溶解氧測定儀簡明原理

常見的溶氧儀多采用隔膜電極作換能器，將溶氧濃度(實(shí)際上是氧分壓)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)放大、調(diào)整(包括鹽度、溫度補(bǔ)償)，由模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示。

溶氧儀實(shí)用的膜電極有兩種類型：極譜型(Polarography)和原電池型(Galvanic Cell)。極譜型(Polarography)：電極中，由黃金(Au)環(huán)或鉑(Pt)金環(huán)作陰極;銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽極。電解液為氯化鉀溶液。陰極外表面覆蓋一層透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡膠等透氣材料。陰陽兩電極之間外加0.5～1.5伏的

極化電壓。有的極化電壓為0.7伏。當(dāng)溶解氧透過薄膜到達(dá)黃金陰極表面，在電極上發(fā)生如下反應(yīng)。

陰極被還原：O2+2H2O+4e→4OHˉ

同時(shí)，陽極被氧化：4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl

在正常情況下，上述還原-氧化反應(yīng)產(chǎn)生的擴(kuò)散電流i∞之值與溶氧濃度成正比。可用下式表示：

　　i∞=nFA(Pm/L)Cs

　　式中：i∞-穩(wěn)定狀態(tài)的擴(kuò)散電流

　　n-得失電子數(shù)

　　F-法拉第常數(shù)(96500 庫侖)

　　A-陰極表面積(平方厘米)

　　Pm-薄膜的滲透系數(shù)(厘米2/秒)

　　L-薄膜的厚度(厘米)

　　Cs-溶解氧濃度(ppm)

當(dāng)電極結(jié)構(gòu)和薄膜確定之后，式中A、Pm、L、n等均為常數(shù)。令K= nFA(Pm/L)，則上式中：i∞=KCs。

因此可見，只要測得擴(kuò)散電流i∞，即可測得溶解氧濃度。為消除溫度、鹽度和氣壓因素影響，各型號(hào)產(chǎn)品采用各自技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。

原電池型(Galvanic Cell)：當(dāng)外界氧分子透過薄膜進(jìn)入電極內(nèi)相到達(dá)陰極的三相界面時(shí)，產(chǎn)生下式反應(yīng)。

銀陰極被還原：O2+2H2O+4e→4OHˉ

同時(shí)，鉛陽極被氧化：2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O

即：氧在銀陰極上被還原為氫氧根離子，并同時(shí)向外電路獲得電子;鉛陽極被氫氧化鉀溶液腐蝕，生成鉛酸氫鉀，同時(shí)向外電路輸出電子。接通外電路之后，便有信號(hào)電流通過，其值與溶氧濃度成正比。

溶解氧儀分類

按便攜性分為：便攜式溶解氧儀，臺(tái)式溶解氧儀和筆式溶解氧儀。

按用途分為：實(shí)驗(yàn)室用溶解氧儀，工業(yè)在線溶解氧儀等。

按先進(jìn)程度分為：經(jīng)濟(jì)型溶解氧儀，智能型溶解氧儀，精密型溶解氧儀或分為指針式溶解氧儀，數(shù)顯式溶解氧儀。

筆式溶解氧儀，一般制成單一量程，測量范圍狹，為專用簡便儀器。

便攜式和臺(tái)式溶解氧儀測量范圍較廣，常用儀器，不同點(diǎn)是便攜式采用直流供電，可攜帶到現(xiàn)場。實(shí)驗(yàn)室溶解氧儀測量范圍廣、功能多、測量精度高。

工業(yè)用溶解氧儀的特點(diǎn)是要求穩(wěn)定性好、工作可靠，有一定的測量精度、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)，具有模擬里量輸出、數(shù)字通訊、上下限報(bào)*和控制功能等。