溶解在水中的分子态氧称为溶解氧，天然水中的溶解氧含量取决于水体与大气中氧的平衡。水中溶解氧的饱和含量和空气中氧的分压、大气压力、水温、水中含盐量等有密切关系。清洁地面水中溶解氧一般接近饱和，20℃清洁水中饱和溶解氧含量约为9mg/L。水体受有机、无机还原性物质污染，会使溶解氧降低，当水中溶解氧低于2mg/L时，水体即产生恶臭。
 
因此，出现了基于荧光技术的光学式溶解氧传感器，例如HACH公司的LDO溶解氧仪，并得到了广泛的应用。它主要用于市政污水、工业污水处理厂等场所，连续监测水中的溶解氧浓度。与电化学传感器相比，它的优点是它无需消耗氧气，因而不受样品流动速度的影响，没有电解液，不需要经常做校准，维护工作量也很小。
 
LDO溶解氧仪传感器的光学部分由两个发光二极管和一个硅光电检测器组成。传感器帽表面有一层荧光涂层，传感器中的蓝色LED光源发出一束蓝色光，照射在荧光物质上，该涂层的荧光物质随即被这束蓝光激发，此激发态并不稳定，遇到氧以后会迅速释放出红色的光线并回复至原始状态。此红光和先前LED发射的蓝光存在一个时间滞后，光电检测器可以监测到蓝光和红光之间的这个相位滞后，即测量荧光物质从被蓝光激发到发射红光后恢复原态的时间，根据这个来计算水中溶解氧的含量。该相位滞后与发光体附近的溶解氧浓度成反比。当氧气与荧光物质接触后，则其产生的红色光的强度会降低，同时其产生红光的时间也会缩短，水样中溶解的氧气的浓度越高，则传感器产生的红光的强度就会越低。

并且，探头发光体外面镀有一层炭黑色的聚苯乙烯，可实现光绝缘，并且，当传感器帽附着在传感器上时，可以保护传感器不受外部光源干扰。由于传感器并非化学原理，因此该传感器的测量不受水中各种重金属离子、H2S、NH4等化学物质的干扰。

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