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常見溶氧儀的測定原理分析
發布時間:2019-05-08   點擊次數:568次
  測定原理
  常見的溶氧儀多采用隔膜電極作換能器,將溶氧濃度(實際上是氧分壓)轉換成電信號,再經放大、調整(包括鹽度、溫度補償),由模數轉換顯示。
  溶氧儀實用的膜電極有兩種類型:極譜型(Polarography)和原電池型(Galvanic Cell)。極譜型(Polarography):電極中,由黃金(Au)環或鉑(Pt)金環作陰極;銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽極。電解液為氯化鉀溶液。陰極外表面覆蓋一層透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡膠等透氣材料。陰陽兩電極之間外加0.5~1.5伏的極化電壓。有的極化電壓為0.7伏。當溶解氧透過薄膜到達黃金陰極表面,在電極上發生如下反應。
  陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
  同時,陽極被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl
  在正常情況下,上述還原-氧化反應產生的擴散電流i∞之值與溶氧濃度成正比。可用下式表示:
  i∞=nFA(Pm/L)Cs
  式中:i∞-穩定狀態的擴散電流
  n-得失電子數
  F-法拉第常數(96500 庫侖)
  A-陰極表面積(平方厘米)
  Pm-薄膜的滲透系數(厘米2/秒)
  L-薄膜的厚度(厘米)
  Cs-溶解氧濃度(ppm)
  當電極結構和薄膜確定之后,式中A、Pm、L、n等均為常數。令K= nFA(Pm/L),則上
  式中:i∞=KCs。
  因此可見,只要測得擴散電流i∞,即可測得溶解氧濃度。為消除溫度、鹽度和氣壓因素影響,各型號產品采用各自技術進行補償。
  原電池型(Galvanic Cell):當外界氧分子透過薄膜進入電極內相到達陰極的三相界面時,產生下式反應。
  銀陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
  同時,鉛陽極被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O
  即:氧在銀陰極上被還原為氫氧根離子,并同時向外電路獲得電子;鉛陽極被氫氧化鉀溶液腐蝕,生成鉛酸氫鉀,同時向外電路輸出電子。接通外電路之后,便有信號電流通過,其值與溶氧濃度成正比。
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