水質(zhì)傳感器是水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的核心感知單元，其作用是將水體中的物理、化學(xué)或生物參數(shù)轉(zhuǎn)化為可測量的電信號或光信號。根據(jù)檢測原理不同，主流水質(zhì)傳感器主要分為電化學(xué)型和光學(xué)型兩大類，各自適用于不同參數(shù)與場景。
電化學(xué)傳感器基于電極與水樣之間的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行測量。以pH傳感器為例，其核心為玻璃電極與參比電極組成的原電池結(jié)構(gòu)，當(dāng)玻璃膜接觸水樣時(shí)，氫離子在膜表面形成電位差，該電位與pH值呈能斯特方程關(guān)系，通過高阻抗放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。溶解氧(DO)電化學(xué)傳感器則利用氧在陰極被還原產(chǎn)生電流，電流大小與氧濃度成正比。此類傳感器結(jié)構(gòu)成熟、成本較低，但易受溫度、流速及電極老化影響，需定期校準(zhǔn)和維護(hù)。
光學(xué)傳感器則依賴光與物質(zhì)的相互作用，具有非接觸、抗干擾強(qiáng)、壽命長等優(yōu)勢。例如，熒光法溶解氧傳感器通過激發(fā)特定熒光染料，測量其因氧分子猝滅導(dǎo)致的熒光強(qiáng)度或壽命變化，從而反演DO濃度；濁度傳感器采用90°散射光或透射光原理，通過光電二極管檢測懸浮顆粒對入射光的散射程度；而紫外-可見(UV-Vis)吸收光譜技術(shù)則廣泛用于COD、硝酸鹽、有機(jī)物等參數(shù)檢測——不同物質(zhì)在特定波長下有特征吸收峰，結(jié)合朗伯-比爾定律即可定量分析。
近年來，兩類技術(shù)呈現(xiàn)融合趨勢。例如，部分氨氮傳感器結(jié)合離子選擇性電極與光學(xué)比色法，提升選擇性與穩(wěn)定性；同時(shí)，微流控、納米材料和MEMS工藝的引入，使傳感器更微型化、低功耗且集成度更高。
無論采用何種原理，現(xiàn)代水質(zhì)傳感器普遍集成溫度補(bǔ)償、自診斷和數(shù)字輸出(如RS485、Modbus)功能，并支持與物聯(lián)網(wǎng)平臺對接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。
綜上，從電化學(xué)到光學(xué)檢測，水質(zhì)傳感器正朝著高精度、多參數(shù)、智能化方向演進(jìn)，為水環(huán)境精準(zhǔn)感知提供堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。
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