常見的溶氧儀多采用隔膜電極作換能器，將溶氧濃度(實際上是氧分壓)轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)放大、調(diào)整(包括鹽度、溫度補償)，由模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示。

 

溶氧儀實用的膜電極有兩種類型:極譜型(Polarography)和原電池型(Galvanic Cell)。極譜型(Polarography):電極中，由黃金(Au)環(huán)或鉑(Pt)金環(huán)作陰極;銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽極。電解液為氯化鉀溶液。陰極外表面覆蓋一層透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡膠等透氣材料。陰陽兩電極之間外加0.5~1.5伏的極化電壓。有的極化電壓為0.7伏。當(dāng)溶解氧透過薄膜到達黃金陰極表面，在電極上發(fā)生如下反應(yīng)。

 

陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ

 

同時，陽極被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl

 

在正常情況下，上述還原-氧化反應(yīng)產(chǎn)生的擴散電流i∞之值與溶氧濃度成正比。可用下式表示:

 

i∞=nFA(Pm/L)Cs

 

式中:i∞-穩(wěn)定狀態(tài)的擴散電流

 

n-得失電子數(shù)

 

F-法拉第常數(shù)(96500庫侖)

 

A-陰極表面積(平方厘米)

 

Pm-薄膜的滲透系數(shù)(厘米2/秒)

 

L-薄膜的厚度(厘米)

 

Cs-溶解氧濃度(ppm)

 

當(dāng)電極結(jié)構(gòu)和薄膜確定之后，式中A、Pm、L、n等均為常數(shù)。令K=nFA(Pm/L)，則上

 

式中:i∞=KCs。

 

因此可見，只要測得擴散電流i∞，即可測得溶解氧濃度。為消除溫度、鹽度和氣壓因素影響，各型號產(chǎn)品采用各自技術(shù)進行補償。

 

原電池型(Galvanic Cell):當(dāng)外界氧分子透過薄膜進入電極內(nèi)相到達陰極的三相界面時，產(chǎn)生下式反應(yīng)。

 

銀陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ

 

同時，鉛陽極被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O

 

即:氧在銀陰極上被還原為氫氧根離子，并同時向外電路獲得電子;鉛陽極被氫氧化鉀溶液腐蝕，生成鉛酸氫鉀，同時向外電路輸出電子。接通外電路之后，便有信號電流通過，其值與溶氧濃度成正比