在線溶解氧分析儀(以下簡稱“溶解氧儀”)是工業(yè)過程控制(如污水處理、生物發(fā)酵、水產(chǎn)養(yǎng)殖等)中監(jiān)測水體溶解氧(DO)濃度的核心設(shè)備，其測量準(zhǔn)確性直接影響工藝控制效果與產(chǎn)品質(zhì)量。本文系統(tǒng)梳理了溶解氧儀的校準(zhǔn)原理、方法分類及操作要點，并從傳感器維護(hù)、環(huán)境干擾控制、校準(zhǔn)周期管理等方面提出準(zhǔn)確性保障措施，旨在為行業(yè)提供科學(xué)、可操作的校準(zhǔn)與維護(hù)方案。
引言
溶解氧是衡量水體氧化還原狀態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)，其濃度受溫度、壓力、鹽度及生物活動等因素影響顯著。在線溶解氧儀通過傳感器(如電化學(xué)極譜法、光學(xué)熒光法)實時監(jiān)測水體DO濃度，為工藝控制提供數(shù)據(jù)支持。然而，傳感器長期處于復(fù)雜工況(如高污染、強腐蝕、溫度波動)下，易出現(xiàn)漂移或失效，導(dǎo)致測量誤差。因此，定期校準(zhǔn)與準(zhǔn)確性保障是溶解氧儀穩(wěn)定運行的核心環(huán)節(jié)。
溶解氧儀校準(zhǔn)方法
1. 校準(zhǔn)原理
溶解氧儀的校準(zhǔn)基于“兩點校準(zhǔn)法”或“單點校準(zhǔn)法”，通過已知DO濃度的參考標(biāo)準(zhǔn)(如飽和空氣水、零氧溶液)對傳感器輸出信號進(jìn)行標(biāo)定，修正傳感器的基線偏移與靈敏度變化。校準(zhǔn)的核心參數(shù)包括：
??零氧校準(zhǔn)??：確定傳感器在無氧條件下的輸出基準(zhǔn)值(通常為0 mg/L或0 μg/L)。
??飽和氧校準(zhǔn)??：確定傳感器在氧分壓飽和狀態(tài)下的輸出值(與溫度、壓力相關(guān))。
2. 校準(zhǔn)方法分類及操作要點
(1)濕校準(zhǔn)法(實驗室或現(xiàn)場校準(zhǔn))
濕校準(zhǔn)通過配制已知DO濃度的溶液作為參考標(biāo)準(zhǔn)，直接對傳感器進(jìn)行標(biāo)定，是常用的校準(zhǔn)方法。
??零氧校準(zhǔn)??：
使用“零氧溶液”(如亞硫酸鈉飽和溶液，化學(xué)消耗水中溶解氧至接近0 mg/L)或氮氣飽和的去離子水(通過氮氣吹脫去除溶解氧)。
操作步驟：將傳感器浸入零氧溶液中，待讀數(shù)穩(wěn)定(通常需5-10分鐘)后，手動輸入“0 mg/L”或執(zhí)行儀器自動校準(zhǔn)功能。
注意事項：零氧溶液需現(xiàn)配現(xiàn)用(亞硫酸鈉易氧化失效)，避免溶液接觸空氣導(dǎo)致DO殘留；氮氣吹脫需持續(xù)通氣10分鐘以上以確保氧去除。
??飽和氧校準(zhǔn)??：
使用“空氣飽和水”(將去離子水暴露于空氣中，使DO達(dá)到當(dāng)前溫度、壓力下的飽和值)或“濕飽和空氣”(將傳感器置于空氣中，通過透氣膜接觸空氣)。
操作步驟：
空氣飽和水法：將去離子水在25℃下靜置2小時以上(或攪拌加速氧溶解)，測量水溫并查表獲取飽和DO值(如25℃時飽和DO≈8.25 mg/L)，將傳感器浸入水中，待讀數(shù)穩(wěn)定后輸入該值。
濕飽和空氣法：將傳感器探頭暴露于空氣中(避免直接接觸液體)，待讀數(shù)穩(wěn)定后輸入當(dāng)前溫度下的飽和DO值(需通過溫度補償公式計算)。
注意事項：空氣飽和水需避免污染(如容器需預(yù)先清洗并充氮保護(hù))；濕飽和空氣法需確保探頭透氣膜干燥無污損，避免交叉干擾。
(2)干校準(zhǔn)法(僅適用于光學(xué)熒光法傳感器)
光學(xué)熒光法傳感器通過測量熒光物質(zhì)的猝滅效應(yīng)檢測DO濃度，其校準(zhǔn)可通過“無光響應(yīng)”模擬零氧狀態(tài)、“標(biāo)準(zhǔn)光響應(yīng)”模擬飽和氧狀態(tài)實現(xiàn)，無需實際溶液。
??零氧校準(zhǔn)??：在傳感器表面覆蓋遮光罩(模擬無氧環(huán)境)，觸發(fā)儀器內(nèi)部零氧校準(zhǔn)程序。
??飽和氧校準(zhǔn)??：使用儀器內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)光信號(模擬空氣飽和條件)或輸入當(dāng)前溫度、壓力下的理論飽和DO值。
注意事項：干校準(zhǔn)需定期與濕校準(zhǔn)結(jié)果比對(建議每月至少一次)，避免光學(xué)元件老化導(dǎo)致偏差。
(3)自動校準(zhǔn)(智能儀器功能)
部分溶解氧儀支持“自動校準(zhǔn)”功能，通過預(yù)設(shè)程序定時(如每周一次)或觸發(fā)條件(如測量值波動超閾值)啟動校準(zhǔn)，結(jié)合溫度、壓力傳感器數(shù)據(jù)自動計算飽和DO值。
優(yōu)勢：減少人工干預(yù)，提高校準(zhǔn)一致性；
局限性：依賴傳感器初始精度，需定期驗證(如每月用濕校準(zhǔn)法復(fù)核)。
3. 校準(zhǔn)參數(shù)修正
校準(zhǔn)過程中需同步修正以下參數(shù)：
??溫度補償??：DO溶解度隨溫度升高而降低(經(jīng)驗公式：DO飽和值≈14.62-0.405T-0.0069T²，T為℃)，儀器需內(nèi)置溫度傳感器并實時補償。
??壓力補償??：DO分壓隨海拔升高而降低(公式：DO飽和值=理論值×(大氣壓/101.3 kPa))，需輸入當(dāng)前大氣壓(可通過儀器內(nèi)置氣壓計或手動輸入)。
??鹽度補償??：高鹽度水體中DO溶解度降低(經(jīng)驗公式：鹽度每增加1 g/L，DO飽和值減少約0.02 mg/L)，需根據(jù)水質(zhì)輸入鹽度值(如海水約35 g/L)。
準(zhǔn)確性保障措施
1. 傳感器維護(hù)與狀態(tài)監(jiān)測
??定期清洗??：傳感器表面易附著生物膜、懸浮物或化學(xué)污染物(如污水處理中的污泥)，需根據(jù)工況制定清洗周期(通常每周至每月一次)。清洗方法：軟毛刷輕刷透氣膜(禁用硬物刮擦)，或用5%稀鹽酸浸泡10分鐘(針對無機污垢)，隨后用去離子水沖洗。
??膜組件更換??：電化學(xué)極譜法傳感器的透氣膜(如聚四氟乙烯膜)需定期更換(通常每3-6個月)，光學(xué)法傳感器的熒光帽(含熒光物質(zhì))需每6-12個月更換，避免老化導(dǎo)致響應(yīng)延遲或靈敏度下降。
??電極狀態(tài)檢查??：定期測量傳感器的“零氧偏移”與“飽和氧偏差”(如零氧校準(zhǔn)后讀數(shù)>0.2 mg/L或飽和氧校準(zhǔn)偏差>5%)，若超限需重新校準(zhǔn)或更換傳感器。
2. 環(huán)境干擾控制
??溫度波動??：安裝溫度穩(wěn)定裝置(如恒溫套管)或選擇帶溫度補償功能的儀器，避免溫度驟變導(dǎo)致DO測量漂移。
??氣泡干擾??：傳感器安裝位置需避開流體湍流區(qū)(如管道彎頭、泵出口)，避免氣泡附著透氣膜導(dǎo)致讀數(shù)偏高；可采用“氣泡陷阱”設(shè)計(如傾斜安裝探頭)。
??電磁干擾??：儀器需遠(yuǎn)離強電場/磁場源(如變頻器、電焊機)，接地電阻<4Ω，信號線采用屏蔽電纜并單獨穿管敷設(shè)。
3. 校準(zhǔn)周期管理
??常規(guī)校準(zhǔn)??：根據(jù)工況復(fù)雜度制定校準(zhǔn)頻率(如污水處理廠每日一次，實驗室每月一次)。
??驗證校準(zhǔn)??：每月用“標(biāo)準(zhǔn)溶液法”或“比對法”(與便攜式溶解氧儀同步測量)驗證校準(zhǔn)結(jié)果，若偏差>10%需立即重新校準(zhǔn)。
??強制校準(zhǔn)??：傳感器更換、維修或長期停用后需重新校準(zhǔn)；水質(zhì)突變(如鹽度從淡水切換至海水)需立即校準(zhǔn)。
4. 數(shù)據(jù)管理與溯源
記錄每次校準(zhǔn)的參數(shù)(溫度、壓力、鹽度)、標(biāo)準(zhǔn)溶液值及儀器讀數(shù)，建立校準(zhǔn)檔案；
定期(如每季度)將儀器送至第三方計量機構(gòu)進(jìn)行檢定，確保測量結(jié)果符合國家標(biāo)準(zhǔn)(如JJG 291-2018《溶解氧測定儀檢定規(guī)程》)。
結(jié)論
在線溶解氧分析儀的校準(zhǔn)是保障測量準(zhǔn)確性的核心環(huán)節(jié)，需結(jié)合濕校準(zhǔn)、干校準(zhǔn)及自動校準(zhǔn)方法，嚴(yán)格遵循操作規(guī)范；同時通過傳感器維護(hù)、環(huán)境干擾控制及周期性驗證，可顯著降低測量誤差。未來，隨著智能傳感器技術(shù)的發(fā)展(如自適應(yīng)校準(zhǔn)算法、多參數(shù)補償模型)，溶解氧儀的校準(zhǔn)效率與準(zhǔn)確性將進(jìn)一步提升，為工業(yè)過程控制提供更可靠的數(shù)據(jù)支撐。
