Introduksjon til prinsippet om bærbar oppløst oksygenmåler
Det er tre hovedmetoder for å måle oksygeninnhold: automatisk kolorimetrisk analyse og kjemisk analysemåling, paramagnetisk metodemåling og elektrokjemisk metodemåling. Mengden oppløst oksygen i vann måles vanligvis ved hjelp av elektrokjemiske metoder. Anlegget bruker COS4 sensor for oppløst oksygen og COM252 transmitter for oppløst oksygen. Oksygen er løselig i vann, og dets løselighet avhenger av temperatur, totalt trykk ved vannoverflaten, partialtrykk og oppløste salter i vannet. Jo høyere atmosfærisk trykk, jo større er vannets evne til å løse opp oksygen. Forholdet bestemmes av Henrys lov og Daltons lov. Henrys lov sier at løseligheten til en gass er proporsjonal med dens partialtrykk. For å ta COS4 oksygenmålesensoren som et eksempel, består elektroden av en katode (vanligvis laget av gull og platina), en motelektrode med strøm (sølv) og en referanseelektrode uten strøm (sølv). Elektroden er nedsenket i en elektrolytt som KCl, I KOH er sensoren dekket av en membran. Membranen skiller elektroden og elektrolytten fra væsken som måles, og beskytter dermed sensoren, forhindrer at elektrolytten slipper ut og hindrer inntrengning av fremmede stoffer som kan forårsake forurensning og forgiftning. Tvert imot påføres en polariserende spenning mellom elektroden og katoden. Hvis måleelementet er nedsenket i vann med oppløst oksygen, vil oksygen diffundere gjennom separatoren, og oksygenmolekylene som er tilstede på katoden (overflødig elektroner) vil reduseres til hydroksidioner: O2 +2H2O+4 e-® 4OH-. En elektrokjemisk ekvivalent av sølvklorid utfelles på motelektroden (elektronmangel): 4Ag{{10}}Cl-® 4AgCl+4e-. For hvert oksygenmolekyl sender katoden ut 4 elektroner, og motelektroden aksepterer elektronene for å danne en strøm. Størrelsen på strømmen er proporsjonal med oksygenpartialtrykket til kloakken som måles. Dette signalet sendes inn i sensoren sammen med temperatursignalet målt av den termiske motstanden. Senderen bruker forholdskurven mellom oksygeninnholdet, partialtrykket for oksygen og temperaturen som er lagret i sensoren for å beregne oksygeninnholdet i vannet, og konverterer det deretter til en standard signalutgang. Funksjonen til referanseelektroden er å bestemme katodepotensialet. Responstiden til COS4-sensoren for oppløst oksygen er: 90 % av den endelige måleverdien er nådd etter 3 minutter, og 99 % av den endelige måleverdien er nådd etter 9 minutter; minimumskravet til strømningshastighet er 0,5 cm/s.
