感玻璃球泡。正常情况下，电极应透明，无裂纹；球体应充满溶液，无气泡，否则会影响测量准确度，若有气泡，应像甩体温计一样清除内部气泡。因玻璃球泡非常薄，任何破损都会使电极失效。当确定一切正常时，取下电极保护套，操作时避免敏感的电极玻璃球泡与硬物接触，并避免其长期浸泡在蒸馏水、蛋白质溶液和酸性氟化物中。

使用时，应拆除复合电极顶端的橡皮塞；电极内部填充液高度一般在2/3处，若填充液太少，应加入饱和氯化钾的外参比补充溶液。清洗电极后，请勿用滤纸擦拭玻璃膜，应用滤纸吸干水分，防止交叉污染和损坏玻璃膜。另外，复合电极的引出端必须保持清洁干燥，防止输出两端短路，否则将导致测量失准或失效。

在测量结束时，应及时装上电极保护，并在电极套内放置少量外部参考补充液，使电极气泡保持湿润。如果复合电极长时间不用(两周以上)，当再次使用前，应将电极的测量端浸在3 mol/L的氯化钾溶液中活化2 h以上，方可使用，否则会引起电位漂移。

最后，复合电极最常见的问题是外部参比电极液体边界堵塞，应注意及时清洗，否则容易产生数据误差[6，7]。

2 雷磁PHS-3E型pH计的常见故障排除

2.1 开机异常

接通电源后，如果显示屏不亮，检查电源是否有电压输出。开机后，当显示屏显示“Err”字样，判断存储芯片可能存在问题，仪器自检时出现这种情况，需要观测员关机等待，然后再开机。反复操作几次后，一般会自动通过仪器自检。如果问题一直不能得到解决，需及时联系专业维修人员。

开机后，若显示屏mV区显示“Err”字样，温度却显示正常，则可能是输入电位超出测量范围，观测员可以将随机短路插头插入电极插座。

2.2 测量异常

在测量状态下，若观测员按下“pH/mV”键，却无法正常切换到pH测量状态，则可能是pH测量范围超出了±20.00pH，此时需要减小输入信号，或者将机器配备的短路插头插入电极插口进行检查。

在测量状态下，如果出现读数不准的现象，通常是电极被钝化所导致。此时，应将电极测量端浸泡在浓度为4%的氢氟酸中3～5 s，然后用蒸馏水冲洗，最后浸泡在浓度为0.1 mol/l的盐酸溶液中，使其恢复如新。

2.3 其他故障

校准仪器时，如果定位和斜率无法校准到标准缓冲溶液的数值，且数值不断跳变，可能由以下几种原因造成：1)复合电极内有气泡；2)复合电极老化；3)pH计内部电位器损坏。业务人员可通过甩电极去气泡或更换电极等方法处理。

3 结束语

文章介绍了酸雨观测工作中积累的一些经验。除仪器自身可能出现的各种故障外，观测员日常操作和维护不当也是引起故障的重要原因，因此要求观测员在日常的工作中，严格按照规范规定，认真总结经验教训，积累更多的故障处理方法，从而保证酸雨观测工作的顺利进行。