溶氧仪工作原理是什么?

溶氧仪适用于各种环境下的溶氧含量的测量,特别是养殖水、光合作用以及现场测量。很多人对于该仪表的工作原理十分好奇,那么小小的一个仪表居然可以测量出水里的氧含量。那么溶氧仪的工作原理是什么呢?

溶氧仪工作原理是什么?

溶氧仪一般采用隔膜电极作为换能器,将溶氧浓度(实际上是氧分压)转换成电信号,然后经过放大、调整(包括盐度、温度补偿) ,由模数转换显示。

溶氧仪的电解液为钾溶液。阴极外表面覆盖一层透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡胶等透气材料。阴阳两电极之间外加 0.5~1.5伏的极化电压。有的极化电压为0.7伏。当溶解氧透过薄膜到达黄金阴极表面,在电极上发生如下反应:

阴极被还原:O2+2H2O+4e→4OHˉ ; 同时,阳极被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl ;在正常情况下,上述还原-氧化反应产生的扩散电流 i∞之值与溶氧浓度成正比。可用下式表示:

i∞=nFA(Pm/L)Cs 式中:i∞-稳定状态的扩散电流 n-得失电子数 ;F-法拉第常数(96500库仑) ;A-阴极表面积(平方厘米);Pm-薄膜的渗透系数(厘米 2/秒) ;L-薄膜的厚度(厘米) ;Cs-溶解氧浓度(ppm) 。当电极结构和薄膜确定之后,式中 A、Pm、L、n等均为常数。令 K= nFA(Pm/L) ,则上式中:i∞=KCs。

通过上述内容我们可以知道,只要能够测得扩散电流 i∞,那么就可以测得溶解氧浓度。而为了消除温度、盐度和气压因素影响,各型号的产品采用各自技术进行补偿。原电池型(Galvanic Cell):当外界氧分子透过薄膜进入电极内相到达阴极的三相界面时,产生下式反应:

银阴极被还原:O2+2H2O+4e→4OHˉ 同时,铅阳极被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O 即:氧在银阴极上被还原为氢氧根离子,并同时向外电路获得电子;铅阳极被氢氧化钾溶液腐蚀,生成铅酸氢钾,同时向外电路输出电子。接通外电路之后,就会有信号电流通过,其值与溶氧浓度成正比。

以上就是关于溶氧仪的工作原理,仅供大家参考。可能很多人没想到,溶氧仪这样一个小小的一个仪表,工作原理可一点都不简单。

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