pH传感器的测量原理及校准

氢离子活度（α）是指测量液体中参与电化学反应的氢离子的有效浓度（C），即α(H⁺)=γ(H⁺)*C(H⁺)，其中γ是离子的活度系数。
pH传感器的测量原理是测量液体中的氢离子浓度，也就是氢离子活性，得出酸碱性数值。测量液的氢离子活性会使玻璃电极的薄膜玻璃两侧之间产生电位差。玻璃电极的薄膜玻璃内侧电位经过内部缓冲液，通过内电极导出；而接液的外侧电位经过待测液体-参比电极液接界-内部液体，通过参比电极的内部电极导出。两电极的内部电极与内部液体之间产生的电位，大体相互抵消，所以能测量薄膜玻璃两侧的电位。
pH值与氢离子活性α(H⁺)的关系如下所示：pH= -log₁₀α(H⁺)
pH传感器需要校准的原因主要因为老化和使用，电极会随着时间的推移而变换，需要定期校准以恢复最佳性能，一般有以下五中情况：
1、待测溶液的温度变化。由于溶液的pH值会随液体温度的变化而变化，如果PH计校准时的温度与待测溶液的温度相差很大，则需要根据待测溶液的温度重新校准。
2、pH电极的长期暴露。当PH计的电极暴露在空气中30min以上时，PH计的最后一次校准基本无效，需要重新校准PH电极。此外，当斜率调节器或PH计电极定位不正确时，也必须重新校准PH电极。
3、pH电极的更换。由于任何原因更换PH计电极后，必须重新校准。
4、pH电极定标点的更换。当待测溶液的pH值不在校准点之间（比如强酸pH＜2或者强碱pH大于12）且不接近pH=7时，需要根据待测溶液的pH值重新校准pH电极。
5、测量含有氟化物的溶液或较高浓度的有机溶液后，电极被氟化物或有机溶液部分老化或腐蚀，需要重新校准。
pH传感器的校准可以分为两点校准和三点校准。一般情况下，为了测量的准确性和精度，会根据待测溶液的酸碱性，对pH电极进行相应的两点校准。即当待测溶液是酸性时，pH电极在pH=6.86和pH=4.01两个pH缓冲溶液中进行校准；而当待测溶液是碱性时，pH电极在pH=6.86和pH=9.18两个pH缓冲溶液中进行校准。两点校准是，必须先校准pH=6.86这个点，再测第二点。如果对测量数据的准确性和精度具有更高要求，也可以在两个校准点中间增加一点，增加点的pH值需要包含待测溶液的pH值，即三点校准。
对于在线监测的pH传感器而言，需要测量酸碱性交叉变化的情况，所以需要在保证一定准确性和精度的前提下，尽量扩大pH电极的测量范围，所以需要对pH电极进行三点校准，在pH=4.01、pH=6.86和pH=9.18三个pH缓冲溶液中进行校准。三点校准的顺序是pH=4.01、pH=6.86、pH=9.18，先校酸后校碱。