水質(zhì)監(jiān)測傳感器是通過特定的物理、化學(xué)或生物傳感機(jī)制，將水中各種污染物或水質(zhì)指標(biāo)的變化轉(zhuǎn)化為可測量的電信號(hào)或其他形式的信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測。
 

　　(一)電化學(xué)傳感器
 

　　1.pH 傳感器：基于玻璃電極和參比電極組成的原電池系統(tǒng)。玻璃電極對(duì)氫離子具有特殊的敏感性，當(dāng)它浸入水中時(shí)，水中的氫離子會(huì)在玻璃電極表面發(fā)生電離和遷移，形成一定的電位差。這個(gè)電位差與水樣的 pH 值呈線性關(guān)系，通過測量該電位差并經(jīng)過校準(zhǔn)和轉(zhuǎn)換，就可以得到水樣的 pH 值。
 

　　2.溶解氧傳感器：通常采用克拉克電極原理。傳感器內(nèi)部有一個(gè)陰極(如銀或鉑)和一個(gè)陽極(如鉛或鋅)，以及電解液。當(dāng)水中的氧氣擴(kuò)散通過選擇性透氣膜進(jìn)入傳感器內(nèi)部時(shí)，在陰極和陽極之間會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生與溶解氧濃度相關(guān)的電流信號(hào)。根據(jù)法拉第定律，該電流大小與溶解氧的濃度成正比，從而可以計(jì)算出水中的溶解氧含量。
 

　　3.電導(dǎo)率傳感器：由兩個(gè)相互平行的電極組成，當(dāng)水樣流經(jīng)電極之間的間隙時(shí)，水的電導(dǎo)率與電極之間的電阻成反比。通過施加一定的電壓，測量流經(jīng)電極的電流，根據(jù)歐姆定律即可計(jì)算出水的電導(dǎo)率。由于水中的離子濃度會(huì)影響電導(dǎo)率，因此可以通過電導(dǎo)率的變化來間接反映水中溶解性固體的含量以及某些離子的濃度變化，進(jìn)而評(píng)估水質(zhì)的純度或污染程度。
 

　　(二)光學(xué)傳感器
 

　　1.濁度傳感器：利用光的散射原理。傳感器內(nèi)部發(fā)出一束光，當(dāng)光線穿過水樣時(shí)，水中的懸浮顆粒會(huì)使光線發(fā)生散射。通過檢測與入射光方向不同角度上的散射光強(qiáng)度，可以確定水樣的濁度。散射光強(qiáng)度越大，說明水中的懸浮顆粒越多，濁度越高。常見的濁度傳感器有紅外光散射式和激光散射式等。
 

　　2.光譜分析傳感器：基于物質(zhì)對(duì)特定波長光的吸收特性。例如，紫外 -可見光譜傳感器可以測量水中各種有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)對(duì)不同波長紫外線和可見光的吸收情況。通過對(duì)吸收光譜的分析，可以確定水中某些污染物的濃度，如硝酸鹽、亞硝酸鹽、重金屬離子等。這種傳感器通常需要配備復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)和光譜分析軟件，能夠同時(shí)檢測多種水質(zhì)參數(shù)，具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性。
 

　　(三)生物傳感器
 

　　1.微生物傳感器：利用微生物的新陳代謝作用來檢測水中的污染物。例如，某些細(xì)菌在特定的水質(zhì)條件下會(huì)發(fā)光，當(dāng)水中存在有害物質(zhì)時(shí)，會(huì)影響細(xì)菌的發(fā)光強(qiáng)度。通過檢測這種發(fā)光強(qiáng)度的變化，可以判斷水中污染物的存在與否及其濃度。此外，還有一些微生物傳感器是基于微生物對(duì)特定污染物的特異性降解作用，通過監(jiān)測微生物的生長繁殖情況或代謝產(chǎn)物的變化來反映水質(zhì)狀況。
 

　　2.酶傳感器：以酶作為敏感元件，酶是一種具有高度專一性和催化活性的生物催化劑。當(dāng)酶與底物(水中的污染物)特異性結(jié)合并發(fā)生催化反應(yīng)時(shí)，會(huì)引起反應(yīng)體系的某些物理或化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，如產(chǎn)生電流、熒光或顏色變化等。通過檢測這些變化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水中特定污染物的快速、靈敏檢測。例如，葡萄糖氧化酶傳感器可以用于檢測水中的葡萄糖含量，脲酶傳感器可用于檢測尿素等。

 

　　水質(zhì)監(jiān)測傳感器的使用注意事項(xiàng)：
 

　　1.安裝與維護(hù)方面：
 

　　-合理安裝：選擇水流平穩(wěn)、無漩渦和沖擊的位置安裝傳感器，避免安裝在靠近進(jìn)水口或出水口等水流湍急處，防止水樣對(duì)傳感器的沖刷磨損。同時(shí)，要考慮傳感器的安裝深度是否符合要求，以及避免受到陽光直射、高溫、潮濕等環(huán)境因素的影響。
 

　　-定期維護(hù)：定期清潔傳感器表面，去除附著的污垢、藻類等雜質(zhì)，但要注意避免損傷傳感器。定期檢查傳感器的電纜、接頭等部件是否有破損或松動(dòng)，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)或更換。按照制造商的建議定期對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)，以確保其性能和準(zhǔn)確性。
 

　　2.測量過程方面：
 

　　-避免干擾：在測量過程中，要避免對(duì)傳感器造成電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)等影響。同時(shí)，要注意避免其他化學(xué)物質(zhì)或物質(zhì)對(duì)傳感器的污染，如在使用pH傳感器時(shí)，要避免手指接觸電極表面，以免影響測量結(jié)果。
 

　　-正確操作：嚴(yán)格按照傳感器的操作說明書進(jìn)行操作，避免誤操作導(dǎo)致傳感器損壞或測量數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。在進(jìn)行多次測量時(shí)，要確保每次測量的條件基本一致，以保證數(shù)據(jù)的可比性。
 

　　3.環(huán)境與安全方面：
 

　　-適應(yīng)環(huán)境：了解傳感器的工作溫度、濕度范圍等環(huán)境要求，確保在使用環(huán)境下傳感器能夠正常工作。在惡劣的環(huán)境條件下，如高溫、低溫、高濕度等，要采取相應(yīng)的防護(hù)措施，如使用保溫箱、防潮罩等。
 

　　-安全防護(hù)：在使用時(shí)，要注意自身安全，避免接觸到有毒有害的水體或化學(xué)物質(zhì)。如果需要在危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行測量，如污水處理池、化工廢水排放口等，要佩戴好相應(yīng)的防護(hù)裝備，如防護(hù)服、手套、護(hù)目鏡等。