Emerson 5081-P Manuel D’Utilisation

term in equation 4 to the voltage is also shown. The liquid

junction potentials in the buffers are assumed to be equal

and are exaggerated for clarity.
If the liquid junction potential in the sample differs from the

buffers,  a  measurement  error  results.  Figure  13-8  illus-

trates how the error comes about. Assume the true pH of

the sample is pH

s

and the cell voltage is E

s

. The point (pH

s

,

E

s

) is shown on the graph. If the liquid junction potential in

the sample were equal to the value in the buffers, the point

would lie on the line. However, the liquid junction potential

in the sample is greater, so the point E

s

lies above the cal-

ibration line. Therefore, when the cell voltage is converted

to pH, the result is greater than the true pH by the amount

shown.
A  typical  mismatch  between  liquid  junction  potentials  in

buffer and sample is 2-3 mV, which is equivalent to an error

of about ±0.02 pH units. The mismatch produces a funda-

mental  error  in  pH  determinations  using  a  cell  with  liquid

junction.

Sensor diagnostics alert the user to problems with the sen-

sor or to actual sensor failures. The two sensor diagnostics

are reference impedance and glass impedance.
The major contributor to reference impedance is the resist-

ance across the liquid junction plug. In a properly function-

ing electrode, the resistance of the liquid junction should be

no  more  than  several  hundred  kilohms.  If  the  junction  is

plugged or if the filling solution or gel is depleted, the resist-

ance  increases.  A  high  reference  impedance  may  also

mean the sensor is not immersed in the process stream.
Glass impedance refers to the impedance of the pH-sensi-

tive  glass  membrane.  The  impedance  of  the  glass  mem-

brane is a strong function of temperature. As temperature

increases,  the  impedance  decreases.  For  a  change  in

glass  impedance  to  have  any  meaning,  the  impedance

measurement  must  be  corrected  to  a  reference  tempera-

ture. The impedance of a typical glass electrode at 25°C is

several hundred megohms. A sharp decrease in the tem-

perature-corrected  impedance  implies  that  the  glass  is

cracked. A cracked glass electrode produces erroneous pH

readings. The electrode should be replaced immediately. A

high  temperature-corrected  glass  impedance  implies  the

sensor is nearing the end of its life and should be replaced

as soon as possible.

pH  measurement  systems,  cell  and  meter,  have  high

impedance. The high impedance circuit imposes important

restrictions  on  how  pH  measurement  systems  are

designed.
The lead wire from the glass electrode connects two high

resistances:  about  100  MW at  the  electrode  and  about

1,000,000  MW at  the  meter.  Therefore,  electrostatic

charges, which accumulate on the  wire from environmen-

tal influences, cannot readily drain away. Buildup of charge

results in degraded, noisy readings. Shielding the wire with

metal braid connected to ground at the instrument is one

way to improve the signal. It is also helpful to keep the sen-

sor cable as far away as possible from AC power cables.

The high input impedance of the pH meter requires that the

lead insulation and the insulation between the meter inputs

be of high quality. To provide further protection from envi-

ronmental  interference,  the  entire  sensor  cable  can  be

enclosed in conduit.
To avoid the need for expensive cable and cable installa-

tions,  a  preamplifier  built  into  the  sensor  or  installed  in  a

junction box near the sensor can be used. The preamplifi-

er  converts  the  high  impedance  signal  into  a  low  imped-

ance signal that can be sent as far as 200 feet without spe-

cial cable.