熒光法溶解氧傳感器結(jié)構(gòu)原理深度解析

2026.01.14　瀏覽量：17 次

熒光法溶解氧傳感器結(jié)構(gòu)原理是什么？熒光法溶解氧傳感器通過藍(lán)光激發(fā)氧敏感熒光材料，利用氧分子對熒光壽命和強(qiáng)度的猝熄效應(yīng)，建立光學(xué)信號與溶解氧濃度之間的定量關(guān)系，實現(xiàn)無需電解液、低維護(hù)、高穩(wěn)定性的在線溶解氧測量。下面贏潤集團(tuán)工作人員就從其結(jié)構(gòu)組成、工作機(jī)理、溫度補(bǔ)償方式及在污水處理、水環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢等方面來詳細(xì)闡述一下，并結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)說明其技術(shù)可靠性與工程適用性。

熒光法溶解氧傳感器測量對象是什么？
測量對象是水體中的溶解氧濃度（DO），單位通常為 mg/L 或 % 飽和度，但測量路徑并非直接采集氧分子數(shù)量，而是通過光學(xué)方式進(jìn)行間接計算。在熒光法溶解氧在線分析儀熒光法溶解氧在線分析儀中，傳感器探頭前端覆蓋氧敏感熒光層，當(dāng)水中的氧分子擴(kuò)散至該區(qū)域時，會對熒光信號產(chǎn)生猝熄作用。儀器通過采集熒光壽命變化，反演得到對應(yīng)的溶解氧濃度值。這一測量思路符合《HJ 506-2009 水質(zhì) 溶解氧的測定電化學(xué)探頭法》中提出的“溶解氧測量結(jié)果應(yīng)具有可比性和可溯源性”的技術(shù)要求。

熒光法溶解氧傳感器的核心結(jié)構(gòu)由哪些部分組成？
以熒光法溶解氧在線分析儀為代表的熒光法溶解氧傳感器，其典型結(jié)構(gòu)主要包括：
▲藍(lán)光 LED 激發(fā)光源（≈470 nm）
▲氧敏感熒光層
▲紅光接收器（光電二極管）
▲信號處理與計算模塊
▲NTC 溫度傳感器
▲全密封金屬或工程塑料外殼
與傳統(tǒng)極譜法或原電池法相比，該結(jié)構(gòu)中不含透氧膜與電解液，減少了耗材部件數(shù)量。據(jù)工程運(yùn)行統(tǒng)計，在污水廠連續(xù)工況下，熒光法 DO 傳感器的維護(hù)頻率可降低 60% 以上。

熒光猝熄效應(yīng)在熒光法溶解氧在線分析儀中是如何被利用的？
當(dāng)熒光法溶解氧在線分析儀傳感器內(nèi)部的藍(lán)光LED激發(fā)熒光材料后，熒光層會發(fā)出紅光。若水體中氧濃度升高：
1、氧分子會帶走部分激發(fā)能量
2、熒光壽命縮短
3、熒光強(qiáng)度下降
儀器通過內(nèi)置算法對熒光壽命進(jìn)行實時計算，其數(shù)學(xué)關(guān)系可用Stern–Volmer方程描述。在0–20 mg/L測量范圍內(nèi)，該關(guān)系呈高度線性，使熒光法溶解氧在線分析儀的重復(fù)性可達(dá)到±0.3 mg/L。

為什么熒光法溶解氧在線分析儀不受流速和攪拌影響？
核心原因在于測量過程中不發(fā)生氧消耗。傳統(tǒng)電化學(xué)法在測量時需要消耗氧分子，水體必須保持一定流速。而ERUN-SZ-DO611B熒光法溶解氧在線分析儀采用純光學(xué)測量方式，僅依賴氧分子擴(kuò)散接觸熒光層，在 0–0.5 m/s 流速變化范圍內(nèi)，測量偏差通常小于 ±1%。這一特性使其在污水處理廠生化池、曝氣池等低流速場景中具有明顯優(yōu)勢，符合《城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行維護(hù)技術(shù)規(guī)程（CJJ 60）》的在線監(jiān)測要求。

溫度變化對熒光法溶解氧在線分析儀測量結(jié)果有多大影響？
水溫每升高 10 ℃，溶解氧飽和度約下降 20%–25%。
熒光法溶解氧在線分析儀在傳感器內(nèi)部集成 NTC 溫度傳感器，對以下兩方面進(jìn)行同步補(bǔ)償：
★熒光材料溫漂
★氧溶解度變化
該補(bǔ)償方式與《GB/T 5750.7-2023 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法》中關(guān)于溫度修正的原則保持一致，確保不同季節(jié)、不同水溫條件下數(shù)據(jù)的可比性。

哪些應(yīng)用場景更適合采用熒光法溶解氧在線分析儀？
結(jié)合其結(jié)構(gòu)原理與工程特性，熒光法溶解氧在線分析儀適用于：
▲污水處理廠調(diào)節(jié)池、生化池、出水口
▲自來水廠與地表水監(jiān)測
▲水產(chǎn)養(yǎng)殖高密度養(yǎng)殖水體
▲工業(yè)循環(huán)水與過程用水
在連續(xù)運(yùn)行條件下，其典型校準(zhǔn)周期可達(dá) 12 個月以上，顯著降低運(yùn)維成本。

以上就是關(guān)于熒光法溶解氧傳感器結(jié)構(gòu)原理是什么的相關(guān)介紹，熒光法溶解氧傳感器以光學(xué)猝熄效應(yīng)為基礎(chǔ)，通過藍(lán)光激發(fā)、紅光響應(yīng)和數(shù)字信號運(yùn)算，構(gòu)建起穩(wěn)定、可溯源的溶解氧測量體系。相較傳統(tǒng)電化學(xué)方法，其結(jié)構(gòu)中不依賴電解液和透氧膜，避免了氧消耗問題，在低流速或無攪拌條件下仍能保持良好的測量一致性。在實際工程應(yīng)用中，熒光法溶解氧傳感器通過集成溫度補(bǔ)償與數(shù)字通信技術(shù)，可滿足污水處理廠、生化反應(yīng)系統(tǒng)、地表水與工業(yè)用水等場景對長期在線監(jiān)測的需求。