pH 프로브라고도 불리는 pH 센서는 유체 내 수소 이온의 농도를 측정하여 산도 또는 알칼리도를 확인하는 데 사용됩니다. pH 척도의 범위는 0~14이며, pH 측정값이 7이면 중성 용액입니다. 판독값이 pH 7 미만이면 산성이며 pH 7을 초과하면 염기성입니다. 

pH 센서는 pH에 민감한 전극과 안정적인 중성 전해질 용액에 매달린 금속 와이어로 구성된 기준 전극을 갖추고 있습니다. 기준 전극은 일정한 기준 전압을 유지하고 기준 정션이라고 불리는 작은 다공성 개구부를 통해 기준 용액에서 공정 용액으로 소수의 이온이 흐르도록 하여 pH 민감성 전극으로 전기 회로를 완성합니다. pH 민감성 전극의 끝에는 pH 민감성 유리로 만들어진 작은 구체가 있습니다. 구체 전체의 전기 전압은 주변 공정 유체의 수소 이온 농도에 따라 변합니다.

유리 구체 내부보다 외부의 수소 이온 농도가 더 높으면 양의 전압이 발생하고, 공정이 산성임을 나타냅니다. 유리 구체 내부보다 외부의 수소 이온 농도가 더 낮으면 음의 전압이 발생하고, 공정이 염기성임을 나타냅니다. 유리 구체 내부와 외부의 수소 이온 농도가 동일하면 전압은 0이며, 공정이 중성 pH 7에 있음을 나타냅니다. 

2점 버퍼 교정이 pH 센서로 정확하게 측정할 수 있는 가장 좋은 방법입니다. 2점 교정 중에 트랜스미터는 기울기 및 제로 오프셋의 새 값을 계산합니다. 교정하려면 pH 센서를 첫 번째 완충 용액에 담급니다. pH 센서를 버퍼 온도에 맞게 조절하고(완충 용액과 센서 온도 간 온도 차이로 인한 오류를 피하기 위함) 판독값이 안정화될 때까지 기다립니다. 트랜스미터가 첫 번째 버퍼를 확인하면 센서 팁에 소량의 두 번째 버퍼 용액을 부어 센서에서 버퍼 용액을 씻어냅니다. 그런 다음 센서를 두 번째 완충 용액에 담가 공정을 반복합니다. 트랜스미터가 두 가지 버퍼 용액을 모두 확인하면 새로운 pH 센서 기울기가 설정됩니다.

공정 유체 내의 온도 변화는 pH 판독값의 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 용액의 pH 레벨은 온도에 반비례합니다. 용액 내 온도가 상승하면 pH 레벨이 감소하여 용액이 더욱 산성이 됩니다. 모든 Rosemount pH 센서에는 온도 변동에 맞게 조절할 수 있는 온도 요소가 있습니다.

예, 많은 pH 센서는 레독스(redox) 전위라고도 하는 산화 환원 전위(ORP)를 측정할 수 있습니다. pH 센서는 수소 이온의 활성에 기반하여 용액의 산도 또는 알칼리도를 측정하는 반면, ORP 센서는 용액 내 산화제와 환원제의 활성에 기반하여 용액의 산화 환원 전위를 측정합니다.

Emerson pH 센서는 다양한 산업 분야에 쓰입니다. 예를 들어, 석유 및 가스 산업은 pH 측정을 통해 원유 증류 정제, 테일가스 정화 및 산성수 스트리핑을 수행할 수 있습니다. 화학 산업 분야에서는 pH를 측정하여 염화 알칼리 공정, 황산 생산 등을 수행합니다. 폐수 산업에서는 담수화 및 정수에 pH를 사용합니다. 더 많은 예와 심층적인 용도에 대해서는 아래의 pH 센서 응용 분야를 참조하십시오.

대부분의 pH 센서는 일회용이지만 Rosemount 3300/3400/3500 pH 센서를 비롯한 일부 센서는 재구성하여 재사용할 수 있습니다. 이러한 pH 센서를 사용하면 기준 전해질 및 기준 정션을 교체하여 센서를 재사용할 수 있습니다. 일부 공정은 pH 유리를 코팅 할 수 있습니다. 이러한 경우 개폐식 프로브를 사용하면 다시 삽입하기 전에 센서를 쉽게 청소하고 재교정할 수 있습니다.

모든 응용 분야에는 각기 다른 고유한 요구 사항 및 과제가 있습니다. Emerson은 화학, 석유 및 가스, 폐수 등 다양한 산업에서 작동하는 pH 센서를 제공합니다. Emerson은 고온, 더러운 공정 유체, 고위험 화학 물질 또는 기타 고유한 응용 분야에 필요한 pH 센서 솔루션을 보유하고 있습니다.

pH 센서는 케이블을 통해 액체 분석기라고도 불리는 액체 분석 트랜스미터에 연결됩니다. 트랜스미터는 pH 센서로부터 원시 전압 신호를 수신한 다음 해당 신호를 변환하여 pH 판독값을 표시합니다.

pH 센서의 수명은 용도에 따라 달라집니다. pH 센서를 정수와 같은 일반 용도로 사용하는 경우 최대 2년까지 사용할 수 있습니다. 고온 또는 고위험 화학적 용도로 사용하는 경우 최대 6개월 동안만 사용할 수 있습니다.