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   05   03
2025


溶解氧传感器工作原理:揭开水中氧气探测的面纱

时间:2025-01-06 16:00:30   访客:93

溶解氧传感器是一种用于测量溶解在气体或水中的氧浓度的设备,是水质监测和环境监测领域的重要工具。其工作原理主要基于电化学反应原理、荧光法以及热敏电阻法等科学原理,以下是对这些工作原理的详细解释:

溶解氧传感器

一、电化学反应原理

这是溶解氧传感器常用的工作原理之一。传感器内部通常包含感应电极、电解液、透气膜和导线等组成部分。感应电极通常由贵金属(如金、铂等)制成,具有很高的电催化活性。当溶解氧分子通过透气膜进入传感器内部时,它们会与感应电极发生反应,产生电流。这个电流的大小与溶解氧的浓度成正比,因此,通过测量这个电流的大小,可以准确计算出溶解氧的浓度。

为了保障测量结果的准确性,溶解氧传感器通常还会进行温度补偿和校准。温度补偿的目的是减少温度对测量结果的影响,因为溶解氧的浓度会随着温度的变化而变化。校准则是通过已知浓度的标准气体对传感器进行标定,以确保测量结果的准确性。

二、荧光法

荧光型溶解氧传感器利用氧气对荧光染料的荧光强度产生影响来测量溶解氧的浓度。荧光染料被固定在传感器内部的薄膜上,当激发光照射在荧光膜头表面的荧光物质上时,荧光物质受到激发并发出荧光。荧光的熄灭时间受荧光膜头表面氧分子浓度的影响,氧分子浓度越高,荧光熄灭速度越快。因此,可以通过检测荧光的发光寿命(即荧光强度衰减到初始强度一定比例所需的时间)来计算氧分子的浓度。

荧光法具有较高的灵敏度和响应速度,且不易受到污染和氧化的影响。然而,由于荧光物质容易受到环境因素的影响,如温度和压力等,因此在实际应用中需要进行校正和补偿。

三、热敏电阻法

热敏电阻法是利用热敏电阻作为测量元件来反映溶解氧的浓度。在测量过程中,热敏电阻被加热到一个恒定的温度,溶解氧通过透气膜进入传感器内部并被吸收。由于溶解氧的吸热效应,会导致热敏电阻的电阻值发生变化。通过测量电阻值的变化,可以计算出溶解氧的浓度。

热敏电阻法具有较长的使用寿命和较低的维护成本。但需要注意的是,该方法需要使用加热元件和温度传感器,因此传感器体积相对较大。此外,由于热敏电阻的响应速度相对较慢,因此可能不适用于需要快速响应的测量场景。

溶解氧传感器的工作原理多种多样,每种原理都有其独特的优点和适用范围。在实际应用中,应根据具体需求和场景选择合适的传感器类型和工作原理。



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