詳解溶解氧傳感器的工作原理及基本概念

更新時間：2020-07-27

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　　詳解溶解氧傳感器的工作原理及基本概念

　　溶解氧的基本概念：溶解氧（DO）是指溶解于水中的氧的含量，它以每升水中氧氣的毫克數表示，溶解氧以分子狀態存在于水中。水中溶解氧量是水質重要指標之一，也是水體凈化的重要因素之一。

　　水中溶解氧的含量與大氣壓力、水溫及含鹽量等因素有關。沒有受到耗氧物質（一般為有機物）污染的水體，溶解氧呈飽和狀態，如清潔地表水溶解氧接近飽和。在水體中有機物含量較多時，其耗氧速度超過氧的補給速度，則水中溶解氧將不斷減少，甚至可接近于零，從而使有機物在缺氧條件下分解，出現腐敗發酵現象，使水質嚴重惡化。因此，在對水體的質量評價中，把溶解氧作為水質污染程度的一項指標。

　　需要測定溶解氧的場所

　　1、污水處理

　　2、河流湖泊環境監測

　　3、水產養殖

　　目前市場上溶解氧傳感器的檢測原理種類：

　　溶解氧傳感器常用的膜電極有兩類：極譜型（Polarography）和原電池型（Galvanic Cell）。

　　極譜型（Polarography）：電極中，有黃金環或鉑金環作陰極，銀-氯化銀（或汞-氯化亞汞）作陽極。電解液為氯化鉀溶液。陰極外表面覆蓋一層透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡膠等透氣材料。陰陽兩電極之間外加0.5~1.5V的極化電壓，當溶解氧透過薄膜達到黃金陰極表面，在電極上發生如下反應：

　　陰極被還原：O2+2H2O+4e→4OHˉ

　　陽極被氧化：4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl

　　只要測得擴散電流，既可以測得溶解氧的溶度，為了消除溫度、鹽度、氣壓等因素的影響，均采用相關技術進行補償。

　　原電池型（Galvanic Cell）：當外界氧分子透過薄膜進入電極內，會產生如下反應。

　　銀陰極被還原：O2+2H2O+4e→4OHˉ

　　鉛陽極被氧化：2Pb+4KOH+4OHˉ→2KHPbO2+2H2O

　　氧在銀陰極上被還原為氫氧根離子，并同時向外電路獲得電子；鉛陽極被氫氧化鉀溶液腐蝕，生成鉛酸氫鉀，同時向外電路輸出電子。接通外電路后，便有信號電流通過，其值與溶氧溶度成正比。

　　目前還有一種光學溶解氧傳感器：熒光法溶解氧傳感器

　　熒光法溶解氧傳感器是基于物理學中特定物質對活性熒光的猝熄原理。來自一個發光二極管（LED）發出的藍光照射在熒光帽內表面的熒光物質上，內表面的熒光物質受到激發，發出紅光，通過檢測紅光與藍光之間的相位差，并與內部標定值比對，從而計算出氧分子的濃度，經過溫度和氣壓自動補償輸出終值。

　　產品的主要特點是無膜，無需電解液，不會極化；無需消耗氧，不受流速影響；內置溫度傳感器，自動溫度補償；不受硫化物等化學物質干擾；年漂移小，反應快速，測量更精準。