光學(xué)氧氣傳感器能夠準(zhǔn)確測(cè)量非常低水平的氧氣，是傳統(tǒng)電化學(xué)傳感器的有效且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的替代品。它們基于氧熒光猝滅的原理，并依賴于光能測(cè)量與化學(xué)反應(yīng)測(cè)量，這具有大量的功能和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

　這就是為什么在氧氣測(cè)量是關(guān)鍵參數(shù)的許多領(lǐng)域中，光學(xué)傳感器迅速成為流行的首選解決方案。在過去十年中，這些傳感器已廣泛用于實(shí)驗(yàn)室、過程環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量應(yīng)用。在本文中，我想簡(jiǎn)要概述這兩種替代技術(shù)，目的是說明光學(xué)氧傳感器與電化學(xué)傳感器相比的優(yōu)勢(shì)。

　一、光學(xué)與電化學(xué)氧傳感器如何工作？

　在電化學(xué)傳感器中，無論是原電池還是極譜傳感器，氧氣都會(huì)透過傳感器膜并發(fā)生化學(xué)還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生與樣品中氧氣濃度成正比的電信號(hào)。在這種類型的測(cè)量過程中，氧氣會(huì)在此過程中被消耗，這意味著需要以一定的速度恒定流入樣品以保持測(cè)量精度。

　另一方面，在光學(xué)傳感器中沒有發(fā)生氧氣消耗。在這里，聚合物膜包含一種特殊的發(fā)光染料，當(dāng)在沒有氧氣的情況下暴露在光源下時(shí)，會(huì)發(fā)出明亮的光（下圖中的厚粉色光暈）。當(dāng)樣品中存在氧分子時(shí)，它們會(huì)與染料分子碰撞并淬滅其發(fā)光（下圖中減少的粉紅色光暈），然后再傳輸回檢測(cè)器。這種效應(yīng)稱為淬火。樣品中的氧氣越多，返回的光就越少。差異是樣品中氧氣濃度的指標(biāo)。光學(xué)技術(shù)不依賴于流量，使測(cè)量過程更輕松、更快捷。

　二、光學(xué)與電化學(xué)氧傳感器的功能優(yōu)勢(shì)：

　由于電化學(xué)傳感器由電極組成并且需要極化才能運(yùn)行，因此某些類型的傳感器需要幾分鐘的預(yù)熱時(shí)間才能開始測(cè)試。相比之下，光學(xué)傳感器沒有這樣的停機(jī)時(shí)間。它們?cè)趩?dòng)時(shí)很容易執(zhí)行檢測(cè)，提供前所未有的低響應(yīng)時(shí)間，在特殊情況下從幾秒到幾分之一秒。

　由于光學(xué)技術(shù)的多功能設(shè)計(jì)，傳感器可以很容易地小型化，為許多使用電化學(xué)傳感器無法實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用開辟了機(jī)會(huì)。非接觸式和長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的可能性是光學(xué)傳感器的其他獨(dú)特屬性。此外，光學(xué)氧傳感器往往比電化學(xué)傳感器更準(zhǔn)確，因?yàn)樗鼈儾皇芰蚧瘹浠蚱渌蓾B透電化學(xué)膜的氣體的影響。

　三、光學(xué)與電化學(xué)氧傳感器的維護(hù)事項(xiàng)：

　電化學(xué)傳感器中有相當(dāng)多的組件需要定期維護(hù)。提供導(dǎo)電性的電解質(zhì)溶液需要定期補(bǔ)充，傳感器膜磨損需要更換，電極氧化需要清潔。此外，電化學(xué)傳感器在每次使用前都必須進(jìn)行校準(zhǔn)，而光學(xué)傳感器可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的原位測(cè)試。

　對(duì)于光學(xué)傳感器，維護(hù)的唯一原因是發(fā)光染料可能會(huì)隨著時(shí)間的推移而褪色和降解。當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度指示器下降到某個(gè)點(diǎn)以下時(shí)，需要更換傳感器。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，光學(xué)傳感器可以使用數(shù)年，具體取決于使用情況。