溶解氧仪测量原理：极谱法与荧光法（光学法）

验证声明：本文依据HJ 506-2009《水质 溶解氧的测定 电化学探头法》及光学溶解氧传感器通用规范，结合丁当仪器仪表极谱法溶氧仪（DOG0010、DOG0021）与荧光法溶氧仪（DOG0210、便携式DOB003），于2026年5月在实验室及现场验证。以下内容适用于市政污水、地表水、水产养殖及电厂锅炉水等工况。

图1：极谱法溶解氧仪（型号DOG0010），需定期更换膜头和电解液

图2：荧光法溶解氧仪（型号DOG0210），免膜免液，荧光帽寿命2~3年

一、溶解氧测量需求概述

溶解氧（DO）是水质关键指标，影响污水处理生化效率、水产养殖存活率及锅炉腐蚀风险。工业上常用两种测量技术：极谱法（电化学法）和荧光法（光学法）。两者原理、结构、维护及适用场景差异显著，正确选型可大幅降低运维成本。

二、极谱法（Clark电极）原理与结构

极谱法溶解氧传感器由工作电极（金或铂阴极）、参比电极（银/氯化银阳极）和温度传感器组成，电极浸在电解液中，覆盖选择性透氧膜（聚四氟乙烯或硅橡胶）。测量时，工作电极施加-0.7~-0.9V极化电压，氧气透过膜在阴极还原，产生扩散电流与氧分压成正比，25℃时每1mg/L DO对应的电流约为0.5~1µA。仪表检测电流经放大、温度补偿后输出DO值。

典型结构

• 阴极：金或铂，表面积小以限制电流。
• 阳极：银/氯化银，提供氧化反应。
• 电解液：KCl或KOH溶液，需定期补充。
• 膜头：透氧膜，厚度约25~50µm，易污染、破损。

极谱法溶氧仪响应时间约60~120s（90%），需定期校准（零点亚硫酸钠，满度空气饱和水）。丁当DOG0010极谱法溶氧仪广泛应用于污水厂、自来水厂。

三、荧光法（光学法）原理与结构

荧光法溶解氧传感器基于荧光淬灭原理。传感器探头表面涂有钌配合物荧光材料，LED发出蓝光激发荧光物质，荧光物质发射红光；氧分子接触荧光层时发生能量转移，荧光寿命缩短。测量红光衰减的时间（或相位延迟）即可换算溶解氧浓度。测量过程不消耗氧，无需电解质膜。

典型结构

• 光学探头：含荧光涂层（溶胶-凝胶或硅胶基质）。
• LED光源：蓝光LED作为激发光。
• 光电探测器：检测荧光强度或寿命。
• 温度传感器：补偿温度对荧光效率的影响。

荧光法响应时间＜60s，无需校准零点（出厂已标定），满度校准可用空气饱和水。荧光帽寿命通常2~3年，到期仅需更换荧光帽，无需添加电解液。丁当DOG0210荧光法溶氧仪适合高盐、低流速、污染严重水质。

四、结构对比与优劣分析

应用建议：污水厂、养殖塘等需连续监测且污泥/藻类多的场景，首选荧光法；预算有限、人工维护便利的小型设施或间歇测量可选极谱法。电厂锅炉ppb级溶氧必须用极谱法（荧光法下限仅约50ppb）。

五、典型故障与排查

• 极谱法读数偏低或为零：膜头破损、电解液干涸、电极极化电压异常。检查膜头是否漏液，补充电解液，用标准液测试。
• 荧光法读数明显偏大：探头荧光涂层老化或污染。用软布轻拭探头表面，若无效需更换荧光帽。
• 响应时间过长：极谱法膜头堵塞；荧光法探头表面有气泡或生物膜。清洗电极或增加清洗频率。
• 温度读数错误：温度传感器损坏或连线接触不良，会影响温度补偿，导致DO值不准。

六、常见问题解答（FAQ）

七、总结

极谱法和荧光法溶解氧仪各有优势：极谱法技术成熟、成本较低，但维护工作量大；荧光法免膜免液、响应快、抗污染强，长期运维成本低。用户应根据实际工况、预算及维护能力综合选型。丁当仪器仪表提供全系列极谱法（如DOG0010）和荧光法（如DOG0210）溶解氧仪，以及便携式ppb级溶氧仪（DOB003），满足污水、养殖、地表水、电厂等不同场景需求。

文末声明：本文基于HJ 506-2009及丁当仪器仪表内部测试，于2026年5月验证，适配丁当DOG0010、DOG0210、DOB003等型号溶解氧仪，常规水质工况（水温0~50℃，DO 0~20mg/L）。数据如转载需注明出处。

关注提示：关注《丁当仪器仪表》，学习更多水质监测干货知识，有仪器选型、安装、校准相关问题，欢迎私信咨询。