主题：【原创】关于溶氧仪溶解氧浓度算法

1、原理
      上海誉琰科技有限公司( 网址：yuyantech.com.cn ) HD1000手持式溶解氧分析仪溶解氧的测量是基于克拉克（Clark）电极原理(其他用于电厂的溶氧仪多数采用此原理)，传感器由阴极和阳极构成，电极浸在电极腔内的电解液中，由透气膜和电解液薄层将电极与所测介质分开，并允许溶解氧透过。当对传感器两电极施加稳定极化电压时，水中溶解氧透过薄膜，产生稳定的扩散电流，扩散电流的大小与水中溶解氧的浓度呈线性关系。探头输出的电流信号与氧浓度呈线性关系，根据输出的电流信号，即可算出水中溶解氧的浓度。
在一定温度t下，探头电流与氧浓度有如下关系：

I= R * C + I₀                   

I：电流
I₀：氧浓度为零时的电流，即残余电流(零点校准时得到)
C：氧浓度。对溶解氧，单位为mg/L；
R：探头系数(与电极面积、膜及温度相关)-即其他仪器的斜率
2、氧浓度计算
      仪器出厂前或使用中用户会进行零点校准，取得残余电流I₀。使用时，待仪器稳定后，以空气为标样进行校准，由I= R * C + I₀可算出当前温度的探头系数R(此即为其他仪器的空气校准)，此时的浓度C为校准气温下的饱和溶解氧浓度(25℃时为8.25mg/L)，电流I为空气中探头的电流，I₀为仪器零点校准得到的残余电流。
      测量样品，先得到当前探头输出的电流I。由氧电流I、残余电流I₀及探头系数R由下式计算氧浓度：
                                                C=(I-I₀)/R=I/R- I₀/R
      一般情况下，HD1000仪器所用探头在空气中的电流约为600nA(25℃)，探头系数R(探头的灵敏度系数，即信号除以浓度)约75pA/(μg/L)，残余电流I₀小于50pA(25℃)，残余电流相当于的氧浓度(即I₀/R)小于1μg/L，也就是如果不扣除残余电流(扣除零点)的话，引起的误差小于1μg/L。对上海誉琰科技有限公司的手持式溶解氧分析仪HD1000-S，探头残余电流I₀约为20pA(25℃)，残余电流相当于的氧浓度(即I₀/R)约0.3-0.4μg/L。
      大多数溶解氧分析仪，探头在空气中的电流约为50－60nA(25℃)，残余电流小于50pA，以空气中的电流为60nA，残余电流20pA计算，探头系数R(探头的灵敏度系数，即信号除以浓度)小于10pA/(μg/L)，其零点为3μg/L。
      另外溶氧仪在使用过程中，随着电解液及阳极的消耗，探头的零点及探头系数均会发生变化。因为多数仪器的零点较大，且在变化，所以需要经常校准。在零点为数μg/L的基础上，如果进行低浓度样品(比如1-2μg/L)的测量，显然会带来较大的误差，况且零点还在不断变化。HD1000在零点为零点几μg/L的基础上，进行样品(比如1-2μg/L)的测量，误差会较小。
      在实际使用中，由于多数仪器的反应速度较慢，零点校准需要很长时间(探头放于无氧水中电流不断下降，要很长时间后才能达到稳定，这个过程至少要数小时)，用户等不及电流稳定或者在电流未下降到稳定值前(比如说半小时，或者1小时)就进行了零点校准，此时得到的零点比真实的零点要高，测量时由于过高的零点扣除，会导致测量结果偏低(偏低的数据更符合标准，显得更好看些)。我们在现场测量中多次见到在线表显示为0.0μg/L的数据，从侧面印证了这一点，因为不正确的零点校准，导致0.0μg/L这种错误的结果。