水質傳感器的工作原理是什么

更新時間：2025-12-20

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水質傳感器的核心工作原理是 “待測水質參數→敏感元件特異性響應→信號轉換→數據輸出"，即通過特定敏感元件捕捉水體中目標指標的物理、化學或生物特性變化，再將其轉化為可測量的電信號，經處理后輸出直觀的水質數據。

不同類型的水質傳感器，因監測指標的差異，工作原理側重點不同，具體可分為以下三大類：

pH 傳感器：核心部件是玻璃電極和參比電極。玻璃電極膜對水中氫離子（H?）有選擇性響應，氫離子濃度不同，電極膜兩側會產生不同的電位差；參比電極提供穩定的參考電位，兩者的電位差與水體 pH 值呈線性關系，通過測量電位差即可計算出 pH 值。
溶解氧（DO）傳感器：分為極譜型和原電池型。極譜型傳感器需施加恒定電壓，水中溶解氧在陰極被還原，產生與溶解氧濃度成正比的還原電流；原電池型無需外部供電，通過陽極（如鋅）氧化、陰極（如銀）還原氧的自發反應產生電流，電流大小直接反映溶解氧含量。
氨氮傳感器：基于離子選擇電極原理，敏感膜對銨離子（NH??）有特異性識別能力，銨離子濃度越高，電極輸出的電位信號越強，結合水體 pH 補償算法，可精準計算氨氮濃度。

濁度傳感器：采用 “90° 散射光法"。傳感器發射特定波長的紅外光，水中懸浮顆粒物會使光線發生散射，散射光的強度與顆粒物的濃度（濁度）成正比；光電探測器接收 90° 方向的散射光，將光信號轉化為電信號，進而計算濁度值。
光學余氯傳感器：利用余氯與特定顯色劑反應后產生的顏色變化，或余氯對特定波長光線的吸收特性。余氯濃度越高，光線被吸收的程度越強，通過測量入射光與透射光的強度差，即可換算出余氯含量。
熒光法溶解氧傳感器：相比電化學法更穩定。傳感器發射藍光激發熒光物質，熒光物質躍遷后釋放紅光；水中溶解氧會抑制熒光強度，熒光衰減時間與溶解氧濃度呈反比，通過檢測衰減時間可計算溶解氧含量。

生物毒性傳感器：將發光細菌作為敏感材料，細菌在正常狀態下會持續發光；當水中存在重金屬、有機物等有毒物質時，細菌的發光代謝會受到抑制，發光強度下降；通過檢測發光強度的變化率，可快速判斷水體的毒性等級，適用于突發水污染應急監測。
大腸桿菌傳感器：基于免疫識別原理，傳感器表面固定大腸桿菌特異性抗體，當水樣中存在大腸桿菌時，抗體與菌體結合會產生電化學或光學信號的變化，信號強度與大腸桿菌濃度正相關，實現快速定量檢測。

此外，所有類型的水質傳感器都需配備信號處理模塊，其作用是將敏感元件輸出的微弱電信號進行放大、濾波、校準，最終轉化為數字信號或標準模擬信號（如 4-20mA），供顯示器讀取或傳輸至監測系統。