2017年第36卷第4期
传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies）
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DOI :10. 13873/J.10009787 (2017)04003903
极谱法溶解氧传感器输出稳定性研究
张维维，孙延玉
（中国电子科技集团公司第四十九研究所，黑龙江哈尔滨150001）
摘要：针对极谱法溶解氧传感器在长期检测过程中存在的输出稳定性差的间题，结合极谱法溶解氧传感器的结构与检测机理，分析了影响极谱法溶解氧传感器输出稳定性的因固素。研究表明：氧化-还原电位偏移、透气膜的污染和形变、温度及搅拌均会导致输出不稳定。针对每种影响因素提出了解决办法，提高
了稳定性，满足了长期在线监测水质的需要。关键词：极谱法；溶解氧；传感器；稳定性
中图分类号：0631
文献标识码：A
文章编号：1000-9787(2017)04-003903
Research on stabilityof polarographic dissolvedoxygen sensor
ZHANG Wei-wei, SUN Yan-yu
(The 49th Research Institute,China Electronices Technology Group Corporation,
Harbin 150001, China)
Abstract: Aiming at poor output stability problem during long-time online detecting of polarographic dissolved oxygen( DO) sensor, combined with structure and detecting mechanism of the polarographic DO sensor, analyze on factors influencing output stability, Researeh results show that redox potential excursion, contamination and distortion of breathe freely membrane, temperature and stiring will all lead to poor output stability problem. Solutions for each influencing factor is also proposed, stability is improved and long-term online water quality monitoring is met.
Key words: polarographic method; dissolve oxygen; sensor; stability
0引言
水中溶解氧能够反映出水体受到有机物污染的程度，它是水体污染程度的重要指标，也是衡量水质的综合指标之一。因此，水体溶解氧含量的测量，对于环境监测以及水产养殖业的发展都具有重要意义1]。目前，溶解氧的检测方法主要有化学法、荧光法()、极谱式电极法("】、生物传感法(4)等，其中，极谱式薄膜电极法以其灵敏度高、响应时间快、结构简单、操作方便及可持续在线监测等优点，至今仍有着广泛的应用。然而，极谱式薄膜电极法长期在线使用存在稳定性差的缺点。张光辉等人分析了极谱型溶解氧传感器的温度特性并给出了补偿措施")；吴志刚等人研制了气体薄层电极型溶解氧传感器，解决响应信号重现性差及使用寿命短的间题("}；然面这些研究都未对极谱型溶解氧传感器输出稳定性影响因素进行全面分析。
本文结合极谱法检测水中溶解氧的化学反应机理和极谱法溶解氧传感器的结构特点，对影响极谱式溶解氧传感器输出稳定性的影响因素进行了分析和研究，研究表明，氧化-还原电位偏移、透气膜的污染和形变、温度及搅择均会
收稿日期：2016-06-21
导致输出不稳定。针对每种影响因索给出了解决方法，实
现极谱法溶解氧在线检测较好的稳定性。检测原理
1.1溶解氧浓度极谱法检测原理
极谱法分为控制电位极谱法和控制电流极谱法，本文的溶解氧传感器采用控制电位极谱法，电极电位为激发信号，电流为被测定的响应信号，如图1所示，即在阴极和阳极两端施加固定电压，使两个电极间产生电位差，阳极和阴极分别发生氧化、还原反应，从而在电极和电解液组成的回路中产生电流。产生的电流信号与被测溶液的溶氧浓度成正比，因此，可以通过对电流信号的记录检测水中溶解氧浓度值7]。
1.2传感器构造与反应机理
如图2所示，游解氧传感器以铂丝作阴极即检测电极，银环作阳极，聚四氟乙烯（PTFE）膜作防水透气膜，隔离待检测对象与检测系统，同时允许氧分子扩散通过，PTFE膜内部充满电解液，构成一个对氧敏感的电解池。待测介质中一定浓度的氧分子通过扩散穿过PTFE膜，到达电解液