溶解氧測(cè)定儀的簡(jiǎn)單原理

常見(jiàn)的溶解氧測(cè)定儀多采用隔膜電極作換能器，將溶解氧濃度（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。測(cè)定溶解氧實(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(yáng)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(yáng)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(guò)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(yáng)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(kù)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(jiàn)，只要測(cè)得擴(kuò)散電流 i∞，即可測(cè)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(guò)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(yáng)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(yáng)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(guò)，其值與溶氧濃度成正比。