主题：【求助】传感器工作原理

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溶解氧传感器DO-898的工作原理：测量探头最前端的传感器罩上覆盖有一层荧光物质，LED 光源发出的蓝光照射到荧光物质上，荧光物质被激发，并发出红光；一个光电池检测荧光物质从发射红光到回到基态所需要的时间。这个时间只和蓝光的发射时间以及氧气的多少有关，探头另有一个LED 光源，在蓝光发射的同时发射红光，做为蓝光发射时间的参考。传感器周围的氧气越多，荧光物质发射红光的时间就越短。因此，计算出溶解氧的浓度。

1. 溶氧电极的分类
      测定DO的方法有多种：如化学Winkler 法，电极方法，质谱仪等。这里主要介绍电极方法。溶氧电极最早是由Clark （1956）发明的。它是由一透气薄膜复盖的电流型电极。
      DO电极可分为两类：原电池（Galvanic）型和极谱（Polargrafic）型。

2. DO电极测定原理
      原电池型：一般由贵金属，如白金、金或银构成阴极；由铅构成阳极。在电解质如KCl或醋酸铅存在下便形成PbCl2或Pb（AcO）2，原电池型电极无需外加电压。

      极谱（Polargrafic）型电极需要外加0.6-0.8V的极化电压。一般由贵金属，如白金或金构成阴极；由银构成阳极。极谱型电极需外加一恒定的电压，电解质参与了反应，因此，在一定的时间间隔必须补充电解质。

极谱型与原电池型的区别
      极谱型电极一般寿命较长，但价格较贵。输出电流相差数量级。电极响应时间一般为90S。用来测定Kla或过渡现象似乎较困难。有些电极的响应可以做到30S以下。 极谱型电极的阴极表面做得很小，一般其直径在1-50 μm的范围，形成的还原电流在nA级，因此，需要专门的电子放大装置。一般阴极材料的要求很高，如白金或银纯度在99.999%以上。

    原电池型电极的表面要求平面光滑，其面积大小与还原电流成正比。一般直径采用5-10 mm.。 其还原电流在28℃时为5-25μA, 因此，不用专门的电子放大器便可通过串联一电位器直接接到全程5或10 mV的自动电位差记录仪上。原电池型的阳极材料同样要求很高，纯度在99.999%以上。一般阳极作成圆筒状，其表面积需阴极面积大数十倍，这对极谱型电极容易做到，故它可以做得较小。原电池型的阳极就得大许多，才能满足这种比例要求。

DO电极结构：一般由阴极、阳极、电解质和塑料薄膜构成。 

水中的氧必须透过薄膜达到阴极的表面才能被电极还原。因此，氧在扩散到阴极表面需克服一些阻力，其中最为重要的是靠近薄膜的液膜阻力和薄膜本身的阻力。对原电池型的电极，非常重要的一点是主要阻力应落在薄膜上，即薄膜的阻力远大于液膜阻力，这样被测液体的流动引起的阻力的变化对氧扩散的影响可以减到最小。因此，从式（1）可以看出测氧实质上是测定氧的扩散速度。

      IS = N FA （Pm/dm）P0          （1）

      式中 IS为输出电流，N 为氧被还原所得电子数，F为法拉第常数，A 为阴极表面积，Pm 塑料膜的扩散系数，dm为膜的厚度，P0为被测液体中的氧的分压。