ph傳感器是用來檢測被測物中氫離子濃度并轉(zhuǎn)換成相應的可用輸出信號的傳感器，通常由化學部分和信號傳輸部分構(gòu)成。ph傳感器常用來進行對溶液、水等物質(zhì)的工業(yè)測量。
PH傳感器，可以對大型反應槽或制程管路中pH值測定；耐高溫殺菌、CIP清洗；電極長度有120、150、220、250、450mm等多種選擇。用于多種場合的PH值測量，比如：廢水污水場合PH值測量，電鍍廢水場合PH值測量，高溫場合PH值測量，發(fā)酵場合PH值測量，高壓場合PH值測量等多種場合PH值的測量。
PH傳感器特點
快速的電纜接頭，防水功能，避免安裝時出現(xiàn)電纜扭絞現(xiàn)象
壽命長，在有毒離子水溶液中性能良好
多種安裝方式，便于裝配
抗化學腐蝕能力強，整體密封，消除泄漏現(xiàn)象
PH傳感器的工作原理
PH測量屬于原電池系統(tǒng)，它的作用是使化學能轉(zhuǎn)換成電能，此電池的端電壓被稱為電極電位；此電位由兩個半電池構(gòu)成，其中一個稱為測量電極，另一個稱為參比電極；此電位遵循能斯特方程：
對于氧化還原體系：
對于金屬電極，還原態(tài)是純金屬，其活度是常數(shù)，定為1，則上式可寫作：
式中：E—電極電位
E0—電極的標準電壓
R—氣體常數(shù)（8.31439焦耳/摩爾和℃）
T—開氏絕對溫度（例：20℃=273+293開爾文）
F—法拉弟常數(shù)（96493庫化/當量）
n—被測離子的化合價（銀=1，氫=1）
aMe—離子的活度
對于PH電極。它是一支端部吹成泡狀的對于pH敏感的玻璃膜的玻璃管。管內(nèi)充填有含飽和AgCl的3mol/lkcl緩沖溶液，pH值為7。存在于玻璃膜二面的反映PH值的電位差用Ag/AgCl傳導系統(tǒng)，如第二電極，導出。PH復合電極如圖。
此電位差遵循能斯特公式：
式中R和F為常數(shù)，n為化合價，每種離子都有其固定的值。對于氫離子來講，n=1。溫度“T”做為變量，在能斯特公式中起很大作用。隨著溫度的上升，電位值將隨之增大。對于每1℃的溫度變大，將引起電位0.2mv/perpH變化。用pH值來表示，則每1℃第1pH變0.0033pH值。這也就是說：對于20~30℃之間和7pH左右的測量來講，不需要對溫度變化進行補償；而對于溫度＞30℃或＜20℃和pH值＞8pH或6pH的應用場合則必須對溫度變化進行補償。
內(nèi)參比電極的電位是恒定不變的，它與待測試液中的H+活度（pH）無關，pH玻璃電極之所以能作為H+的指示電極，其主要作用體現(xiàn)在玻璃膜上。當玻璃電極浸入被測溶液時，玻璃膜處于內(nèi)部溶液（αH+，內(nèi)）和待測溶液（αH+，試）之間，這時跨越玻璃膜產(chǎn)生一電位差ΔEM（這種電位差稱為膜電位，下節(jié)討論），它與氫離子活度之間的關系符合能斯特公式：
當
時，
。但實際上
，跨越玻璃膜仍有一定的電位差，這種電位差稱為不對稱電位（ΔE不對稱），它是由玻璃膜內(nèi)外表面情況不完全相同而產(chǎn)生的。此式表明玻璃電極ΔEM與pH成正比。因此，可作為測量pH的指示電極。
膜電位理論：
用離子選擇性電極測定有關離子，一般都是基于內(nèi)部溶液與外部溶液之間產(chǎn)生的電位差，即所謂膜電位。膜電位的產(chǎn)生是由于溶液中的離子與電極膜上的離子發(fā)生了交換作用的結(jié)果。以玻璃電極為例來說明。其要點如下：
玻璃電極在使用前要在純水中浸泡，離子交換理論認為，當玻璃電極浸入水溶液中時，玻璃表面會吸水而使玻璃溶脹，在它的表面形成溶脹的硅酸層（水化層），這種水化層的是逐漸形成的，只有當玻璃膜浸泡24小時以上后，才能完全形成并趨于穩(wěn)定。其厚度很?。s為玻璃膜厚度的1/1000）。同樣，膜內(nèi)表面與內(nèi)參比溶液接觸，亦已形成水化層。在水化層形成的過程中，伴隨著水溶液中H+與玻璃種Na+的交換作用（Ca2+結(jié)合牢固不易交換），此交換反應可表示如下：
浸泡好的玻璃膜在膜與溶液的界面上存在如下離解平衡：
若內(nèi)部溶液和外部溶液的pH不同，則膜內(nèi)、外固液界面上電荷分布不同，這樣跨越膜的兩側(cè)界面就有一個電勢差，即膜電位。
當浸泡好的玻璃膜進入待測試液時，膜外層的水化層與試液接觸，由于H+活度變化，將使上式離解平衡發(fā)生移動，此時，就可能有額外的H+由溶液進入水化層，或有水化層轉(zhuǎn)入溶液，因而膜外層的固液界面上電荷分布不同，跨越膜的兩側(cè)界面的電勢差發(fā)生改變，這個改變與試液中的［H+］有關。
玻璃電極的構(gòu)造如下圖
pH傳感器的使用方法
在使用時，通常先將PH傳感器加上不銹鋼保護套，再插入發(fā)酵罐中。大多數(shù)PH傳感器都具有溫度補償系統(tǒng)。由于電極內(nèi)容物會隨使用時間或高溫滅菌而不斷變化，因而在每批發(fā)酵滅菌操作前均需進行標定，即用標準的PH緩沖液校準。通常PH傳感器的測定范圍是0～14，精度達±（0.05～0.1），響應時間為數(shù)秒至數(shù)十秒，靈敏度為0.1。
⑴校準
必須在使用前對傳感器進行校準，這是對發(fā)酵罐進行滅菌的最后一步操作。傳感器的校準在發(fā)酵罐外進行，將PH電極浸沒到含一種或多種標準緩沖液的適當容器中進行校準。這些操作最好均在發(fā)酵罐運行溫度下進行。PH電極需與發(fā)酵過程中使用的PH計相連接，PH計的校準裝置可按常規(guī)的PH計校準步驟來調(diào)整。由于發(fā)酵過程中重新校準的時分困難或者不可能，最好能固定PH計的校準控制，以避免實驗中的偶發(fā)性偏移，許多商業(yè)性的儀表都提供一些固定螺絲。
⑵ 滅菌
校準以后，應該將傳感器插入到發(fā)酵罐中并進行密封。在發(fā)酵罐滅菌時，一般將PH計的連接物移開（采用高壓滅菌鍋滅菌時），滅菌后重新連接，PH傳感器開始工作。也有實驗操作人員用酒精對PH傳感器單獨消毒（即不放入滅菌鍋），主要是為了延長傳感器的使用壽命。然后需將傳感器立即插入且密封在罐內(nèi)。
必須指出，這一過程可能染菌。盡管有些報道稱在研究中規(guī)則地使用這一步驟沒有問題。具體方法如下：放好傳感器，加上一個合適的配件以使PH探頭易于由發(fā)酵罐頂盤進行安裝，然后將其在無水酒精中至少放置lh。探頭和配件必須是很干凈的，探頭的浸沒位置應高于配件。最后應迅速地將傳感器轉(zhuǎn)移到預先滅好菌的發(fā)酵罐中，其已與空氣供應系統(tǒng)相連，而且其中的空氣已開始流動。
⑶ 校準的檢查
在滅菌或使用過程中，很可能會使校準發(fā)生偏移。對于狀況良好的傳感器，這種偏移不會超過0.2個單位。但一些研究人員仍建議在發(fā)酵罐滅菌以后進行校準或者再校準。目前已有適用于較大發(fā)酵罐的這種系統(tǒng)，可以完全無菌地取出傳感器，再將其部分地插入校準緩沖液中進行校準。
在實驗室規(guī)模下，有必要將傳感器完全移出，利用前述的化學處理方法來進行再消毒。在實驗室中檢查一個可疑校準的較好方法是對發(fā)酵液進行無菌取樣，在發(fā)酵罐外測量其PH值盡快進行檢測、讀數(shù)。因為細胞在不斷變化的條件下（例如在連續(xù)培養(yǎng)中氧和基質(zhì)的消耗）進行連續(xù)代謝，如果培養(yǎng)基的緩沖性能較差，PH在幾分鐘內(nèi)即可發(fā)生顯著變化，從而無法正確檢查傳感器的校準。