测氧仪技术全解：工作原理、分类、应用及选型指南

一、什么是测氧仪？

测氧仪是一种用于检测气体或液体中氧气浓度的分析仪器，广泛应用于工业过程控制、生物制药、食品包装、环保监测、水产养殖等领域。依据测量介质，测氧仪主要分为 气体氧检测仪 和 溶解氧测量仪。

根据测量原理的不同，测氧仪又分为**电化学式（电极法）与光学式（荧光淬灭法）**两大类。

二、测氧仪的工作原理

1. 电化学测氧仪（Clark 电极）

电化学氧传感器通常由阳极、阴极和电解液组成，工作时氧分子通过渗透膜扩散到电极表面，在电化学反应中产生微电流，该电流大小与氧浓度成正比。

优点：

• 响应灵敏

• 成本低

缺点：

• 电解液需定期更换

• 传感膜易受污染

• 有氧消耗，易干扰微环境

2. 光学测氧仪（荧光淬灭）

光学测氧仪通过发射激发光照射到传感膜中的荧光染料，氧分子会“淬灭"荧光，导致荧光强度或寿命下降。通过检测荧光寿命变化即可计算氧浓度。

优点：

• 无氧消耗

• 免维护、寿命长

• 不受流速和压力影响

• 适用于极低浓度（Trace）测量

缺点：

• 初始成本相对较高

三、测氧仪的分类与选型建议

四、测氧仪的应用领域

1. 生物制药与发酵工程
   控制培养环境中的氧含量对细胞增殖与代谢具有关键影响。

2. 食品与饮料包装
   检测残氧可避免氧化反应，延长产品保质期（特别是 MAP 气调包装）。

3. 工业气体与化工过程控制
   包括氮封、保护气氛、脱氧控制等对氧含量要求较高的系统。

4. 水质与环保监测
   在污水处理、水产养殖等场景中，溶解氧浓度直接影响水体生态。

五、选购测氧仪时的关键参数

• 测量范围与精度：需匹配实际应用浓度要求，Trace 应用须关注检测下限

• 响应时间 t₉₀：动态过程中响应速度越快越好

• 温度/压力补偿功能：提升测量准确性

• 通信协议：是否支持 Modbus、RS485、4–20 mA，便于系统集成

• 可清洗与灭菌能力：食品、生物等行业需支持 SIP / CIP

• 长期稳定性与维护周期：决定使用成本与维护频率

六、未来趋势与技术升级

随着光学传感技术的发展，测氧仪正在向高精度、低维护、智能化、便携式方向演进。尤其是在生物过程、微流控、可穿戴医疗等场景，光学微型氧传感器（如 PreSens IMP 系列）已成为很多客户的首要选择。

在选择测氧仪时，建议结合实际测量需求、安装条件与集成方式进行定制化选型。