在水質(zhì)監(jiān)測、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理等眾多領(lǐng)域，溶解氧（DissolvedOxygen，DO）的含量是一個至關(guān)重要的參數(shù)。它不僅影響著水生生物的生存和繁殖，還對水體的自凈能力和工業(yè)生產(chǎn)過程中的化學(xué)反應(yīng)起著關(guān)鍵作用。而溶解氧傳感器作為測量水中溶解氧濃度的核心設(shè)備，其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性直接關(guān)系到監(jiān)測結(jié)果的質(zhì)量。在使用溶解氧傳感器之前，浸泡這一步驟常常被強(qiáng)調(diào)，那么，為什么溶解氧傳感器使用前必須浸泡呢？

一、浸泡有助于傳感器達(dá)到電化學(xué)平衡

1、膜電極的特性：目前常見的溶解氧傳感器多采用覆膜式電化學(xué)原理，其核心部件是膜電極。膜電極通常由透氣膜、電解液和電極組成。透氣膜允許水中的溶解氧透過，同時阻止其他物質(zhì)進(jìn)入電極內(nèi)部；電解液為電極反應(yīng)提供必要的離子環(huán)境；電極則是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場所。當(dāng)傳感器處于干燥狀態(tài)或剛從包裝中取出時，膜電極內(nèi)部的電解液分布不均勻，電極表面的電化學(xué)活性物質(zhì)也未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

2、平衡建立過程：浸泡過程為膜電極提供了一個與水環(huán)境充分接觸的機(jī)會。在這個過程中，水分子會逐漸滲透到透氣膜中，使電解液在膜內(nèi)外達(dá)到均勻分布。同時，電極表面的電化學(xué)反應(yīng)也會逐漸趨于穩(wěn)定，建立起一個穩(wěn)定的電化學(xué)平衡。例如，在覆膜式溶解氧傳感器中，氧氣透過透氣膜到達(dá)陰極表面，在陰極發(fā)生還原反應(yīng)：O?+2H?O+4e?→4OH?。在浸泡過程中，這個反應(yīng)會逐漸達(dá)到一個穩(wěn)定的速率，從而使傳感器輸出的電信號與溶解氧濃度之間建立起準(zhǔn)確的關(guān)系。如果不進(jìn)行浸泡，電極表面的電化學(xué)反應(yīng)可能處于不穩(wěn)定狀態(tài)，導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。

二、消除傳感器內(nèi)部應(yīng)力

1、制造過程中的應(yīng)力殘留：在溶解氧傳感器的制造過程中，各個部件的組裝和加工可能會在傳感器內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。例如，透氣膜的拉伸、電極的焊接等操作都可能導(dǎo)致材料內(nèi)部存在應(yīng)力。這些應(yīng)力如果得不到釋放，可能會影響傳感器的性能和穩(wěn)定性。

2、浸泡緩解應(yīng)力：當(dāng)傳感器浸泡在水中時，水的壓力和溫度等因素會對傳感器產(chǎn)生一定的作用。在這個過程中，傳感器內(nèi)部的材料會逐漸發(fā)生微小的形變，從而使內(nèi)部應(yīng)力得到釋放和緩解。例如，透氣膜在水的浸泡下可能會稍微松弛，消除因制造過程中拉伸而產(chǎn)生的應(yīng)力，使其透氣性能更加穩(wěn)定。電極材料也可能在水的浸潤下發(fā)生一定的膨脹或收縮，調(diào)整其與電解液的接觸狀態(tài)，提高電極反應(yīng)的穩(wěn)定性。通過浸泡消除內(nèi)部應(yīng)力后，傳感器在后續(xù)的使用過程中能夠更加準(zhǔn)確地測量溶解氧濃度，減少因應(yīng)力變化而導(dǎo)致的測量誤差。

三、適應(yīng)測量環(huán)境溫度

1、溫度對傳感器的影響：溫度是影響溶解氧傳感器測量精度的重要因素之一。水的溫度會影響氧氣的溶解度和擴(kuò)散速率，同時也會影響傳感器內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)的速率。不同溫度下，傳感器輸出的電信號與溶解氧濃度之間的關(guān)系會發(fā)生變化。如果傳感器在未適應(yīng)測量環(huán)境溫度的情況下進(jìn)行測量，可能會導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

2、浸泡實(shí)現(xiàn)溫度適應(yīng)：將溶解氧傳感器浸泡在測量環(huán)境中一段時間，可以使傳感器的溫度逐漸與周圍水溫達(dá)到一致。在這個過程中，傳感器內(nèi)部的電解液、電極等部件的溫度也會隨之變化，從而使電化學(xué)反應(yīng)速率適應(yīng)當(dāng)前水溫。例如，在低溫環(huán)境下，如果不進(jìn)行浸泡，傳感器的溫度可能低于水溫，此時傳感器輸出的電信號會偏低，導(dǎo)致測量結(jié)果比實(shí)際溶解氧濃度低。通過浸泡使傳感器溫度與水溫一致后，能夠消除溫度差異對測量結(jié)果的影響，提高測量的準(zhǔn)確性。

四、穩(wěn)定傳感器零點(diǎn)和靈敏度

1、零點(diǎn)和靈敏度的概念：溶解氧傳感器的零點(diǎn)是指在沒有溶解氧存在時傳感器輸出的電信號值，而靈敏度則是指傳感器輸出電信號隨溶解氧濃度變化的程度。準(zhǔn)確的零點(diǎn)和靈敏度是保證測量結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。

2、浸泡對零點(diǎn)和靈敏度的作用：在浸泡過程中，傳感器會逐漸適應(yīng)水環(huán)境，其內(nèi)部的電化學(xué)系統(tǒng)會達(dá)到一個穩(wěn)定的狀態(tài)。在這個過程中，傳感器的零點(diǎn)和靈敏度也會逐漸穩(wěn)定下來。例如，在覆膜式溶解氧傳感器中，浸泡可以使透氣膜的性能更加穩(wěn)定，減少因膜的性能變化而導(dǎo)致的零點(diǎn)漂移。同時，電極表面的電化學(xué)反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定后，傳感器的靈敏度也會更加準(zhǔn)確。如果不在使用前進(jìn)行浸泡，傳感器的零點(diǎn)和靈敏度可能處于不穩(wěn)定狀態(tài)，導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。

五、結(jié)論

溶解氧傳感器使用前必須浸泡，這是確保其測量準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的重要步驟。浸泡有助于傳感器達(dá)到電化學(xué)平衡、消除內(nèi)部應(yīng)力、適應(yīng)測量環(huán)境溫度以及穩(wěn)定零點(diǎn)和靈敏度。在實(shí)際應(yīng)用中，我們應(yīng)該嚴(yán)格按照傳感器的使用說明書要求，將傳感器在測量環(huán)境中浸泡足夠的時間，以保證測量結(jié)果的可靠性。只有這樣，我們才能準(zhǔn)確地獲取水中溶解氧的含量信息，為水質(zhì)監(jiān)測、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理等領(lǐng)域的工作提供有力的支持。