Разница между оптическими датчиками DO и электрохимическими датчиками DO

Оптические датчики растворенного кислорода

Оптические датчики растворенного кислорода измеряют взаимодействие кислорода и люминесцентных красителей в присутствии синего света. Свет возбуждает красители, заставляя их излучать свет. Однако молекулы кислорода взаимодействуют с красителями в присутствии DO, что изменяет или ограничивает длины волн излучаемого света.

Существует обратная зависимость между измеренным таким образом эффектом и парциальным давлением растворенного кислорода. Точнее, выраженная уравнением Штерна-Фольмера, концентрация DO, измеряемая по его парциальному давлению, обратно пропорциональна времени жизни люминесценции.

Оптический датчик растворенного кислорода состоит из четырех элементов: синего светодиода (LED), чувствительного элемента, полупроницаемой мембраны и фотодетектора. Люминесцентный краситель обычно удерживается неподвижным в ксерогеле, золь-геле или другой матрице чувствительного элемента. Некоторые Датчики также имеют красный светодиод, чтобы они могли обеспечить точность с помощью эталонного красного света, который просто отражает краситель.

Количество растворенного кислорода, присутствующего в образце, контролирует время жизни и интенсивность люминесценции красителя при наличии синего света. Кислород взаимодействует с красителем, когда он проникает через мембрану, ограничивая время жизни и интенсивность люминесценции красителя. Затем фотодетектор измеряет время жизни или интенсивность отраженной люминесценции, что, в свою очередь, используется для определения концентрации растворенного кислорода.

Использование оптических датчиков растворенного кислорода имеет как преимущества, так и недостатки. С одной стороны, оптические датчики растворенного кислорода часто обеспечивают большую точность, чем электрохимические датчики, особенно при очень низких концентрациях. Оптические датчики DO также не подвержены влиянию газов, которые могут проникать через мембрану электрохимического датчика DO.

Кроме того, благодаря минимальным требованиям к техническому обслуживанию оптические датчики растворенного кислорода идеально подходят для долгосрочных программ мониторинга. Они показывают небольшой дрейф калибровки, сохраняя калибровку в течение нескольких месяцев. Они также могут проводить измерения без какого-либо перемешивания и времени на разогрев. В оптических датчиках замена сенсорной мембраны также происходит реже.

С другой стороны, для работы оптических датчиков растворенного кислорода требуется больше энергии, и им обычно требуется в два-четыре раза больше времени, чтобы предоставить вам результаты, чем их электрохимическим собратьям. Температура также оказывает существенное влияние на эти датчики, поскольку от нее зависит как время жизни люминесценции, так и ее интенсивность. Однако в большинстве оптических датчиков растворенного кислорода используется термистор, который автоматически подстраивается под температуру и корректирует данные.

Итог: для долгосрочного проекта мониторинга с надежным источником питания, особенно в отдаленных районах, которые трудно обслуживать, оптический датчик растворенного кислорода часто является лучшим выбором.

Электрохимические датчики растворенного кислорода

Электрохимические датчики растворенного кислорода бывают двух основных разновидностей: полярографические и гальванические. Обе разновидности включают раствор электролита, содержащий катод и анод — два поляризованных электрода. Тонкая полупроницаемая мембрана разделяет раствор, содержащий электроды, и образец.

В зависимости от того, насколько велико давление кислорода в воде, растворенный кислород проходит мимо мембраны с пропорциональной скоростью. Когда он достигает катода, кислород потребляется, создавая электрический ток, который напрямую зависит от концентрации кислорода. Наконец, ток достигает анода со скоростью, пропорциональной парциальному давлению кислорода в образце.

Электрохимические датчики могут оказаться непростыми в стоячей воде или в лаборатории, где датчики растворенного кислорода необходимо перемешивать в растворе, чтобы избежать искусственно заниженных значений содержания растворенного кислорода в сценариях отсутствия потока. Чтобы избежать этой проблемы, просто перемешивайте электрохимические датчики растворенного кислорода в образце до тех пор, пока уровень растворенного кислорода не перестанет увеличиваться.

Полярографические датчики растворенного кислорода

Полярографические датчики растворенного кислорода могут быть быстроимпульсными или постоянными. Быстроимпульсный полярографический датчик растворенного кислорода работает аналогично стационарному полярографическому датчику растворенного кислорода, и оба имеют одинаковые электроды и процессы. Однако быстроимпульсный полярографический датчик растворенного кислорода включается и выключается каждые несколько секунд, уменьшая зависимость от потока и устраняя необходимость перемешивания образца.

Оба типа полярографических датчиков растворенного кислорода состоят из катода, изготовленного из металла «благородной» категории, такого как платина или золото, и серебряного анода, оба в растворе хлорида калия. В остальном они работают аналогично другим электрохимическим датчикам.

Полярографические датчики растворенного кислорода имеют как преимущества, так и недостатки. Их преимущества заключаются в том, что они очень экономичны и обеспечивают быстрое время отклика после начала работы. Что касается недостатков, то датчику такого типа требуется некоторое время для прогрева, прежде чем он сможет дать показания — обычно от пяти до 60 минут. Они также требуют частого обслуживания, особенно потому, что покрытие анода может окислиться, что ухудшит его характеристики.

Итог: для проектов с ограниченным бюджетом, которым требуется время отклика при наличии времени на прогрев, это лучший тип датчика.