水質感測器與探頭分類：pH、ORP、DO、導電度的原理與應用

水質感測器（Water Quality Sensors）是用來偵測與監測水中物理、化學和生物參數的重要工具。常見的測量項目包括酸鹼度（pH）、氧化還原電位（ORP）、溶解氧（DO）、電導度（Conductivity）、濁度、氨氮、總有機碳（TOC）等。這些數據廣泛應用於飲用水處理、廢水處理、河川監測、食品加工與養殖業。

水質感測器的主要分類

1. 酸鹼度感測器（pH Sensor）

• 原理：玻璃電極測量氫離子活度。
• 應用：飲用水檢測、廢水處理、食品與飲料發酵。
• 特色：校正容易，使用普及，但需定期清洗與更換電解液。
• 注意事項：pH 會受到 溫度與鹽度干擾，因此常搭配 自動溫度補償（ATC） 功能。

2. 氧化還原電位感測器（ORP Sensor）

• 原理：貴金屬電極（鉑或金）測量氧化還原反應電位。
• 應用：消毒控制（如氯消毒）、電鍍製程。
• 特色：常搭配 pH 使用，適合判斷水體消毒效果。

3. 溶解氧感測器（DO Sensor）

• 原理：Clark 型膜電極、光學螢光法，或 極譜法（Polarographic）。
• 應用：養殖業、水庫河川監測、廢水處理曝氣控制。
• 特色：
• 光學法維護需求較低，無需更換電解液。
• 膜電極與極譜法需定期更換膜片與電解液，且極譜法需極化時間。

4. 電導度與鹽度感測器（Conductivity & Salinity Sensor）

• 原理：電導測量或電導換算。
• 應用：工業用水、RO 系統、海水淡化。
• 特色：可快速反映水中溶解鹽類濃度，適合連續監測。

5. 離子選擇性電極（ISE Sensor）

• 原理：利用特殊選擇性膜測量特定離子。
• 應用：氨氮（NH₄⁺）、硝酸鹽（NO₃⁻）、氟化物（F⁻）、氯離子（Cl⁻）檢測。
• 特色：廣泛用於污水處理、環境監測與農業水質檢測。

6. 光學與特殊感測器

• 濁度/SS 探頭：光散射原理，單位多用 NTU（Nephelometric Turbidity Unit） 或 FTU（Formazin Turbidity Unit），常見於污水處理與河川監測。
• COD 光學探頭：常以 UV 254 nm 吸收檢測有機物含量，但部分機型也會使用 多波長（如 220 nm、280 nm） 以減少干擾。
• 藻類/葉綠素感測器：螢光法，應用於湖泊、水庫與養殖水體監測。

如何選擇合適的水質探頭？

水質感測器的應用場景

1. 飲用水處理：監測 pH、餘氯、濁度，確保水質符合標準。

2. 廢水處理：監控 COD、BOD、氨氮、DO，以確保排放水達法規。

3. 工業製程：半導體、食品、製藥業常需高精度水質監控。

4. 環境與養殖：河川監測、湖泊富營養化評估、魚蝦養殖水質控管。

在挑選水質感測器時，需考慮以下因素：

• 測量參數：是要單一參數（如 pH、DO）還是多參數？
• 應用環境：純水、廢水、海水或高溫製程？
• 維護需求：是否需要長期連續監測？是否具備自清潔設計？
• 精度與成本：高精度探頭價格較高，但數據更穩定。
• 響應時間：曝氣控制、消毒監測等應用需要快速反應。
• 溫度補償：pH、DO、電導度等通常需內建 Pt100/NTC 溫度感測元件。
• 防護等級：戶外或水下應用建議選擇 IP67 或以上。
• 數據傳輸方式：
• 類比輸出：4–20 mA，適合傳統 PLC/控制系統。
• 數位輸出：RS485（Modbus）、HART，更適合智慧監測系統。

水質感測器種類多樣，從 pH、ORP、DO 到電導度、ISE 與光學探頭，各有優缺點。除了了解測量原理與應用場景，使用者還需考慮維護頻率、干擾因子、感測器老化特性，以及實際選型要素，如響應速度、溫度補償、防護等級與通訊方式。綜合這些條件，才能挑選出最適合的感測器，確保水質監測數據的可靠性與穩定性。

更多產品資訊請參考：工業電極 ( pH / ORP / DO / 導電度 / 濁度 / 餘氯 ) 產品頁

水質感測器與主機整合

水質感測器通常需搭配主機（控制器/變送器）使用，才能進行即時監測、數據記錄與控制。

• 訊號輸入：支援 4–20 mA 類比輸入，或 RS485/Modbus、HART 數位通訊。
• 顯示與記錄：可即時顯示 pH、ORP、DO、電導度等數值，並可儲存數據或輸出至上位系統。
• 控制與警報：主機具備 Relay 輸出，可連動加藥設備、曝氣機或警報器。
• 多通道設計：部分型號支援多組感測器輸入，整合性佳，適合工業自動化。

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