一种新型高精度溶解氧传感器的设计

郑贵林，徐沾伟

（武汉大学计算机学院，湖北武汉 430072）

0 引言

溶解氧是指空气中的分子态氧溶解在水中的浓度。天然水中溶解氧近于饱和值，水中微生物繁殖旺盛;水体受到有机物与还原性物质污染，溶解氧浓度下降。当溶解氧消耗速度大于空气中氧气向水中的溶解速度时，水中溶解氧浓度趋于零，此时厌氧菌得以繁殖，使水体恶化，所以，溶解氧浓度能够反映出水质的受污染程度。同时，对于水产养殖业来说，水中溶解氧对鱼类等的生长也有着至关重要的影响。当溶解氧低于4 mg/L时，就会引起鱼类窒息死亡。对于人类来说，健康的饮用水中溶解氧含量不得小于6 mg/L［1］。因此，水体溶解氧含量的测量，对于工农业的发展都具有重要意义。

目前，溶解氧测量方法主要有碘量法，光纤法，荧光法，电流测量法［2］。碘量法是纯粹的化学法，不适合做在线监测。光纤法与荧光工艺复杂，成本高。电流测量法主要是采用极谱式溶解氧电极，通过在电极阳极加0.685 V直流电压作为激励，电极阴极会输出nA级的弱电流。电流测量法测量原理简单，精度高，但是，极谱式溶解氧电极断电后需要有4～6 h的激化才能正常使用［3］。本文针对极谱式溶解氧电极的特点，设计了一种新型的溶解氧传感器，在保证测量精度、设备功耗的情况下，大大缩短了溶解氧测量时间。

1 工作原理

极谱式溶解氧电极由阴极、阳极、KCl电解液以及氧扩散膜组成，在阳极加上0.685 V直流电压激励，氧通过膜扩散进入电解液与Au电极和Ag电极构成测量回路，阴极会输出与氧浓度呈比例关系的nA级的弱电流信号。……