溶解氧检测仪是用于检测水或气体中溶解氧浓度的专业仪器,广泛应用于水环境监测、污水处理、工业水质控制、渔业管理及实验室分析等领域。其核心原理基于电化学法,通过隔膜电极技术(如Clark电极或极谱型探头)将溶解氧浓度转化为可测量的电信号。当氧分子透过透气薄膜扩散至电极表面时,在阴极发生还原反应生成氢氧根离子,产生的扩散电流与溶解氧浓度成正比,仪器通过测量该电流并结合温度补偿算法,精确计算出水中的溶解氧含量。
一、核心检测模块
溶解氧传感器
电极结构:
极谱式电极:以银-氯化银为对电极,内部填充氯h钾电解液,外部覆盖25-50μm厚的聚乙烯或聚四氟乙烯薄膜。薄膜阻挡内外液体交换,仅允许溶解氧渗入电极内部。两电极间施加0.5-0.8V电压,通过测量扩散电流计算溶解氧浓度。
原电池式电极:由银、铅电极与氢氧化钾电解液组成半电池反应。氧在阳极被还原,产生与氧浓度成正比的扩散电流,直接反映溶解氧水平。
荧光法传感器:基于荧光猝熄原理,通过荧光钌配合物或卟啉类化合物与氧分子相互作用,测量荧光衰减时间推算氧浓度,适用于低浓度检测(如ppb级微量氧)。
温度补偿装置
集成热敏电阻或NTC(负温度系数热敏电阻),实时监测水样温度。由于溶解氧溶解度随温度升高而降低,温度补偿装置通过算法修正测量结果,确保准确性(如25℃为基准温度,补偿范围0-60℃)。
二、信号处理与转换系统
放大器:将传感器生成的微弱电信号(如扩散电流)放大至可处理范围。
滤波器:过滤噪声干扰,提升信号稳定性。
模数转换器(ADC):将模拟信号转换为数字信号,便于后续处理、分析和显示。
三、控制与处理单元
微处理器/控制芯片:
管理仪器各项功能,如设置采样间隔、校准过程、报警阈值等。
运行预存算法,结合温度、气压补偿信号,计算溶解氧浓度并输出结果。
用户界面:提供菜单式操作界面,支持参数设置、数据查看和仪器控制。
四、显示与输出模块
显示单元:
液晶显示屏(LCD)实时显示溶解氧浓度(mg/L或饱和度百分比)、温度等参数。
部分高d型号支持多参数同步显示(如溶解氧、温度、pH值)。
输出接口:
提供4-20mA、0-10V等模拟信号输出,或RS485、Modbus等数字通信接口,便于与PLC、SCADA系统集成。
选配报警继电器,当溶解氧超过设定阈值时触发声光报警。
五、数据存储与记录系统
内置存储器:存储测量数据(如1点/5分钟,可保存1个月),支持历史数据回溯。
外部存储扩展:通过U盘或SD卡导出数据,便于进一步分析。
掉电保护:确保断电后数据不丢失(如保存10年)。
六、供电系统
电源适配器:连接交流电源(如220V±10%,50±1Hz),为仪器提供稳定电力。
电池供电:部分便携式型号采用可充电电池,支持野外或无电源环境使用。
七、辅助组件
气压传感器:
监测环境气压变化,结合亨利定律修正溶解氧测量结果(因气压影响氧分压)。
通常整合在主机中,因气压变化较缓慢。
搅拌装置:
在电极头部安装搅拌桨,通过强制对流加速氧分子向透氧膜扩散,强化传质过程,提升响应速度(如37℃时终值98%响应时间<20秒)。
防护结构:
探头外壳采用防水、防腐蚀材料(如不锈钢、PVC),适应恶劣环境。
隔膜设计防止电解质逸出和外来物质污染,延长传感器寿命。