溶解氧  

氧几乎是所有生物的重要组成部分，同时也是无数自然和工业过程的重要元素。氧是无色无味的气体，在大气中的含量约为21%，氧是地壳中含量最高的元素，占总质量的近50%，也是宇宙中含量第三丰富的元素。与几乎所有气态元素（惰性气体除外）一样，氧在地球上几乎只以分子形式存在于气体中，两个氧原子共价结合形成一个氧分子。它的名字源于古希腊语，意思是“酸化剂"。这不能从字面上去理解，因为酸的“成因"，即氢离子，是后来才被发现的。

我们之所以在这里讨论氧，是因为它在液体中的溶解性，尤其是在水和水溶液中的溶解性。

除此之外，氧的溶解性对于水中的生命以及大多数生物和生化过程至关重要。氧和许多气体一样，不仅能溶解在液体中，还能溶解在塑料等物质中，这种溶解性取决于两个因素，大气中的氧分压和液体的温度。

为什么需要校准实验室溶解氧传感器？

实验室溶解氧传感器需要校准有几个原因：

◎ 电化学传感器的原理是金属电极在氧气存在的情况下发生溶解，并与电解质相互作用，导致溶解度低的盐类沉淀。沉淀物会导致内阻增加，从而减少电荷传输。这可以在一定时间内通过电子方式进行补偿。

◎ 对于光学传感器，染料会随着时间的推移而“漂白"，从而减少荧光。这个过程也可以通过校准和调整进行补偿。如果可以接受每年百分之几（3%-5%）的低漂移，则可以省去校准的麻烦，通过赛莱默旗下品牌 WTW 传感器的传感器帽自动传输的出厂校正系数（“出厂校准"），可以实现测量。

 如何校准实验室氧传感器？

出于测试目的，有一些混合气体具有规定的氧含量。但是价格昂贵的同时，它们不是必需的。

只有两个变量在校准中起作用：

◎ 作为气压函数的当前氧分压，非标准化气压

◎ 与温度相关的水蒸气分压

图1：带读取触点和校准信息芯片的盖膜背面和顶部视图

在我们通常可以接触到的区域中，氧气的比例始终保持不变，即大约占空气的21%。不管是在海平面上还是在海拔3800米的的喀喀湖上，变化就是绝对气压和相应的氧气分压。在海平面上，氧气分压约为212 hPa，而在海拔3800米处，气压略低于650 hPa，氧气分压只有约135 hPa。当然，校准时必须考虑到这一点。

第二个重要影响因素是水蒸气。根据DIN EN ISO 5814:2013-02，在饱和的水蒸气空气中进行校准，因为这些比率也可以很容易地在合适的容器中建立。根据已知的气压和饱和时与温度有关的主要水蒸气分压（在海平面以上的“正常"高度，可忽略与气压有关的因素），可计算出当前的氧分压，并将其用作参考值。然而，重要的是盖膜上不能有水滴沉积，因为由于气相和液相的扩散行为不同，水滴会导致不正确的校准结果。

原则上，所有WTW溶解氧传感器都只在水蒸气饱和的空气中进行校准，无需进行零点校准。可使用Na2SO3溶液或纯氮气环境检查传感器的零点信号。

 校准结果 

电化学传感器

对所有电化学传感器而言，斜率因子都是内部确定的，因此可以在指定范围内进行有效校准。

如果随后在空气中对传感器进行测试，结果是空气饱和度为102%至104%。这种过度结果是正常的，这是由于浸入液体中时，由于传感器原理造成的氧气耗尽，在薄膜前形成了一层不变的液体，作为额外的扩散屏障，当然在空气中是不存在的。

图2：电化学氧传感器的校准曲线

光学氧传感器

电化学传感器在校准过程中会显示出一条线性特征曲线，这是电流测量原理造成的。

光学传感器的情况则有所不同。虽然淬火不是一个线性过程，但斜率因子也会在此设定，只是比电化学传感器的斜率因子范围更窄。由于这种传感器不消耗氧气，校准后的理想值是100%空气饱和度。