氨氮传感器工作原理

氨氮传感器的重点工作原理基于电化学传感技术，以 PVC 膜铵离子选择电极为重点元件，结合温度补偿与信号处理系统实现水体中铵离子浓度的准确测量。其技术架构涵盖电极传感机制、信号传输、抗干扰设计及校准体系等关键模块。

一、电极传感与参比系统设计

传感器采用 PVC 膜作为铵离子选择电极的敏感层，该膜对水体中的 NH₄⁺具有特异性识别能力。当电极浸入待测溶液时，PVC 膜与溶液界面形成离子交换平衡，引发电势变化，其电势值与铵离子浓度符合能斯特方程的线性关系。

内部参比系统在 100KPa 以上压力环境下，使参比液通过微孔盐桥缓慢渗出，确保参比电极的稳定性，延长电极使用寿命。该设计有效避免参比液快速消耗导致的测量漂移，提升复杂水质环境下的长期可靠性。

二、温度补偿与信号处理

传感器集成 Pt1000 热电阻实时监测水温，通过微处理器内置算法实现自动温度补偿。当温度变化时，Pt1000 电阻值的线性变化经电路转换为电压信号，与铵离子电极电势信号同步输入处理单元，基于能斯特方程温度系数项修正测量结果，将 0～40℃范围内的温度误差控制在 ±0.5℃以内。

三、信号传输与接口技术

采用 RS-485 总线与 Modbus/RTU 协议输出信号，兼容 PLC、DCS 等第三方设备。4 芯双绞屏蔽线缆中，红 / 黑线为 12～24VDC 电源与地线，蓝 / 白线对应 485A/B 信号线，接线处需做防水处理。3/4NPT 管螺纹接口支持沉入式或管道安装，安装时需保持≥15° 倾斜角，避免倒置或水平安装影响电极响应。外壳采用 PVC 与 POM 材质，IP68 防护等级满足长期水下工作需求。

四、干扰抑制与电极维护

水体中 H⁺、Na⁺、K⁺等离子会对测量产生干扰，干扰程度随铵离子浓度变化而不同（如 10⁻⁴M 铵离子中，Na⁺浓度超 0.005mol/L 可致 10% 误差）。通过优化 PVC 膜材料配方，提升对铵离子的选择性，降低交叉响应。电极使用中应避免接触有机硅油脂，若 PVC 膜出现半透明化或沉积物，可用蒸馏水冲洗；维护后仍无法标定时需更换电极。

五、校准机制与性能参数

传感器采用两点校准法（零点与斜率校准），出厂前已完成校准，非必要不建议自行操作。零点校准需置于标准液中发送指令，斜率校准同理。其量程覆盖 0～100.00mg/L（0.01mg/L 分辨率）与 0～1000.0mg/L（0.1mg/L 分辨率），精度 ±10% 或 ±1mg/L，pH 适用范围 4～10，满足自然水体与工业废水监测需求。

传感器通过多技术融合实现铵离子浓度的准确检测，为水环境监测、污水处理等场景提供数据支撑，在水资源管理中具有重要应用价值。