溶解氧测定仪温度补偿原理及其检定方法

　　溶解氧是指溶解于水中的分子态氧， 它是评价水体、水质和水体自净能力的一项重要控制指标。目前，测定溶解氧常用的方法有碘量法和覆膜式氧电极法。碘量法测量准确度高，但耗时长、程序繁琐。 相比之下，覆膜电极溶解氧测定仪(溶氧仪)由于测量快速简便、便于携带而越来越受到人们的欢迎。 因此，JJG291-2008《覆膜电极溶解氧测定仪》检定规程也不再采用碘量法进行化学分析，而规定示值误差和重复性两项检定采用不同温度下的饱和溶解氧水的理论值作为标准值。但这个示值误差指标实际上包括了仪器示值误差、温度传感器误差和温度补偿误差。 由于温度对溶氧值测量结果影响很大，能否对溶解氧测定仪(以下简称“溶氧仪”)的温度补偿功能进行独立的检定呢? 为此，本文通过对溶氧仪测量原理的简述，详细分析了温度对溶氧仪测量误差的影响，并提出了溶氧仪温度补偿误差检定方法，为广大计量工作者提供参考。

　　一、溶氧仪的测量原理

　　要理解溶氧仪的温度补偿原理，首先需要了解溶氧仪的测量过程，最关键的是要掌握溶氧仪的设计原理：

　　(1)仪器直接测量的是氧分压，而不是氧气浓度。

　　(2)气液平衡时，溶液中氧分压与空气中氧分压相同。

　　(3)气液平衡时，溶液中溶解氧浓度与氧分压关系为

　　式中：P———氧分压;C———溶氧溶度;H———Henry系数，它受溶液温度、盐度等因素的影响。

　　在充分理解这三个原理的基础上， 就不难理解温度、盐度和大气压对溶氧仪测量结果的影响，接下来将详细讨论温度对溶氧仪测量结果的影响。

　　二、溶氧仪的温度补偿过程

　　1.温度对氧分压的影响

　　根据原理(2)，在饱和空气水中，氧气在溶液中的分压与在空气中的分压相同。 而空气中氧气的分压为

　　式中：P———实际大气压;PW———该温度下饱和水蒸气压， 详见JJG291-2008附录D; 氧气百分含量一般取21%。 湿度对溶解氧测量结果的影响已有研究，这里为了便于讨论，取相对湿度为100%。

　　由式(2)可知，空气中氧气分压受饱和水蒸气压的影响，而饱和水蒸气又受温度的影响。根据Antoine公式，饱和水蒸气压与温度关系为

　　式中，T在(290～500)K之间;PW的单位为MPa;T的单位为K。

　　从图1中可以看出， 当温度在0℃~30℃变化时，水蒸气在空气中所占分压比例很小(小于4%)，可忽略不计。 在此条件下， 空气湿度对空气中氧分压的影响也很小。 但是在高温时， 水蒸气所占分压会显著增大而不可忽略。 由于溶氧仪大部分是在常温下使用的，所以温度对氧分压的影响可忽略不计，不必进行相关的温度补偿。