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氧氣會(huì)通過(guò)各種方式進(jìn)入或離開(kāi)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(duì)于水生生物是一個(gè)致命的指標(biāo)。血液中的氧濃度也是人類(lèi)呼吸類(lèi)疾病的一個(gè)重要檢測(cè)項(xiàng)。氧濃度的測(cè)量有腹膜電極法和熒光測(cè)量法。
我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)覆膜電極法。1954年，美國(guó)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(lái)檢測(cè)血液中的氧濃度進(jìn)一步發(fā)展。這種電極也可以測(cè)量其他不同溶液中的氧濃度。整個(gè)傳感器通常由金電極和銀電極組成，在兩個(gè)電極上加直流電壓。陰極和陽(yáng)極位于充滿電解質(zhì)的腔體中，用膜與介質(zhì)隔開(kāi)。這種多孔膜能允許溶解在介質(zhì)中的氧氣擴(kuò)散到傳感器腔體中。當(dāng)傳感器進(jìn)入含氧的介質(zhì)中時(shí)，膜內(nèi)外壁之間氧氣分壓的差異使氧氣通過(guò)膜擴(kuò)散進(jìn)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(guò)一段時(shí)間后，在銀電極上會(huì)形成一層溴化銀，原因是氧氣在陰極被還原了，銀就會(huì)在陽(yáng)極被氧化。這一層溴化銀產(chǎn)物降低了有效電壓，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量誤差。在高溫CIP或SIP滅菌過(guò)程中，溴化銀層會(huì)被定期去除，但在中低溫時(shí)，它會(huì)一直覆蓋在銀電極的表面，去除不掉。這個(gè)時(shí)候就要引入一個(gè)參比電極，參比電極通過(guò)內(nèi)部調(diào)節(jié)電路補(bǔ)充溴化銀層的影響，從而大大減少了整個(gè)傳感器的維護(hù)，這就是我們常說(shuō)的覆膜法。

電極法適合高低氧濃度甚至微量水平的檢測(cè)。光學(xué)氧傳感器采用熒光猝滅測(cè)量原理。這個(gè)傳感器配備了一個(gè)led、一個(gè)光電二極管和一個(gè)可滲透的氧的熒光帽。熒光帽中的熒光層含有氧敏感的標(biāo)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(hào)做出響應(yīng)。當(dāng)傳感器插入之介質(zhì)中時(shí)，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(biāo)記分子上，使標(biāo)記分子響應(yīng)信號(hào)持續(xù)時(shí)間變短，信號(hào)強(qiáng)度變?nèi)?，這稱為猝滅。響應(yīng)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度與氧濃度和氧分壓直接相關(guān)。響應(yīng)信號(hào)由光電二極管檢測(cè)，在變送器中進(jìn)行處理，產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號(hào)。在高溫CIP或SIP滅菌過(guò)程中，會(huì)用到內(nèi)置參比led光源的傳感器，對(duì)測(cè)量led光源的老化進(jìn)行補(bǔ)償，以保證整個(gè)生產(chǎn)批次的測(cè)量值可靠穩(wěn)定。熒光法氧測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是能快速獲得穩(wěn)定的測(cè)量值，與覆膜電極法相比，無(wú)需填充電解液，無(wú)需使用覆膜，所以維護(hù)成本很低。總體上電極法和熒光法實(shí)現(xiàn)了對(duì)溶解氧這個(gè)參數(shù)的測(cè)量，雖然不像PH電導(dǎo)率那樣的廣泛，但對(duì)許多特定行業(yè)的質(zhì)量保證和過(guò)程控制至關(guān)重要。

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