SD34F工业在线pH/ORP计技术参数
文档版本：V3.0
编制日期：2024年6月
文档摘要
本文档为工业在线pH/ORP计产品技术白皮书（V3.0），系统阐述了该产品的技术规格、工作原理、功能特性、安装接线、维护保养及应用场景。
1.产品概述：本产品是一款用于工业过程在线监测的pH/ORP测量仪表，采用电化学传感器配合微处理器技术，实现对水溶液酸碱度（pH值）或氧化还原电位（ORP值）的连续在线测量，集信号采集、数据处理、显示输出、控制报警及远程通信于一体。
2.技术参数：pH测量范围0~14 pH，精确度±0.05 pH；ORP测量范围-1200~1200 mV，精确度±1 mV。电源AC 220V或DC 24V，额定功率≤5W。输出信号4~20 mA（最大负载500 Ω），可选配RS485（MODBUS RTU协议）。两路继电器控制输出（AC 250V/3A）。工作温度-25~75 ℃，相对湿度≤90%。仪表输入阻抗＞1×10¹² Ω。安装开孔尺寸86×86 mm，面板嵌入式安装。
3.工作原理：pH测量基于电位法原理，利用玻璃电极对氢离子活度的敏感性产生电势信号；ORP测量采用铂或金电极测量氧化还原电位。支持pH玻璃电极、pH金属锑电极、ORP电极三种模式切换。
4.功能特性：支持两点自动校准、手动/自动温度补偿（NTC10K）、高低点继电器回差控制、4~20 mA变送输出、RS485数字通信及模拟测试功能。
5.安装与接线：仪表采用86×86 mm面板开孔嵌入式安装；电极支持流通式或沉入式安装；提供完整的19端子接线定义。
6.维护保养：pH电极根据污染物类型选择对应清洗方式；ORP电极可用稀盐酸或牙膏抛光清洁；正常使用条件下电极使用寿命约一年。
7.应用范围：适用于工业废水处理、市政污水处理、化工生产、制药、食品饮料、电力、环保监测、水产养殖等领域的在线pH/ORP测量。
8.注意事项：涵盖电极预处理、校准预热、继电器外接、电缆延长限制、电磁干扰防护等关键事项。
9.常见问题处理：针对不能校准、响应慢、无控制输出、测量不准、数值跳动等常见问题提供了原因分析与处理建议。
目录
1.产品概述
1.1 文档说明
1.2 产品简介
1.3 产品型号命名规则
2.技术参数
2.1 基本测量参数
2.2 电气与通信参数
2.3 工作环境条件
2.4 机械与安装参数
2.5 电极阻抗参数
3.系统组成与工作原理
3.1 系统组成
3.2 pH测量原理
3.3 ORP测量原理
3.4 温度补偿机制
4.功能特性
4.1 测量模式
4.2 校准功能
4.3 控制输出功能
4.4 通信与变送功能
4.5 模拟测试功能
4.6 测量修正功能
5.安装与接线
5.1 仪表安装
5.2 电极安装
5.3 电气接线
6.操作说明
6.1 按键功能
6.2 菜单结构
6.3 恢复出厂设置
7.维护与保养
7.1 日常维护
7.2 pH电极保养
7.3 ORP电极保养
7.4 电极更换周期
8.应用范围
9.注意事项
10.常见问题处理
1. 产品概述
1.1 文档说明
本白皮书旨在为工业在线pH/ORP计的产品设计、技术性能、安装使用及维护保养提供全面的技术参考。文档内容基于产品实际技术规格编制，适用于选型设计、系统集成及现场运维等环节的技术人员参考使用。
文档中涉及的技术参数和功能描述均以产品实际配置为准，选配功能已在文中标注说明。
1.2 产品简介
本产品是一款用于工业过程在线监测的pH/ORP测量仪表，采用电化学传感器配合微处理器技术，实现对水溶液酸碱度（pH值）或氧化还原电位（ORP值）的连续在线测量。
仪表集成了信号采集、数据处理、显示输出、控制报警及远程通信等功能，适用于各类工业水处理及过程控制场景。产品采用中文液晶显示界面，支持阳光下可视，操作界面简洁直观。
1.3 产品型号命名规则
本产品按测量对象和配置可分为以下基本型号：
型号类别 测量对象 适用电极类型
pH型 酸碱度（pH值） pH玻璃电极
PHT型 酸碱度（pH值） pH金属锑电极
ORP型 氧化还原电位（ORP值） ORP电极（铂/金电极）
2. 技术参数
2.1 基本测量参数
参数项 pH测量 ORP测量
测量范围 0 ~ 14 pH -1200 ~ 1200 mV
分辨率 0.01 pH 1 mV
精确度 ±0.05 pH ±1 mV
稳定性 ＜0.02 pH / 24小时 ＜2 mV / 24小时
输入阻抗 ＞1×10¹² Ω ＞1×10¹² Ω
温度补偿方式 手动或自动温度补偿（NTC10K） 不适用
校准方式 两点自动校准 —
2.2 电气与通信参数
参数项 规格说明
电源 AC 220V 或 DC 24V
额定功率 ≤5 W
模拟输出信号 4 ~ 20 mA（最大负载500 Ω）
可选配输出 第二路4 ~ 20 mA（变送温度值）
数字通讯接口 RS485（选配），MODBUS RTU协议，半双工主从应答方式
开关控制输出 高点、低点两路继电器，无源干接点
继电器触点容量 AC 250V / 3A
2.3 工作环境条件
参数项 规格说明
环境温度 -25 ~ 75 ℃
空气相对湿度 ≤90%
电磁环境要求 除地球磁场外，周围无强磁场干扰
2.4 机械与安装参数
参数项 规格说明
仪表外形尺寸 96 × 96 × 97 mm（长×宽×深）
安装开孔尺寸 86 × 86 mm
安装方式 仪表柜或安装面板嵌入式安装
显示方式 中文液晶显示，阳光下可视
电极安装方式 流通式安装 / 沉入式安装（配套安装支架或流通杯）
2.5 电极阻抗参数
2.5.1 pH玻璃电极阻抗特性
pH玻璃电极的核心敏感元件为玻璃膜，其阻抗特性是影响测量精度和响应速度的关键参数。
参数项 典型数值范围 说明
玻璃膜阻抗（25℃） 10 MΩ ~ 500 MΩ 随温度降低而升高，温度每降低10℃，阻抗约增大一倍
玻璃膜阻抗（0℃） 可达 1000 MΩ 以上 低温环境下电极响应变慢属正常现象
参比电极内阻 ≤10 kΩ 远低于玻璃膜阻抗，对测量影响较小
绝缘电阻（电极杆） ≥100 MΩ 确保电极杆与测量信号之间的绝缘性能
2.5.2 仪表输入阻抗匹配
仪表输入阻抗是保证测量精度的关键指标。
1.仪表输入阻抗：＞1×10¹² Ω（即1000 GΩ）。
2.阻抗匹配要求：仪表输入阻抗应至少为电极阻抗的1000倍以上，本产品完全满足该要求，可确保信号传输过程中的衰减可忽略不计。
3.高输入阻抗的意义：pH玻璃膜产生的电势信号为高阻抗微弱信号，仪表具备极高的输入阻抗可有效避免信号衰减和测量误差。
2.5.3 电极阻抗与测量精度的关系
1.电极阻抗升高是电极老化的典型特征之一，当玻璃膜阻抗显著增大时，可能导致响应变慢、测量漂移等问题。
2.电极玻璃膜表面附着污染物（如油污、沉淀物等）会导致表面阻抗分布不均，影响测量稳定性。
3.电极电缆延长线若使用非专用低阻屏蔽线，会引入额外的分布电容和阻抗，导致信号衰减和测量误差。
2.5.4 电极阻抗的日常检查建议
1.定期使用高阻计检查电极玻璃膜阻抗，若阻抗值超出正常范围，建议进行清洗或更换电极。
2.检查电极电缆及接头的绝缘电阻，确保绝缘性能良好，防止漏电信号干扰测量。
3.在正常使用和良好保养条件下，电极一般可使用约一年左右，当电极阻抗异常升高且清洗后无法恢复时，应及时更换。
3. 系统组成与工作原理
3.1 系统组成
本产品由以下主要部件构成：
1.仪表主机：包含微处理器、显示模块、按键操作面板、信号处理电路、电源模块及输出接口。
2.pH/ORP测量电极：根据测量对象不同，可选用pH玻璃电极、pH金属锑电极或ORP电极。
3.温度传感器（选配）：NTC10K热敏电阻，用于自动温度补偿。
4.安装附件：电极安装支架或流通杯、接线端子等。
3.2 pH测量原理
pH测量基于电位法原理。pH玻璃电极对溶液中氢离子活度具有选择性响应，在玻璃膜两侧产生与溶液pH值成比例的电势差。该电势信号经仪表高输入阻抗电路采集后，由微处理器依据能斯特方程运算处理，最终转换为pH值进行显示和输出。
在25℃条件下，pH值与电极电势的理论对应关系如下：
电极电势（mV） 对应pH值 电极电势（mV） 对应pH值
414.12 0.00 -414.12 14.00
354.96 1.00 -354.96 13.00
295.80 2.00 -295.80 12.00
236.64 3.00 -236.64 11.00
177.48 4.00 -177.48 10.00
118.32 5.00 -118.32 9.00
59.16 6.00 -59.16 8.00
0.00 7.00 0.00 7.00
3.3 ORP测量原理
ORP测量采用铂或金电极作为测量电极，配合参比电极构成测量回路。当电极浸入被测溶液时，电极表面与溶液中的氧化性或还原性物质发生电子交换，产生与溶液氧化还原电位成比例的电位信号。仪表采集该信号后以mV值进行显示。
ORP值反映溶液的氧化或还原特性，数值越高表示氧化性越强，数值越低表示还原性越强。
3.4 温度补偿机制
温度对pH测量有显著影响，主要体现在以下两个方面：
1.能斯特斜率随温度变化：电极响应斜率与绝对温度成正比，需进行温度补偿以确保测量精度。
2.溶液自身pH值随温度变化：不同温度下同一溶液的pH值存在差异。
仪表提供两种温度补偿方式：
1.自动温度补偿：当电极配套温度传感器（NTC10K）时，仪表自动识别并测量温度值，实现实时温度补偿。
2.手动温度补偿：在未使用温度传感器的情况下，可通过菜单手动设置补偿温度值。
温度补偿功能仅适用于pH测量模式，ORP模式下不涉及温度补偿。
4. 功能特性
4.1 测量模式
仪表支持三种测量模式，可通过主菜单切换：
1.pH模式：使用pH玻璃电极，适用于常规水溶液pH值测量。
2.PHT模式：使用pH金属锑电极，适用于含氟化物等特殊工况下的pH测量。
3.ORP模式：使用ORP电极，适用于氧化还原电位测量。
4.2 校准功能
仪表采用两点自动校准方式对pH电极进行校准。校准操作流程如下：
1.准备标准缓冲液（推荐pH 6.86和pH 4.00，或pH 6.86和pH 9.18），并用蒸馏水清洗电极。
2.将电极浸入第一标准缓冲液（如pH 6.86），待读数稳定后确认校准。
3.取出电极清洗干净并吸干水分，浸入第二标准缓冲液（如pH 4.00），待读数稳定后确认校准。
4.校准完成后，仪表显示各校准点的实测信号电压值，供操作人员判断电极状态。
校准操作前建议将仪表通电预热30分钟至1小时，以确保测量稳定性。
校准缓冲液应使用专用标准缓冲试剂配制，使用自来水配制可能导致校准失败或校准不准确。
4.3 控制输出功能
仪表配备两路继电器，分别用于高点和低点控制，可实现加酸、加碱等过程控制。
高点控制逻辑：当测量值大于高点控制设定值时，继电器闭合；当测量值小于（高点控制值减去回差值）时，继电器断开。
低点控制逻辑：当测量值小于低点控制设定值时，继电器闭合；当测量值大于（低点控制值加上回差值）时，继电器断开。
继电器控制带有回差功能，可避免测量值在控制点附近波动时继电器频繁动作。如不需要回差功能，可将回差值设为0。
应用示例：
1.加酸控制：要求pH值大于8.00时启动加酸，降至5.00时停止。使用高点继电器，控制值设为8.00，回差值设为3.00。
2.加碱控制：要求pH值小于5.00时启动加碱，升至8.00时停止。使用低点继电器，控制值设为5.00，回差值设为3.00。
仪表内部继电器为小功率继电器，若需控制大电流高电压设备，应外接中间继电器或交流接触器。
4.4 通信与变送功能
仪表提供两种远程信号传输方式：
1.模拟信号：4 ~ 20 mA隔离输出，对应量程可通过菜单任意设置。出厂默认配置为一路4 ~ 20 mA输出，可选配第二路4 ~ 20 mA输出用于变送温度值。
2.数字通信：RS485接口（选配），采用MODBUS RTU协议，支持半双工主从应答通信。使用前需设置通信地址及相关通信参数。
4.5 模拟测试功能
仪表提供模拟测试功能，便于技术人员在调试阶段进行整体测试。模拟测试与正常测量的区别在于：正常测量时测量值来自传感器，模拟测试时测量值为手动设置。
在模拟测试模式下，仪表的所有功能单元（继电器、信号输出等）均会像正常测量时一样动作，可用于验证仪表各功能模块的工作状态。
4.6 测量修正功能
仪表提供测量修正参数，该参数值直接叠加到测量值上，用于对测量结果进行微调修正，以适应特定工况下的测量偏差校正需求。
5. 安装与接线
5.1 仪表安装
仪表采用面板嵌入式安装方式，安装步骤如下：
1.在仪表柜或安装面板上开设86 × 86 mm的方孔。
2.将仪表从正面插入安装孔。
3.使用配套固定螺丝从后方固定仪表。
5.2 电极安装
电极安装方式根据现场工况选择：
1.流通式安装：使用流通杯将电极固定于测量管路中，适用于管道在线测量。
2.沉入式安装：使用安装支架将电极浸入测量池或水箱中，适用于敞口容器测量。
安装注意事项：
1.请勿将pH电极直接投入水中，应使用配套安装支架或流通杯。
2.安装前在3/4螺纹处使用生料带做好防水密封，防止水进入电极内部造成短路。
3.如需延长电极电缆，应使用专用低阻屏蔽线，并做好接线处的密封防水处理。
4.接线时需剥除电极线中的黑色导电橡胶，防止参比线与测量线短路。
5.3 电气接线
仪表接线端子定义如下：
端子编号 功能说明 端子编号 功能说明
1 测量电极（透明线） 11 低点控制常闭端
2 空 12 低点控制公共端
3 空 13 低点控制常开端
4 参比电极（黑色线） 14 高点控制常闭端
5 温度传感器 15 高点控制公共端
6 温度传感器 16 高点控制常开端
7 RS485 B 17 电源AC 220V（L）
8 RS485 A 18 空
9 4 ~ 20 mA 负端 19 电源AC 220V（N）
10 4 ~ 20 mA 正端
6. 操作说明
6.1 按键功能
按键 功能说明
SET 进入菜单 / 确认选择
▲（上箭头） 数值增加 / 菜单上翻
▼（下箭头） 数值减小 / 菜单下翻
▶（右箭头） 参数修改时光标移位
ESC 返回上级菜单 / 退出设置
6.2 菜单结构
仪表主菜单包含以下功能项：
1.电极校准
2.高点控制
3.低点控制
4.温补设置
5.工作模式
6.变送设置
7.通讯设置
8.测量修正
9.模拟测试
10.调试工具
在测量界面下按SET键进入设置菜单，通过▲/▼键选择功能项，按SET键进入该项参数修改，按ESC键退出设置。
6.3 恢复出厂设置
如仪表参数设置混乱，可通过恢复出厂设置功能将仪表恢复至初始状态。操作方法：在主菜单中选择"调试工具"，按SET键进入，输入密码"0132"，确认后仪表自动恢复并返回主菜单。
7. 维护与保养
7.1 日常维护
为保证测量精度和仪表稳定性，建议定期执行以下维护操作：
1.定期清洗电极，去除电极表面附着物。
2.定期使用标准缓冲液对仪表进行校准。
3.检查接线端子处是否保持干燥清洁，如有沾污可用无水酒精擦拭。
4.长期停用后重新启用时，电极应在3 mol/L KCl溶液中浸泡24小时以上，并重新校准。
7.2 pH电极保养
pH电极的清洗方式根据污染物类型选择：
污染物类型 推荐清洁方式
一般污物 3% ~ 5%盐酸溶液清洗
油或脂类 丙酮或乙醇清洗
硫酸盐与碳酸盐 5% ~ 10%盐酸溶液清洗
二氧化硅或粘滞物 氢氟酸清洗
蛋白质类 盐酸溶液中浸泡数小时
使用时间较长的电极，玻璃膜可能变为半透明或附有沉积物，可用盐酸洗涤并用水冲洗。
7.3 ORP电极保养
ORP电极（铂或金电极）的保养方法如下：
1.无机物污染：浸入0.1 mol/L稀盐酸中30分钟，纯水清洗后浸入电极浸泡液6小时。
2.有机油污：用洗涤剂清洗铂或金表面，纯水清洗后浸入电极浸泡液6小时。
3.表面氧化膜：可用牙膏对铂或金表面进行抛光，纯水清洗后浸入电极浸泡液6小时。
一般情况下ORP电极无需校准，直接使用即可。若对测量结果有疑问，可配置标准液进行校验。
7.4 电极更换周期
在正常使用和良好保养条件下，电极一般可使用约一年左右。当出现以下情况时，建议更换电极：
1.电极响应明显变慢，清洗后仍无法恢复。
2.校准过程中无法达到正常校准要求。
3.玻璃膜出现明显损伤或沉积物无法清除。
4.电极阻抗异常升高且清洗后无法恢复。
8. 应用范围
本产品适用于以下工业及环保领域的在线pH/ORP测量场景：
1.工业废水处理：中和调节、排放监测等环节的pH在线测量与控制。
2.市政污水处理：生化处理、消毒等工艺段的pH监测。
3.化工生产过程：反应釜、配料槽等工艺环节的pH/ORP监控。
4.制药行业：纯化水制备、反应过程控制等。
5.食品饮料行业：清洗工艺、水质处理等。
6.电力行业：锅炉补给水处理、循环冷却水监测等。
7.环保监测：地表水、工业排放口的水质在线监测。
8.水产养殖：养殖水体pH值的日常监测。
9. 注意事项
1.电极首次使用或长期停用后，应在3 mol/L KCl溶液中浸泡24小时以上，并配合仪表校准后再投入使用。
2.测量前应将电极在蒸馏水或去离子水中洗净，并用滤纸吸干水分，防止杂质带入被测液体。
3.应避免电极长期浸泡在蒸馏水或蛋白质溶液中，并防止与有机硅油脂接触。
4.使用时间较长的电极，玻璃膜可能变为半透明或附有沉积物，可用盐酸洗涤并用水冲洗。
5.校准时建议将仪表先通电预热30分钟至1小时，以获得稳定的测量结果。
6.仪表内部继电器为小电流继电器，如需控制大电流设备，应外接中间继电器或交流接触器。
7.延长电极线需使用专用的低阻屏蔽线，不建议用户自行延长电极电缆。
8.仪表在设置菜单界面下，控制信号输出不变化，且不响应RS485通信，测量操作应在正常测量界面下进行。
9.如遇测量数值跳动不稳，应检查周围是否存在变频器等干扰设备，并采取屏蔽或远离措施。
10.本产品应在技术规格规定的环境条件下使用，超出规定范围的使用可能导致测量精度下降或设备损坏。
10. 常见问题处理
问题现象 可能原因 处理建议
仪表不能校准 标准溶液配制不正确或电极损坏 重新配制标准缓冲液，或更换电极
电极响应较慢 电极球泡被脏物遮盖 根据污染物类型按相应方法清洗；冬季低温下响应偏慢属正常现象
无控制信号输出 仪表处于设置菜单界面 检查屏幕是否处于正常测量模式，退出设置菜单
测量值不准 电极污染或老化 取出电极按说明书清洗并校准，如仍无法校正则更换电极
数值跳动不稳 周围存在变频器等干扰设备 远离干扰源或采取屏蔽措施
本文档所含技术信息仅供参考，如有变更，以实际产品为准。
