溶解氧传感器工作原理

工作原理

· 极谱式：一般由阴极、阳极和电解液组成。在阴极和阳极之间施加一定的电压，水中的溶解氧透过透气膜进入传感器内部，在阴极表面得到电子发生还原反应，产生与溶解氧浓度成正比的扩散电流，通过测量该电流来确定溶解氧的含量。

· 原电池式：也包含阴极、阳极和电解液。与极谱式不同的是，它不需要外部施加电压，而是利用溶解氧在阴极和阳极上发生的氧化还原反应产生电流，电流大小与溶解氧浓度相关，从而实现对溶解氧的测量。

· 光学式：基于荧光猝灭原理。传感器中的荧光物质受到特定波长的光激发后会发出荧光，水中溶解氧与荧光物质相互作用，使荧光强度发生变化，通过检测荧光强度的变化来计算溶解氧浓度。这种方法不受水样中化学物质的干扰，且无需频繁校准。

结构组成

· 敏感膜：对于极谱式和原电池式传感器，通常有一层透气膜，它允许氧气透过进入传感器内部，同时阻止水和其他杂质进入，保护传感器的电极和电解液。光学式传感器则有特殊的荧光敏感膜，对溶解氧具有特定的荧光响应。

· 电极：极谱式和原电池式传感器具有阴极和阳极。阴极通常采用贵金属如金、铂等，是溶解氧发生还原反应的场所；阳极一般为银、铅等金属，用于提供电子，完成电路回路。

· 电解液：填充在传感器内部，为电极反应提供离子传导的介质，使溶解氧能够在电极表面发生氧化还原反应。光学式传感器一般不需要电解液。

· 信号传输部件：将传感器检测到的与溶解氧浓度相关的电信号或光信号传输到测量电路或仪器的显示部分，以便进行处理和显示。

性能特点

· 准确性：能够准确测量水中溶解氧的含量，精度通常可达到 ±0.1mg/L 甚至更高，以满足不同应用场景对测量精度的要求。

· 响应速度：快速响应水中溶解氧浓度的变化，一般在几分钟内就能达到稳定的测量值，以便及时获取溶解氧的实时数据。

· 稳定性：在长时间使用过程中，能保持较为稳定的性能，受温度、水质等环境因素的影响较小。一些高质量的溶解氧传感器还具有自动温度补偿功能，可进一步提高测量的稳定性和准确性。

· 耐用性：具备良好的耐腐蚀性和抗污染能力，能够适应各种不同水质的环境，包括含有酸碱物质、盐类、有机物等的水体，延长传感器的使用寿命。

应用领域

· 水产养殖：用于监测养殖池塘、水族箱等水体中的溶解氧含量，帮助养殖人员及时了解水中的溶氧状况，合理控制养殖密度，采取增氧措施，防止鱼类等水生生物因缺氧而死亡，提高养殖效益。

· 环境监测：对河流、湖泊、海洋等自然水体以及工业废水、生活污水等进行溶解氧监测，是评估水质的重要指标之一。通过监测溶解氧含量，可以了解水体的自净能力、污染程度以及生态系统的健康状况。

· 工业过程控制：在化工、制药、食品饮料等工业生产过程中，许多工艺需要对水中的溶解氧进行严格控制。例如，在发酵过程中，溶解氧的含量会影响微生物的生长和代谢，通过溶解氧传感器实时监测并控制溶解氧水平，有助于优化生产工艺，提高产品质量和产量。