水質(zhì)多參數(shù)檢測儀的核心技術(shù)在于其集成了光學(xué)、電化學(xué)傳感原理的復(fù)合探頭,通過“光-電-化”融合技術(shù),實(shí)現(xiàn)對關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)的高效、同步測量。
1.光學(xué)傳感:光的吸收與散射
光學(xué)傳感主要應(yīng)用于濁度、溶解氧(熒光法)、葉綠素等參數(shù)的測量。
濁度:其原理是利用一束特定波長的光穿過水樣,并檢測被水中懸浮顆粒物散射后的光強(qiáng)。散射光強(qiáng)與濁度成正比。這種90°或多角度的散射光測量法,是典型的光學(xué)傳感。
溶解氧(熒光法):采用熒光淬滅原理。探頭末端的熒光涂層被特定藍(lán)光激發(fā)后,會發(fā)出紅光。當(dāng)溶解氧分子與熒光物質(zhì)接觸時(shí),會淬滅其熒光強(qiáng)度或縮短其壽命。通過檢測熒光壽命或強(qiáng)度的變化,即可精確計(jì)算出溶解氧濃度,無需消耗氧氣,維護(hù)量小。
葉綠素:通過發(fā)射特定波長的光(如藍(lán)光)激發(fā)水體中的藻類,并檢測其發(fā)出的熒光強(qiáng)度,從而間接測算葉綠素a的濃度。
2.電化學(xué)傳感:離子的電位與電流響應(yīng)
電化學(xué)傳感主要用于測量pH、氧化還原電位(ORP)、電導(dǎo)率以及氨氮、硝酸鹽等離子參數(shù)。
pH/ORP:采用電位分析法。pH玻璃電極與參比電極構(gòu)成原電池,其產(chǎn)生的電位差與溶液中的氫離子濃度(pH)存在能斯特方程關(guān)系。ORP測量原理類似,使用金屬電極感知溶液對電子的吸收或釋放傾向。
電導(dǎo)率:采用電導(dǎo)分析法,通過測量兩個(gè)或多個(gè)電極間水樣的電流,來反映水中總離子濃度,即水的導(dǎo)電能力。
特定離子:對于氨氮、硝酸鹽等,常使用離子選擇電極,其產(chǎn)生的膜電位與該特定離子的活度對數(shù)成正比。
融合與協(xié)同
現(xiàn)代水質(zhì)多參數(shù)檢測儀并非簡單地將這些傳感器捆綁在一起。其先進(jìn)性體現(xiàn)在“融合”上:
硬件集成:將光學(xué)窗口與電極微型化,集成于一個(gè)探頭頭部,確保同時(shí)同點(diǎn)測量,數(shù)據(jù)更具可比性。
信號協(xié)同:利用電化學(xué)參數(shù)(如pH、溫度)對光學(xué)測量(如溶解氧)進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償與校正,極大提升了測量的整體精度與可靠性。
總結(jié)而言,這種“光-電-化”多原理的深度融合,使單臺儀器能瞬間捕捉水質(zhì)的物理、化學(xué)及生物綜合信息,構(gòu)成了快速、精準(zhǔn)的水體現(xiàn)場評估能力的技術(shù)基石。