在线溶解氧（DO，Dissolved Oxygen）传感器是一种用于实时监测水体中溶解氧浓度的设备，广泛应用于水质监测、污水处理、水产养殖等领域。其检测原理主要基于电化学或光学技术。以下是两种主要检测原理的详细说明：

一、电化学法检测原理

电化学法是溶解氧传感器中最常见的检测方法，主要包括极谱法和原电池法。

1. 极谱法（Clark电极法）

极谱法是最常用的溶解氧检测方法，其核心部件是Clark电极，由阴极、阳极和电解质溶液组成。

• 工作原理：

  1. 传感器探头表面覆盖一层透氧膜（通常为聚四氟乙烯或聚乙烯），允许氧气分子通过，但阻止水和电解质通过。

  2. 氧气通过透氧膜扩散到电解质溶液中。

  3. 在阴极（通常为铂或金）上，氧气发生还原反应：

  4. 在阳极（通常为银/氯化银）上，发生氧化反应：

  5. 通过测量阴极和阳极之间的电流，可以计算出溶解氧的浓度。

• 优点：

  • 测量精度高。

  • 响应时间较快。

  • 适用于多种水质环境。

• 缺点：

  • 透氧膜易受污染，需要定期维护。

  • 电解质溶液需要定期更换。

2. 原电池法（Galvanic法）

原电池法是一种无需外部电源的溶解氧检测方法，其核心部件是原电池电极。

• 工作原理：

  1. 原电池由阴极（通常为银）和阳极（通常为铅或锌）组成，两者之间通过电解质溶液连接。

  2. 氧气通过透氧膜扩散到电解质溶液中。

  3. 在阴极上，氧气发生还原反应：

  4. 在阳极上，金属发生氧化反应：

  5. 通过测量原电池产生的电流，可以计算出溶解氧的浓度。

• 优点：

  • 无需外部电源，使用方便。

  • 维护成本较低。

• 缺点：

  • 响应时间较慢。

  • 电极寿命有限，需定期更换。

二、光学法检测原理

光学法是一种基于荧光淬灭原理的溶解氧检测方法，近年来逐渐得到广泛应用。在线溶解氧数字式传感器IDM-EC115是基于物理学中特定物质对激发荧光的猝熄原理设计制作而成。发光二极管（LED）发出的蓝光照射在荧光帽内表面的荧光物质上，内表面的荧光物质受到激发，发出红光，通过检测红光与蓝光之间的相位差，并与内部标定值比对，从而计算出氧分子的浓度，经过温度自动补偿输出最终值。空气中的分子态氧溶解在水中称为溶解氧，用每升水里氧气的毫克数表示。水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。

荧光淬灭法

• 工作原理：

  1. 传感器探头表面涂覆一层荧光物质（如钌络合物）。

  2. 当激发光（通常为蓝光）照射到荧光物质时，荧光物质会发出红光。

  3. 氧气分子会与荧光物质发生碰撞，导致荧光强度减弱（淬灭效应）。

  4. 通过测量荧光强度或荧光寿命的变化，可以计算出溶解氧的浓度。

• 优点：

  • 无需透氧膜和电解质，维护成本低。

  • 响应速度快，精度高。

  • 不受水流速度或污染物影响。

• 缺点：

  • 初始成本较高。

  • 对温度变化敏感，需进行温度补偿。

三、总结

• 电化学法：技术成熟，成本较低，但需要定期维护。

• 光学法：维护简单，精度高，但初始成本较高。

选择哪种检测方法取决于具体应用场景和需求。例如，在污水处理等复杂环境中，光学法可能更具优势；而在成本敏感的场景中，电化学法可能是更合适的选择。