光学氧传感器工作原理、应用领域科普介绍

光学氧传感器是一种使用光学原理检测氧气浓度的传感器，它通常由一个发光二极管和一个光敏元件组成。发光二极管发出一个蓝光，照射在检测区域的氧化物表面上，如果氧气浓度低，表面上的氧化物会与氧反应，从而产生发光，如果氧气浓度高，则反应减弱或停止。

光敏元件检测产生的发光强度，然后将其转换成电信号并输出到控制电路，由控制电路对氧气浓度进行计算，并输出相关信号，本文将科普光学氧传感器工作原理、应用领域。

一、光学氧传感器的工作原理

光学氧传感器的工作原理基于一个重要的概念：氧气对于荧光的影响，在一定的氧气存在下，氧化物表面会产生良电子传输性能，这些电子可以被用来发射荧光，荧光的亮度与氧气浓度成反比。因此，如果需要测量氧气浓度，可以通过测量荧光的亮度来实现，具体来说，光学氧传感器通常由2部分构成，即“探链接收系统”和“荧光检测系统”。

“探链接收系统”主要是将样本中的氧气，与专有的探头相互作用，酶类或氧化还原酶向氧气的反应，会导致表面电子结构的改变，反应产物通过荧光基团而转化为比荧光更一个更短波长的蓝光，相应荧光强度降低，荧光检测系统则遵循在探头反应发生前，系求探头发射出的“信号”的荧光光谱。

荧光检测系统可以从样品发出的荧光中获取信息，然后将荧光信号转换为氧气浓度，这些光子会被一个靠近检测区域的暗盒所收集，而这个暗盒中有一个或多个光电二极管来测量荧光的亮度，光电二极管的电压和荧光的亮度呈正比例关系。

通过比较探头反应和预期反应的差异，可以确定氧气的浓度，作为衡量氧气浓度的基准，可以用基于电化学的氧气传感器进行比对，Light达到最佳激发荧光强度所需的波长和相应的电路，通常需要经过完整的校准步进才能获得最高的性能。

二、光学氧传感器的应用领域

1、医疗和生命科学

光学氧传感器常用于临床监测和手术中，在心脏病诊断中，光学氧传感器可以监测血氧浓度，以评估心功能和疾病严重程度，同时也可以监控呼吸系统中的氧气浓度。另外，在细胞培养和生化实验研究中，光学氧传感器也可以测量细胞中的氧气浓度。

2、工业生产

许多工业过程需要控制氧气的浓度，以确保产品的质量和安全，例如，光学氧传感器可以用于工业过程中的氧化反应，特别是化学反应中的缓慢氧化， 其他示例包括光学氧传感器，用于燃料电池的氧气输入控制，和食品或制药中的氧气化学反应控制。

3、环境保护和监测

光学氧传感器可应用于环境中对氧气的监测，例如在海洋对大气贡献和沉积物的形成等，与氧气浓度密切相关的过程中进行监测，传感器可测量罐装空气中的氧气含量，以判断环境污染的程度，通过氧气浓度的变化，与其他环境指标的变化衡量环境污染的程度。

4、生物进化学研究

氧气是生命活动的必需品，而生物体内氧气水平的测量，也是生物进化研究的一个非常重要的方向，透过上述测量，可以理解生物进化过程中对氧气适应的变化规律和途径，从而对所有生物体的进化历史和与环境的关系有所了解。

综上所述，光学氧传感器是一种具有广泛应用前景的传感器，它具有快速响应，高精度，低功耗等优点，并可以与其他传感器结合使用，以实现更完整的监测和控制。未来，随着传感技术的不断发展和完善，光学氧传感器在其所属领域中的应用和前景，将会变得越来越广泛和重要。