Hogyan működnek a feloldott oxigén (DO) érzékelők?

Mit mér a DO érzékelő?

A feloldott oxigén érzékelő a vízben feloldott molekuláris oxigént (O₂) méri, nem az oxigénbuborékokat vagy gázzsebeket. Az eredmény általában az alábbiakban van megjelenítve:

• mg/L (milligramm literenként)

• ppm (milliót rész)

• Néha % telítettség, amely a mért oxigént összehasonlítja a maximálisan lehetséges oxigén mennyiséggel azon a hőmérsékleten és nyomáson.

Két fő típusú feloldott oxigén érzékelő

Két domináló DO érzékelő technológia létezik ma:

1. Elektrokémiai érzékelők

2. Optikai (luminiscens) érzékelők

Mindegyik más fizikai elv alapján működik.

1. Elektrokémiai DO érzékelők (Clark-típus)

Hogyan működnek

Az elektrokémiai DO érzékelők az oxigént úgy mérik, hogy a feloldott oxigént egy gázáteresztő membránon átengedik egy belső elektrolitba. Az érzékelő belsejében:

• Az oxigén a katódnál reagál

• Ez a reakció elektromos áramot generál

• Az áram közvetlenül arányos a víz oxigén koncentrációjával

Az érzékelő ezt az elektromos jelet DO értékké alakítja.

Fő jellemzők

• Az oxigén a mérések alatt felhasználódik

• Vízáramlás vagy keverés szükséges a pontos mérésekhez

• A teljesítmény a membrán állapotától és az elektrolit minőségétől függ

Az elektrokémiai érzékelők típusai

• Galvanikus: önállóan működik, gyorsabb indítás

• Pólusos: felmelegedési időt igényel, de magas precizitást kínál

Előnyök

• Alacsony kezdeti költség

• Széles körben használt és jól érthető

Hátrányok

• Rendszeres kalibrációt igényel

• A membránoknak és az elektrolitnak karbantartásra van szüksége

• Kevésbé stabil nagyon alacsony áramlás vagy nagyon magas DO szinteken

2. Optikai (luminiscens) DO érzékelők

Hogyan működnek

Az optikai DO érzékelők egy luminiscens érzékelő réteget használnak, amely fényt bocsát ki, amikor egy LED gerjeszti. Az oxigénmolekulák kölcsönhatásba lépnek ezzel a fénnyel, csökkentve a luminiscenciát.

Az érzékelő a következőket méri:

• A fényintenzitás vagy a lebomlási idő változását

• Az oxigén által okozott csillapítás mértékét

Több feloldott oxigén → több csillapítás → alacsonyabb luminiscencia.

Fő jellemzők

• Az oxigén nem fogy el

• Nincs elektrolit

• Minimális függőség a vízmozgástól

Előnyök

• Nagyon stabil és pontos

• Alacsony karbantartási igény

• Ideális folyamatos megfigyeléshez

• Jól teljesít alacsony és magas DO szinteken

Hátrányok

• Magasabb kezdeti költség

• Az érzékelő kupakok időszakos cserét igényelnek

Mi befolyásolhatja a DO érzékelő pontosságát?

Több tényező is befolyásolhatja az olvasásokat:

• Biofilm (biofilm vagy algák az érzékelőn)

• Áramlási viszonyok (főleg elektrokémiai érzékelők esetén)

• Kalibrálás gyakorisága

• Nyomás és magasság

• Sósság (fontos az akvakultúrában)

A rendszeres tisztítás és kalibrálás elengedhetetlen a megbízható adatokhoz.

DO mérése magas oxigénszintű rendszerekben

Azokban a rendszerekben, amelyek fejlett oxigénellátó technológiákat alkalmaznak, például nanobuborékokat vagy tiszta oxigén injekciót, a DO szintek magasabbak és stabilabbak lehetnek, mint a hagyományos aerációs rendszerekben.

Ezekben az esetekben:

• Az optikai érzékelők gyakran előnyben részesülnek

• Az érzékelő tartománya és válaszideje fontos szemponttá válik

• A megfelelő elhelyezés a rendszerben kritikus a lokalizált túlzott telítettség elkerülése érdekében

A Waboostnál egy sor érzékelőt kínálunk partnereinktől, az Aqualabotól, itt tekintheti meg őket.

Miért kritikusak a DO érzékelők a vezérléshez, nem csak a megfigyeléshez

A DO érzékelők nem csupán passzív mérőeszközök. A modern vízrendszerekben használják őket:

• Az oxigén injekciós sebességek vezérlésére

• Riasztások kiváltására, amikor az oxigén csökken

• Az energiafelhasználás optimalizálására

• Gyökérstressz vagy halhalál megelőzésére

• Az oxigénátadási hatékonyság validálására

A pontos DO adatok lehetővé teszik a kezelők számára, hogy aktívan kezeljék az oxigént, ahelyett, hogy találgatnának.

Összegzés

A feloldott oxigén érzékelők a vízben feloldott molekuláris oxigént érzékelik, akár elektrokémiai reakciókon, akár optikai luminiscencia csökkentésén keresztül. Bár mindkét technológia széles körben használt, az optikai DO érzékelők egyre inkább előnyben részesülnek magas teljesítmény, alacsony karbantartási és folyamatos megfigyelési alkalmazásokhoz.

Bármely rendszer esetében, ahol az oxigén közvetlen hatással van a biológiára, a feloldott oxigén érzékelők alapvető alapot jelentenek az adatalapú vízgazdálkodáshoz.