溶解氧（DO）分析仪是用于测量水体中溶解氧含量的专用仪器，广泛应用于污水处理、水产养殖、环境监测、工业生产等场景。其工作原理基于不同的检测技术，主流分为电化学法（极谱式/原电池式）、荧光法、光学法三大类，核心是将溶解氧浓度转化为可测量的电信号或光信号，再通过计算输出准确的溶解氧值。以下是各类技术的详细工作原理及核心模块解析：
一、主流检测技术工作原理：三类核心技术详解
1.电化学法（经典且应用很广）
电化学法是溶解氧分析仪的传统技术，分为极谱式和原电池式，两者均基于电解反应或氧化还原反应，通过测量电流信号计算溶解氧浓度，核心结构为"电极+电解液"。
（1）极谱式溶解氧分析仪（主流商用款）
核心原理：通过给电极施加特定电压，使水中溶解氧在电极表面发生电解反应，产生与溶解氧浓度成正比的扩散电流，通过测量电流值计算溶解氧含量。
核心结构：由阴极、阳极、电解液、透气膜四部分组成：
阴极：通常为贵金属（如金、铂），溶解氧在此得到电子发生还原反应：O₂+2H₂O+4e⁻→4OH⁻
阳极：通常为银/氯化银或铅，发生氧化反应提供电子：如银阳极反应为4Ag+4Cl⁻→4AgCl+4e⁻
电解液：通常为氯化钾（KCl）溶液，作为离子导体，传递电荷。
透气膜：聚四氟乙烯（PTFE）材质，具有选择性透气性，只允许氧气透过，阻止水体中的离子、污染物进入电极，避免干扰反应。
工作流程：
仪器给阴极施加恒定的极化电压（通常-0.6~-0.8V），阳极接地形成回路。
水中的溶解氧透过透气膜，扩散到阴极表面，发生还原反应，消耗电子。
阳极同步发生氧化反应，释放电子，形成持续的扩散电流。
电流大小与溶解氧的扩散速率成正比，而扩散速率由水中溶解氧浓度决定，因此通过测量电流值，即可换算出溶解氧浓度。
（2）原电池式溶解氧分析仪（免维护款）
核心原理：无需外部供电，依靠阴极、阳极的电极电位差自发发生氧化还原反应，产生与溶解氧浓度成正比的电流，属于自发电式检测。
核心结构：阴极（金/铂）、阳极（铅/锌）、电解液、透气膜，无需极化电压，结构更简单。
工作流程：
阳极（铅）自发氧化：2Pb→2Pb²⁺+4e⁻
阴极（金）上溶解氧还原：O₂+2H₂O+4e⁻→4OH⁻
反应产生的电流通过外部电路测量，电流大小与溶解氧浓度成正比，直接换算出DO值。
优势：无需外接电源，适用于野外便携式检测；缺点：阳极消耗快，寿命较短（1-2年），精度略低于极谱式。
2.荧光法（新型技术，高精度免维护）
荧光法是近年来快速普及的溶解氧检测技术，基于荧光猝灭原理，无电极损耗，维护成本低，精度高，适用于污水、养殖等复杂场景。
核心原理：荧光物质被激发后产生荧光，水中的溶解氧会与荧光物质发生作用，使荧光强度减弱、荧光寿命缩短，且荧光猝灭程度与溶解氧浓度成正比，通过测量荧光寿命变化计算DO值。
核心结构：由荧光帽、LED光源、光电探测器组成：
荧光帽：表面涂有特殊的荧光染料（如钌络合物），是检测的核心部件。
LED光源：发射特定波长的蓝光（450-470nm），激发荧光染料产生荧光。
光电探测器：接收荧光染料发出的红光（600-650nm），并测量荧光的衰减时间（寿命）。
工作流程：
LED光源发射蓝光，照射到荧光帽上的荧光染料，使其从基态跃迁至激发态。
激发态的荧光染料返回基态时，会发射红光（荧光）；若周围有溶解氧，氧分子会带走荧光染料的能量，使荧光快速衰减（猝灭）。
光电探测器测量荧光的衰减时间（从激发到荧光消失的时间），溶解氧浓度越高，衰减时间越短。
仪器通过预设的校准曲线，将衰减时间换算为溶解氧浓度。
3.光学法（精准款）
光学法基于拉姆齐散射或吸收光谱原理，属于非接触式检测，精度很高，适用于科研、高精度工业检测场景。
核心原理：利用溶解氧对特定波长光的吸收或散射特性，通过测量光的衰减程度计算DO浓度。
吸收光谱法：溶解氧在近红外波段（760nm）有特征吸收峰，光通过水体时，溶解氧会吸收部分特定波长的光，吸光度与DO浓度成正比。
拉姆齐散射法：激光照射水体时，溶解氧分子会产生特定频率的散射光，散射光强度与DO浓度相关。
工作流程：
光源发射特定波长的光，穿过水体样品池。
检测器测量透射光（吸收法）或散射光（散射法）的强度。
通过朗伯-比尔定律或散射强度与浓度的关系，计算溶解氧浓度。
优势：完全无接触，无耗材，不受水体杂质干扰；缺点：设备成本高，对光学系统精度要求很高，普及度较低。
二、核心辅助模块：保障测量精度的关键
无论采用哪种检测技术，溶解氧分析仪都需要配套辅助模块，消除环境干扰，确保测量准确性。
温度补偿模块：溶解氧的溶解度与温度密切相关（温度越高，DO溶解度越低），仪器内置温度传感器，实时测量水体温度，通过预设的温度补偿公式，自动修正DO值，确保不同温度下的测量精度。
盐度补偿模块：水体中的盐分会降低溶解氧的溶解度（盐度越高，DO溶解度越低），对于海水、高盐度污水等场景，仪器可通过手动设置或自动检测盐度，进行盐度补偿，修正测量结果。
气压补偿模块：大气压变化会影响溶解氧的分压，进而影响测量结果，仪器内置气压传感器，实时采集大气压数据，自动补偿气压对DO值的影响，适用于野外、高空等气压波动大的场景。
清洗与校准模块：
电化学法：定期清洗透气膜，避免污染堵塞；需定期校准（零点校准用无氧水，跨度校准用标准浓度溶液）。
荧光法：定期清洁荧光帽表面的油污、生物附着，避免影响荧光激发；校准周期更长（通常3-6个月）。
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