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在水质检测领域，溶解氧（DO）是一个至关重要的参数，它直接关系到水体的健康程度、生态平衡以及众多工业生产过程的效率。而溶解氧分析仪，正是精准获取这一数据的核心工具。那么，溶解氧分析仪究竟是如何工作的？其背后的测量原理是什么？本文将为您深入浅出地科普解析。 目前，主流的溶解氧分析仪主要采用两大测量原理：电化学原理（膜电极法）和光学原理（荧光猝灭法）。 一、 电化学原理：经典的膜电极法 这是应用历史最长、技术非常成熟的方法。其核心部件是一个由阴极、阳极和特制透气膜组成的电极。 核心结构：透气膜通常由聚四氟乙烯等材料制成，它只允许气体分子（如氧气）透过，而阻止水和溶解性离子通过。膜内充满电解质溶液，贵金属阴极（如铂或金）和阳极（如银或铅）浸于其中。 工作过程：当电极置于待测水样中，水中的溶解氧在浓度差驱动下透过透气膜扩散进入电极内部。在阴极上，氧气发生还原反应：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻。同时，阳极发生氧化反应（例如银被氧化）。这一过程产生了与氧分子扩散速率成正比的扩散电流。 信号转换：仪器测量这个微弱的电流信号，根据克拉克电池原理，该电流大小与水中氧分压（即溶解氧浓度）成正比。通过温度补偿（因为氧的渗透速率受温度影响显著）和校准，仪器即可准确计算出溶解氧的浓度值，通常以mg/L（毫克/升）或饱和度百分比表示。
优点：技术成熟、成本相对较低、测量范围宽。
注意点：需要定期更换电解液和透气膜；测量前需要一定时间稳定；可能会受水中某些化学物质（如H₂S）的干扰。 二、 光学原理：现代的荧光猝灭法 这是一种无需消耗氧气、免维护的新型传感技术，近年来应用越来越广泛。 核心传感元件：其关键是一个覆盖有特殊荧光染料的敏感膜（帽）。这种染料在特定波长（通常为蓝光）的激发光照射下，会发出红光。 猝灭效应：当荧光物质与氧分子接触时，会发生“荧光猝灭”现象——即氧分子会“抢夺”激发态染料的能量，导致其发射的荧光强度和寿命减少。水中的溶解氧浓度越高，荧光猝灭效应就越强，发出的红光就越弱、持续时间越短。 信号检测：分析仪内部的检测器不测量电流，而是检测荧光信号的强度或相位（寿命）。通过测定荧光强度降低的比例或荧光寿命的变化，就可以精确反推出溶解氧的浓度。由于荧光寿命测量方式不受光源强度、染料层老化等因素影响，因此基于寿命测量的传感器更稳定、更精准。
优点：无需电解液、基本无需校准、响应速度快、不受水流速度影响、几乎无干扰、维护量极小。
注意点：初期成本通常高于传统电化学传感器；敏感膜有一定使用寿命。 三、 应用场景与选型参考 了解原理后，有助于我们根据实际应用场景选择合适的仪器： 长期在线监测（如污水处理厂、河流断面站）：荧光法因其低维护、高稳定性成为首选。 实验室精密检测或便携式现场测量：两种原理均有广泛应用，可根据预算和对维护的要求选择。高端便携设备也越来越多采用荧光法。 特殊水质（如含硫化物等干扰物）：荧光法抗干扰能力更强。
无论是基于电化学扩散电流的经典膜电极法，还是基于光学荧光猝灭效应的现代荧光法，溶解氧分析仪的核心目的都是将水中不可见的氧气含量转化为可精确测量的电信号或光信号。理解其测量原理，不仅能帮助我们更科学地使用和维护仪器，确保数据准确可靠，也能在面对不同水质检测需求时，做出最合适的技术选型，从而为环境保护、水产养殖、工业生产及科学研究提供坚实的数据支撑。 对于企业用户而言，在选择水质检测仪器时，结合监测需求、预算与长期运维成本，深入理解设备的工作原理，是实现高效、精准水质管理的关键一步。
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