溶解氧測定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(zhuǎn)換成電信號,再經(jīng)放大,、調(diào)整(包括鹽度、溫度補償) ,由模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示,。測定溶解氧實用的膜電極有兩種類型:極譜型和原電池型。 極譜型:電極中,,由黃金(Au)環(huán)或鉑(Pt)金環(huán)作陰極;銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽極,。電解液為化鉀溶液。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(fā)生如下反應(yīng)。
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(yīng)產(chǎn)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(wěn)定狀態(tài)的擴散電流 n-得失電子數(shù) ;F-法拉第常數(shù)(96500庫侖) ;A-陰極表面積(平方厘米);Pm-薄膜的滲透系數(shù)(厘米 2/秒) ;L-薄膜的厚度(厘米) ;Cs-溶解氧濃度(ppm) ,。當電極結(jié)構(gòu)和薄膜確定之后,,式中 A、Pm,、L,、n等均為常數(shù)。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(chǎn)品采用各自技術(shù)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(nèi)相到達陰極的三相界面時,產(chǎn)生下式反應(yīng),。
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。