在環(huán)境監(jiān)測、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理和科學研究等領域，溶解氧（DO）是一個至關重要的水質(zhì)指標。而水質(zhì)溶解氧測定儀正是精準測量這一指標的核心工具。那么，您是否好奇，水質(zhì)溶解氧測定儀的原理是什么？它是如何準確捕捉水中“看不見”的氧氣含量的？今天，我們就來深度剖析其背后的科學原理，幫助您更好地理解和選擇這款儀器。

一、溶解氧的定義與重要性

在探究原理之前，我們首先要明白什么是溶解氧。它是指溶解在水中的分子態(tài)氧，通常以毫克/升（mg/L）或百分飽和度（%）表示。溶解氧的含量直接影響水生生物的生存、微生物的代謝以及水體的自凈能力。含量過低會導致魚類窒息死亡、水體發(fā)臭；過高則可能在某些工業(yè)場景中造成腐蝕。因此，精準測定溶解氧至關重要。

二、主流溶解氧測定儀的核心原理探秘

目前，市場上主流的在線或便攜式溶解氧測定儀主要采用兩種原理：極譜法（Clark電極法） 和 熒光淬滅法（Luminescent法）。兩者技術路徑不同，各有千秋。

1. 極譜法（電極法）原理

這是最經(jīng)典且應用廣泛的技術。其核心部件是一個由陰極、陽極和透氣膜組成的復合電極。

• 工作過程：儀器的探頭前端覆蓋有一層僅允許氣體分子透過的選擇性薄膜。薄膜內(nèi)部充滿電解質(zhì)溶液。當探頭浸入水中時，水中的溶解氧會透過這層薄膜擴散進入電極內(nèi)部。

• ** electrochemical反應**：在陰極（通常是金或鉑），擴散進來的氧氣會發(fā)生還原反應：O? + 2H?O + 4e? → 4OH?。與此同時，陽極（通常是銀）發(fā)生氧化反應：4Ag + 4Cl? → 4AgCl + 4e?。

• 電流信號的產(chǎn)生：上述反應會產(chǎn)生一個與擴散到陰極的氧氣速率成正比的擴散電流。水中溶解氧濃度越高，擴散過膜的氧氣就越多，產(chǎn)生的電流信號就越強。測定儀內(nèi)部的電路系統(tǒng)會精確測量這個微弱的電流，并經(jīng)過溫度補償（因氧氣擴散速率受溫度影響很大）和算法計算，最終將其轉(zhuǎn)換為溶解氧濃度值顯示出來。

優(yōu)點：技術成熟，測量精度高，響應速度快。
缺點：需要定期更換電解液和透氣膜，需要一定的維護和極化時間。

2. 熒光淬滅法原理

這是一種較新的光學測量技術，因其無需消耗氧氣、無需電解液、維護量極低而備受青睞。

• 工作過程：儀器的探頭表面涂有一層特殊的熒光染料（熒光物質(zhì)）涂層。當探頭末端的LED光源發(fā)出特定波長的藍光照射到這層染料時，染料會被激發(fā)并釋放出更長波長的紅光（即產(chǎn)生熒光）。

• “淬滅”效應是關鍵：水中的氧氣分子會與這被激發(fā)的熒光染料發(fā)生碰撞，并“淬滅”或“熄滅”其熒光能量。溶解氧濃度越高，這種淬滅效應就越強，導致熒光強度和壽命（從被激發(fā)到發(fā)光的時間）就越短。

• 測量相位差而非電流：儀器并不直接測量熒光強度，而是通過測量熒光壽命（或返回光的相位差）來計算氧氣的濃度。因為這個壽命參數(shù)對光源強度波動、染料衰減等因素不敏感，所以非常穩(wěn)定和可靠。

優(yōu)點：幾乎無需維護，不消耗氧氣，無干擾，響應迅速，穩(wěn)定性極高。
缺點：初期采購成本通常高于傳統(tǒng)電極法。

三、如何根據(jù)原理選擇適合的測定儀？

了解了原理后，您的選擇就更有針對性：

• 如果您追求經(jīng)濟實用，且不介意定期維護，極譜法電極是經(jīng)典之選。

• 如果您希望最大限度降低后期維護成本，追求長期穩(wěn)定性和便捷性，特別是在長期在線監(jiān)測場景中，熒光法傳感器無疑是更優(yōu)的選擇。

總而言之，水質(zhì)溶解氧測定儀的原理主要基于極譜法的電化學反應或熒光法的光學淬滅效應。無論是哪種技術，其最終目的都是將水中看不見摸不著的溶解氧含量，轉(zhuǎn)化為可精確讀寫的數(shù)字信號，為我們的水質(zhì)把關提供科學依據(jù)。

希望本篇對溶解氧測定儀原理的深度解析能對您有所幫助。如果您在選購或使用水質(zhì)檢測儀器過程中有任何疑問，歡迎隨時咨詢我們，我們將為您提供專業(yè)的技術支持與解決方案。