溶解氧（DO）分析儀是用于測(cè)量水體中溶解氧含量的專用儀器，廣泛應(yīng)用于污水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)等場(chǎng)景。其工作原理基于不同的檢測(cè)技術(shù)，主流分為電化學(xué)法（極譜式/原電池式）、熒光法、光學(xué)法三大類，核心是將溶解氧濃度轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電信號(hào)或光信號(hào)，再通過計(jì)算輸出準(zhǔn)確的溶解氧值。以下是各類技術(shù)的詳細(xì)工作原理及核心模塊解析：
一、主流檢測(cè)技術(shù)工作原理：三類核心技術(shù)詳解
1.電化學(xué)法（經(jīng)典且應(yīng)用很廣）
電化學(xué)法是溶解氧分析儀的傳統(tǒng)技術(shù)，分為極譜式和原電池式，兩者均基于電解反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)，通過測(cè)量電流信號(hào)計(jì)算溶解氧濃度，核心結(jié)構(gòu)為"電極+電解液"。
（1）極譜式溶解氧分析儀（主流商用款）
核心原理：通過給電極施加特定電壓，使水中溶解氧在電極表面發(fā)生電解反應(yīng)，產(chǎn)生與溶解氧濃度成正比的擴(kuò)散電流，通過測(cè)量電流值計(jì)算溶解氧含量。
核心結(jié)構(gòu)：由陰極、陽(yáng)極、電解液、透氣膜四部分組成：
陰極：通常為貴金屬（如金、鉑），溶解氧在此得到電子發(fā)生還原反應(yīng)：O?+2H?O+4e?→4OH?
陽(yáng)極：通常為銀/氯化銀或鉛，發(fā)生氧化反應(yīng)提供電子：如銀陽(yáng)極反應(yīng)為4Ag+4Cl?→4AgCl+4e?
電解液：通常為氯化鉀（KCl）溶液，作為離子導(dǎo)體，傳遞電荷。
透氣膜：聚四氟乙烯（PTFE）材質(zhì)，具有選擇性透氣性，只允許氧氣透過，阻止水體中的離子、污染物進(jìn)入電極，避免干擾反應(yīng)。
工作流程：
儀器給陰極施加恒定的極化電壓（通常-0.6~-0.8V），陽(yáng)極接地形成回路。
水中的溶解氧透過透氣膜，擴(kuò)散到陰極表面，發(fā)生還原反應(yīng)，消耗電子。
陽(yáng)極同步發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放電子，形成持續(xù)的擴(kuò)散電流。
電流大小與溶解氧的擴(kuò)散速率成正比，而擴(kuò)散速率由水中溶解氧濃度決定，因此通過測(cè)量電流值，即可換算出溶解氧濃度。
（2）原電池式溶解氧分析儀（免維護(hù)款）
核心原理：無(wú)需外部供電，依靠陰極、陽(yáng)極的電極電位差自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生與溶解氧濃度成正比的電流，屬于自發(fā)電式檢測(cè)。
核心結(jié)構(gòu)：陰極（金/鉑）、陽(yáng)極（鉛/鋅）、電解液、透氣膜，無(wú)需極化電壓，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。
工作流程：
陽(yáng)極（鉛）自發(fā)氧化：2Pb→2Pb²?+4e?
陰極（金）上溶解氧還原：O?+2H?O+4e?→4OH?
反應(yīng)產(chǎn)生的電流通過外部電路測(cè)量，電流大小與溶解氧濃度成正比，直接換算出DO值。
優(yōu)勢(shì)：無(wú)需外接電源，適用于野外便攜式檢測(cè)；缺點(diǎn)：陽(yáng)極消耗快，壽命較短（1-2年），精度略低于極譜式。
2.熒光法（新型技術(shù)，高精度免維護(hù)）
熒光法是近年來(lái)快速普及的溶解氧檢測(cè)技術(shù)，基于熒光猝滅原理，無(wú)電極損耗，維護(hù)成本低，精度高，適用于污水、養(yǎng)殖等復(fù)雜場(chǎng)景。
核心原理：熒光物質(zhì)被激發(fā)后產(chǎn)生熒光，水中的溶解氧會(huì)與熒光物質(zhì)發(fā)生作用，使熒光強(qiáng)度減弱、熒光壽命縮短，且熒光猝滅程度與溶解氧濃度成正比，通過測(cè)量熒光壽命變化計(jì)算DO值。
核心結(jié)構(gòu)：由熒光帽、LED光源、光電探測(cè)器組成：
熒光帽：表面涂有特殊的熒光染料（如釕絡(luò)合物），是檢測(cè)的核心部件。
LED光源：發(fā)射特定波長(zhǎng)的藍(lán)光（450-470nm），激發(fā)熒光染料產(chǎn)生熒光。
光電探測(cè)器：接收熒光染料發(fā)出的紅光（600-650nm），并測(cè)量熒光的衰減時(shí)間（壽命）。
工作流程：
LED光源發(fā)射藍(lán)光，照射到熒光帽上的熒光染料，使其從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)。
激發(fā)態(tài)的熒光染料返回基態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)射紅光（熒光）；若周圍有溶解氧，氧分子會(huì)帶走熒光染料的能量，使熒光快速衰減（猝滅）。
光電探測(cè)器測(cè)量熒光的衰減時(shí)間（從激發(fā)到熒光消失的時(shí)間），溶解氧濃度越高，衰減時(shí)間越短。
儀器通過預(yù)設(shè)的校準(zhǔn)曲線，將衰減時(shí)間換算為溶解氧濃度。
3.光學(xué)法（精準(zhǔn)款）
光學(xué)法基于拉姆齊散射或吸收光譜原理，屬于非接觸式檢測(cè)，精度很高，適用于科研、高精度工業(yè)檢測(cè)場(chǎng)景。
核心原理：利用溶解氧對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收或散射特性，通過測(cè)量光的衰減程度計(jì)算DO濃度。
吸收光譜法：溶解氧在近紅外波段（760nm）有特征吸收峰，光通過水體時(shí)，溶解氧會(huì)吸收部分特定波長(zhǎng)的光，吸光度與DO濃度成正比。
拉姆齊散射法：激光照射水體時(shí)，溶解氧分子會(huì)產(chǎn)生特定頻率的散射光，散射光強(qiáng)度與DO濃度相關(guān)。
工作流程：
光源發(fā)射特定波長(zhǎng)的光，穿過水體樣品池。
檢測(cè)器測(cè)量透射光（吸收法）或散射光（散射法）的強(qiáng)度。
通過朗伯-比爾定律或散射強(qiáng)度與濃度的關(guān)系，計(jì)算溶解氧濃度。
優(yōu)勢(shì)：完全無(wú)接觸，無(wú)耗材，不受水體雜質(zhì)干擾；缺點(diǎn)：設(shè)備成本高，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)精度要求很高，普及度較低。
二、核心輔助模塊：保障測(cè)量精度的關(guān)鍵
無(wú)論采用哪種檢測(cè)技術(shù)，溶解氧分析儀都需要配套輔助模塊，消除環(huán)境干擾，確保測(cè)量準(zhǔn)確性。
溫度補(bǔ)償模塊：溶解氧的溶解度與溫度密切相關(guān)（溫度越高，DO溶解度越低），儀器內(nèi)置溫度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量水體溫度，通過預(yù)設(shè)的溫度補(bǔ)償公式，自動(dòng)修正DO值，確保不同溫度下的測(cè)量精度。
鹽度補(bǔ)償模塊：水體中的鹽分會(huì)降低溶解氧的溶解度（鹽度越高，DO溶解度越低），對(duì)于海水、高鹽度污水等場(chǎng)景，儀器可通過手動(dòng)設(shè)置或自動(dòng)檢測(cè)鹽度，進(jìn)行鹽度補(bǔ)償，修正測(cè)量結(jié)果。
氣壓補(bǔ)償模塊：大氣壓變化會(huì)影響溶解氧的分壓，進(jìn)而影響測(cè)量結(jié)果，儀器內(nèi)置氣壓傳感器，實(shí)時(shí)采集大氣壓數(shù)據(jù)，自動(dòng)補(bǔ)償氣壓對(duì)DO值的影響，適用于野外、高空等氣壓波動(dòng)大的場(chǎng)景。
清洗與校準(zhǔn)模塊：
電化學(xué)法：定期清洗透氣膜，避免污染堵塞；需定期校準(zhǔn)（零點(diǎn)校準(zhǔn)用無(wú)氧水，跨度校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)濃度溶液）。
熒光法：定期清潔熒光帽表面的油污、生物附著，避免影響熒光激發(fā)；校準(zhǔn)周期更長(zhǎng)（通常3-6個(gè)月）。
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