发布日期：2025-12-09 浏览次数：8
一、前言
意大利西科SEKO作为全球领先的水处理控制设备制造商，长期专注于水质在线监测仪表、加药控制器、智能控制终端、化学品投加系统等设备的研发与制造。其仪表广泛应用于：
城市污水厂
循环冷却水系统
游泳池水质系统
纯水、RO、超滤系统
养殖与农业灌溉水质检测
工业锅炉补水
食品与饮料行业
化工行业液体品质监测
SEKO水质仪表包括但不限于：
pH/ORP控制仪表
电导率（EC）/TDS仪表
溶解氧（DO）仪表
浊度仪、余氯仪
五参数/多参数综合水质分析仪
要正确安装、调试和运维SEKO仪表，必须深入理解其内部结构与工作原理。本文将从物理原理、电子电路、信号处理、算法补偿、控制输出等多个角度，进行全面系统的阐述。
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二、SEKO仪表的总体构成原理
无论是单参数仪表还是五参数仪表，其本质均由以下系统组成：
1.传感器部分（探头）
探头负责把水质物理量（如pH、电导、余氯、溶氧等）转换为可检测的信号。探头类型决定测量方式。
2.仪表主控单元
主控单元包括：
前置放大电路
信号采集模块（ADC）
CPU主控芯片（运算、算法补偿）
显示界面（LCD/LED）
控制输出（继电器、4–20mA、RS485 MODBUS）
3.校准系统
通过标准缓冲液、电导溶液等实现精准校准，使仪表保持高准确性。
4.控制执行部分
如：
加药泵启停
阀门控制
警报干接点
4–20mA输出给SCADA、PLC、DCS
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三、SEKO各类仪表的核心工作原理详解
以下按照不同水质参数进行分解，结合SEKO仪表典型架构，讲解其内部测量逻辑。
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（一）pH仪表的工作原理
pH测量是SEKO产品中最典型、最基础的功能。
1.pH测量探头的结构
典型pH探头由：
玻璃电极（测量电极）
参比电极（Ag/AgCl）
电解液填充腔
感应玻璃膜球
温度补偿探头（NTC热敏电阻）
组成。
2.测量原理：电位法（玻璃电极法）
pH探头实际上是一个微弱电池，通过测量电势差（mV）反映氢离子浓度。
关系式为：
E=E_0+2.303RT/F×pH
其中：
E：电势差（mV）
R：气体常数
F：法拉第常数
T：温度
SEKO仪表内部会根据温度自动调整pH值。
3.仪表内部原理
玻璃电极信号（几mV到几百mV）→前置放大器放大
CPU读取高阻信号→ADC转换为数字信号
仪表执行温度补偿、斜率补偿
得出最终pH读数
SEKO仪表特点：
高阻抗输入（>10^12Ω）
低噪声放大线路
自动识别缓冲液校准（4.00/7.00/10.00）
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（二）ORP氧化还原仪表原理
ORP探头与pH类似，但测量的是电子转移能力。
1.测量原理是红氧电位差：
通过测量：
铂（或金）电极
与参比电极（Ag/AgCl）
之间的电位差，反映溶液氧化性/还原性强弱。
单位：mV
2.特点
不需温度补偿
响应速度快
适用于消毒控制（氯投加系统）
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（三）电导率（EC）仪表的工作原理
电导率用于反映水中溶解离子含量。
1.探头结构
常见SEKO探头为：
二极式（2-pole）
四极式（4-pole）
电感式（环形toroidal）
2.测量原理：欧姆定律
κ=1/R⋅K
其中：
κ：电导率（μS/cm或mS/cm）
R：测得电阻
K：电极常数（0.1、1.0、10）
3.仪表处理方法
仪表向探头施加交流电压→避免极化
测得电流变化→计算电导率
根据温度进行线性补偿（SEKO默认2%/°C）
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（四）余氯仪表的工作原理（氯、二氧化氯、臭氧）
SEKO余氯仪表测定游离氯通常使用：
1.膜电极法（安培法）
典型结构：
金电极（工作电极）
银电极（参比电极）
膜片+电解液
温度补偿探头
2.测量过程
氯穿过膜片→在电极上发生氧化/还原
产生微弱电流（nA~μA）
电流与氯浓度成正比
3.仪表内部处理
通过高精度运放放大电流信号
CPU进行温度补偿和压力补偿
输出最终的mg/L读数
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（五）溶解氧（DO）仪表工作原理
SEKO溶氧探头一般采用：
极谱法（Clark电极）
光学法（荧光法）
1.Clark电极原理
氧气穿过膜片→在铂电极被还原
产生电流
电流大小与DO成正比
缺点：需要定期更换膜片与电解液。
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2.光学法（LDO）
更先进、免维护。
原理：
蓝光激发荧光材料
荧光被氧分子猝灭（氧越多，信号越弱）
仪表根据衰减时间计算DO
优点：
无需电解液
不受流速影响
维护量极低
SEKO近年来多采用此类高端探头。
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（六）浊度仪表原理（90°散射法）
SEKO浊度仪常采用：
出射光源（LED）
90°摄取光电管
数字滤波补偿
浊度越高→散射光越强→信号越大→NTU值越高
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四、SEKO仪表的信号处理与算法控制系统
SEKO之所以稳定可靠，除了探头性能好，更关键在于其数字控制算法。
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1.信号放大与滤波
高阻抗放大器
低噪声带通滤波器
抗干扰EMC电路
软件数字滤波（平均值、中值滤波）
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2.温度补偿（关键）
不同参数温度补偿方式不同，例如：
pH→Nernst方程
电导率→按默认2%/°C或用户输入系数
余氯→温度+pH自动补偿
SEKO仪表通常带NTC10K温度探头用于实时补偿。
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3.校准算法
如：
pH：2点/3点校准
EC：标准液校准常数K
DO：空气饱和校准
余氯：比色法校准
算法确保仪表长期稳定运行。
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4.控制输出（PID/ON-OFF/比例式）
SEKO常见控制方式：
（1）ON/OFF控制：
如：
pH>8.0→加酸
pH<6.5→加碱
（2）脉冲比例控制
输出频率与偏差成比例。
（3）模拟量4–20mA输出
用于：
PLC
DCS
变频器控制
远程监控系统（BAS、SCADA）
（4）RS485 MODBUS RTU通讯
支持：
远程组态
数据采集
云平台监控
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五、SEKO仪表的抗干扰设计
仪表在工业环境中易受到干扰，因此SEKO做了大量优化：
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1.电磁兼容设计（EMC）
光耦隔离
滤波电源模块
屏蔽线路板
多层PCB地层优化
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2.探头信号屏蔽线
尤其是pH与ORP，属于高阻抗信号线，必须采用：
屏蔽线
接大地
避免与电机、电磁阀并走
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3.激光校准模块（余氯/浊度）
部分型号使用光学检测元件，提高数据可靠性。
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六、SEKO五参数、多参数仪表的协同工作机制
SEKO多参数仪表通过一体化应用：
可同时监测：
pH
ORP
电导率
温度
余氯/浊度/溶氧
并进行内部多变量补偿，例如：
余氯=温度+pH补偿后计算更准确
电导率+温度换算TDS
pH+ORP推断氧化能力
多参数之间的数据交互由CPU完成，实现综合水质管理。
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七、SEKO仪表在成套加药系统中的工作逻辑
典型应用：
1.游泳池系统
pH仪→加酸/加碱
ORP/余氯仪→调节次氯酸钠加药泵
联动过滤系统报警
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2.工业循环水系统
电导率仪→控制排污电磁阀
pH仪→控制阻垢剂、缓蚀剂
ORP→控制杀菌剂
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3.纯水RO系统
电导率仪→监控RO产水
pH仪→酸碱投加监控
余氯仪→保护反渗透膜
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八、SEKO仪表选型与使用注意事项
为保证稳定运行，建议：
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1.选型注意事项
pH/ORP→选玻璃电极材质
余氯→必须配置流通池
DO→选择免维护光学探头
EC→根据电导范围选择电极常数
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2.安装注意事项
仪表与加药泵保持安全距离
探头必须完全浸没
避免曝晒与震动
保持探头湿润
探头线缆避免与电源线同槽
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3.校准建议
pH：每1–3个月
EC：3–6个月
DO：视探头类型（光学法更稳定）
余氯：建议30天比对一次
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九、结语
SEKO仪表以其精准可靠、抗干扰能力强、易维护、稳定性高的特点，在各种成套设备、水处理系统和工业监测领域得到了广泛认可。理解其工作原理，有助于工程师更好地进行选型、调试、维护和故障诊断，也可在加药系统联控、PID调节、远程监控等应用中发挥最大价值。
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