溶解氧(DO) 是指溶解在水里氧的量。在水质应用中，例如水产养殖（包括养鱼业）和废水处理，DO含量必须保持高水平。对于水产养殖，如果DO含量降低的水平，鱼会窒息而死。在污水处理中，细菌分解固体。如果DO含量太低， 细菌会死且停止分解；如果DO含量太高，在向水中曝气期间就会造成能源浪费。在工业应用中，包括锅炉，补给水的DO浓度低，以防止锈蚀和锅炉结垢堆积，这会抑制热传递。

DO探头

溶解氧(DO) 是指溶解在水里氧的量。在水质应用中，例如水产养殖（包括养鱼业）和废水处理，DO含量必须保持高水平。对于水产养殖，如果DO含量降低的水平，鱼会窒息而死。在污水处理中，细菌分解固体。如果DO含量太低， 细菌会死且停止分解；如果DO含量太高，在给水通气期间就会造成能源浪费。在工业应用中，包括锅炉，补给水的DO浓度低，以防止锈蚀和锅炉结垢堆积，这会抑制热传递。

虽然一般以mg/L或ppm来表示溶解氧（DO），但是DO传感器并不测量水里实际氧含量，而是测量水中氧分压。氧压同时取决于盐度和温度。

有测量DO的两种基本方法-原电池法和极谱法。 两种探头都利用一个电极系统，DO与阴极起反应并产生电流。如果已选择电极材料，那阴极和阳极之间的电势差是 -0.5V或更大，不需要外加电压，则这个系统称为原电池法。如果需要外加电压，这系统称为极谱法。

·         在低浓度的溶解氧中，原电池型DO探头比极谱型探头更稳定和更精确。

·         原电池型探头一般工作几个月都不需要更换电解液或薄膜，维修成本较低。

·         若重度使用，极谱型探头每几周就要充一次电。

原电池型DO传感器由两个电极组成：阳极和阴极，都浸入电解液中（在传感器内）。可透过氧的隔膜把阳极和阴极与被测水分离开来。氧透过薄膜扩散。它与探头内构件相互作用并产生电流（以下DO传感器图显示更多细节）。 较高的压力能使更多氧透过薄膜扩散和产生更多电流。传感器的实际输出是以毫伏为单位。这是通过使电流穿过热敏电阻（随着温度的变化而改变输出的电阻）来实现的。

V = i * R,

V是输出（以伏特为单位）, i = 电流
R是热敏电阻的电阻值，以欧姆为单位

热敏电阻校正温度变化所导致的薄膜渗透性误差。换句话说，温度更高时，提高渗透性能使更多氧扩散到传感器里，即使氧压并未改变。如果没有使用热敏电阻，会提供错误的高浓度DO。

要想用 ppm或 mg/L来表示传感器输出，必须知道水温。可单独使用一个温度传感器或将其内置于传感器。这是独立于热敏电阻的，电阻连接在两极之间以补偿温度变化所导致的薄膜渗透性变化。

 薄膜DO探头的一些特性：

·         溶液的pH值不会影响薄膜探头的性能。

·         在DO探头中，氯和硫化氢(H2S) 会导致错误的读数。

·         大气压 (海拔)影响氧饱和度。以mg/l (ppm)表示读数时，DO必须依照大气压来进行校准。

·         薄膜厚度决定探头的输出量和对DO含量变化的响应速度。

·         必须进行盐度校正。

阴极是氢电极且带有负电位，就阳极而言。电解液包围着两电极和包含在薄膜之中。没有氧，只有氢，阴极出现极化且抵抗电流的流动。当氧穿过薄膜时，阴极去极化且电子被耗尽。 阴极将氧还原成羟基离子：

O2 + 2 H2O + 4 e- = 4 OH-

阳极与去极化产物产生反应，且释放相应的电子：

Zn + 4 OH- = Zn(OH)42- + 2e-

电极允许电流流动，与所渗入的氧含量成正比。根据电流的大小，我们可以直接测量渗入探头的氧含量。 .

因为所有渗入探头的氧气都会被消耗，在电解液中的氧分压是零。因此，一个分压梯度存在于薄膜中和氧渗透率是空气或被测水中氧分压的函数。

因为溶解氧分压是样品温度的函数，探头必须在样品温度中校准或探头的仪表必须补偿不同的样品温度。注意这个热效应不同于以上所述的薄膜的热响应。

必须依照样品中的盐量来校正DO探头读数。如以下表格所示，溶液中的盐会降低氧的实际浓度。

在所有探头中，为了获取精准性能，薄膜/采样界面应有样品流动（厘米/秒）。界面上没有流动，周围的氧气会被耗尽，降低现场读数。由于探头和氧气之间的相对运动，探头输出会增加（在一定程度上）。  

溶解氧测量

一定量的水能容纳的氧含量是水-气界面大气压，水温，和水中其他溶解物质量（例如盐或其他气体）的函数。 回想起在一壶水中看到的气泡。这些气泡是在室温下溶解在水中的空气。水沸腾时，喷射出溶解氧-温度更高的水含有更少的DO。当其他物质（例如盐）溶解在单位体积水中时，供氧溶解的空间就更少了-氧气的溶解度小于大多数盐。

以下表格显示溶解氧(mg/L)，温度和盐度之间的关系：

                 基于温度和盐度的氧饱和度

用以下指数方程近似表示温度，盐度和溶解氧之间的关系：

T = 以开氏度为单位的温度
S = 以千分之几为单位的盐度 (ppt)
C = 以mg/L为单位的浓度

当水面上的气压增加时，会有更多的氧溶解在水中。这增加溶解氧的浓度。在液体中一种气体的溶解度与液面上该气体的压力成正比-亨利定律。这通常表示为：

p = k C (C = DO浓度)

如果在体积恒定的密闭空间中和一定温度下，不同气体混合在一起，每一种气体具有同样的压力，好像其单独占有该空间。 混和气体的总压等于混合气体中各组分气体的分压之和-道尔顿分压定律。各种气体的分压与该气体在混和气体中的分子数成比例。空气中含有20.948%的氧气。当水冒出气泡时，只有20%的氧会溶解，如果使用的是纯氧，而不是空气，在相同压力下。

溶解氧浓度也可以饱和度%表示。" 饱和度%" 只是溶解氧实测含量除以实测条件下溶解氧的饱和含量的比率-如以下表格所示。饱和度水平取决于温度，盐度和压力。由于饱和度%是个比率，不受这些条件的影响，如果在相同条件下和99%饱和度中进行校准。

           溶质溶解度，作为温度的函数(mg/L):

不断监测已固定的溶解氧探头，被测氧气的来源是空气。因此，空气或饱和水中的溶解氧，作为温度的函数，由以下方程决定：

溶解度(ml/L) x密度(mg/ml) x 空气中的%= 饱和的 DO （mg/L）/(ppm)

溶解度(mg/L) x 空气中的% = 饱和 DO（ mg/L）/ (ppm)

温度的升高增加固体和液体的溶解度，但是它降低气体的溶解度。也要确保单位的正确性--mg/L, ppm, ml/L, 饱和度% 。