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)定傳感器零點和靈敏度

1、零點和靈敏度的概念：溶解氧傳感器的零點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)定零點和靈敏度。在實際應(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。