溶解氧傳感器的類型

溶解氧傳感器主要有極譜式和熒光法兩種類型，其工作原理分別如下：

一、極譜式溶解氧傳感器工作原理

1.電極結(jié)構(gòu)：極譜式溶解氧傳感器通常由陰極、陽極和電解液組成。陰極一般采用貴金屬如鉑金，陽極常為銀 - 氯化銀。電解液是能夠?qū)щ姷娜芤?，用于在電極之間傳遞離子。

 2.氧還原反應(yīng)：當(dāng)傳感器浸入水中時，水中的溶解氧會通過傳感器表面的透氣膜擴(kuò)散到陰極表面。在陰極上，氧得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，具體反應(yīng)式為：\(O_2 + 2H_2O + 4e^- = 4OH^-\)。

 3.電流產(chǎn)生：氧的還原反應(yīng)導(dǎo)致陰極附近的電解液中產(chǎn)生電子流，電子從陰極流向陽極，形成回路電流。根據(jù)法拉第定律，電流大小與參與反應(yīng)的氧的量成正比，而氧的量又與水中溶解氧的濃度相關(guān)。通過測量回路中的電流大小，就可以計(jì)算出水中溶解氧的濃度。

4.溫度補(bǔ)償：溫度對溶解氧的測量有較大影響，一方面溫度影響氧在水中的溶解度，另一方面影響電極反應(yīng)的速率和電解液的導(dǎo)電性。因此，極譜式溶解氧傳感器通常會內(nèi)置溫度傳感器，對測量結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償，以提高測量的準(zhǔn)確性。

 二、熒光法溶解氧傳感器工作原理

1.熒光物質(zhì)：熒光法溶解氧傳感器內(nèi)部含有一種能發(fā)出熒光的物質(zhì)，通常是一種特殊的熒光染料或熒光化合物。這種熒光物質(zhì)被固定在傳感器的探頭表面或內(nèi)部的特定區(qū)域。

 2.熒光激發(fā)與發(fā)射：當(dāng)傳感器的光源發(fā)出特定波長的光照射到熒光物質(zhì)上時，熒光物質(zhì)吸收光能后被激發(fā)到高能態(tài)，然后在回到基態(tài)的過程中會發(fā)出熒光。

 3.氧對熒光的猝滅作用：水中的溶解氧會與激發(fā)態(tài)的熒光物質(zhì)發(fā)生碰撞，使熒光物質(zhì)的能量以非輻射的方式轉(zhuǎn)移給氧分子，從而導(dǎo)致熒光強(qiáng)度減弱。溶解氧濃度越高，熒光猝滅現(xiàn)象越明顯，熒光強(qiáng)度越低。

 4.測量原理：通過測量熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光強(qiáng)度，并與已知溶解氧濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校準(zhǔn)，就可以建立起熒光強(qiáng)度與溶解氧濃度之間的對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)實(shí)際測量的熒光強(qiáng)度，即可反推出水中溶解氧的濃度。熒光法溶解氧傳感器不受水中其他雜質(zhì)和離子的干擾，具有較高的測量精度和穩(wěn)定性，且無需頻繁校準(zhǔn)。同時，它對溶解氧的變化響應(yīng)迅速，能夠?qū)崟r監(jiān)測水中溶解氧的動態(tài)變化。