氧氣會通過各種方式進入或離開液體，譬如從大氣與水面的接觸到植物的光合作用、污水的爆氣處理等。水中的氧濃度對于水生生物是一個致命的指標。血液中的氧濃度也是人類呼吸類疾病的一個重要檢測項。氧濃度的測量有腹膜電極法和熒光測量法。
我們先來說說覆膜電極法。1954年，美國生物學(xué)家利蘭克拉克發(fā)明以他名字命名的克拉克電極，用來檢測血液中的氧濃度進一步發(fā)展。這種電極也可以測量其他不同溶液中的氧濃度。整個傳感器通常由金電極和銀電極組成，在兩個電極上加直流電壓。陰極和陽極位于充滿電解質(zhì)的腔體中，用膜與介質(zhì)隔開。這種多孔膜能允許溶解在介質(zhì)中的氧氣擴散到傳感器腔體中。當(dāng)傳感器進入含氧的介質(zhì)中時，膜內(nèi)外壁之間氧氣分壓的差異使氧氣通過膜擴散進入到含電解液的腔體。氧氣分子在腔體的金陰極處被還原，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)化氧的量成正比的電流。電流由變送器處理，并顯示為氧濃度、分壓或飽和度百分比，這就是覆膜電極法的基本原理。另一方面，經(jīng)過一段時間后，在銀電極上會形成一層溴化銀，原因是氧氣在陰極被還原了，銀就會在陽極被氧化。這一層溴化銀產(chǎn)物降低了有效電壓，進而導(dǎo)致測量誤差。在高溫CIP或SIP滅菌過程中，溴化銀層會被定期去除，但在中低溫時，它會一直覆蓋在銀電極的表面，去除不掉。這個時候就要引入一個參比電極，參比電極通過內(nèi)部調(diào)節(jié)電路補充溴化銀層的影響，從而大大減少了整個傳感器的維護，這就是我們常說的覆膜法。

電極法適合高低氧濃度甚至微量水平的檢測。光學(xué)氧傳感器采用熒光猝滅測量原理。這個傳感器配備了一個led、一個光電二極管和一個可滲透的氧的熒光帽。熒光帽中的熒光層含有氧敏感的標記分子，他們被led橙色的光激發(fā)，并以暗紅色的熒光脈沖信號做出響應(yīng)。當(dāng)傳感器插入之介質(zhì)中時，介質(zhì)和熒光層之間迅速建立氧分壓平衡，氧分子附著在標記分子上，使標記分子響應(yīng)信號持續(xù)時間變短，信號強度變?nèi)?，這稱為猝滅。響應(yīng)信號的持續(xù)時間和強度與氧濃度和氧分壓直接相關(guān)。響應(yīng)信號由光電二極管檢測，在變送器中進行處理，產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號。在高溫CIP或SIP滅菌過程中，會用到內(nèi)置參比led光源的傳感器，對測量led光源的老化進行補償，以保證整個生產(chǎn)批次的測量值可靠穩(wěn)定。熒光法氧測量的優(yōu)點是能快速獲得穩(wěn)定的測量值，與覆膜電極法相比，無需填充電解液，無需使用覆膜，所以維護成本很低。總體上電極法和熒光法實現(xiàn)了對溶解氧這個參數(shù)的測量，雖然不像PH電導(dǎo)率那樣的廣泛，但對許多特定行業(yè)的質(zhì)量保證和過程控制至關(guān)重要。

對于溶解氧傳感器的測量原理今天我們就介紹到這里，相信大家對溶解氧傳感器都有了一定的了解。如果您還有什么疑問，歡迎留言給我們！