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溶解氧電極使用薄膜將鉑陰極、銀陽極和電解質與外界隔開。通常，陰極幾乎與該薄膜直接接觸。氧氣以與其分壓成正比比例的速率擴散穿過膜，并且氧氣分壓越大，越多的氧氣透過膜。當溶解氧通過膜不斷滲入腔體時，在陰極上被還原產生電流，電流顯示在儀表上。
溶解氧電極測量溶解氧會受到幾個因素的影響：
環境影響 適當的溶解氧對于良好的水質至關重要，所有生命形式都需要氧氣。溪水凈化的自然過程需要適量的氧氣來供應有氧生命形式。如果水中含氧量低于5.0mg/L，水生生物就難以生存，而且濃度越低越困難。如果氧含量持續數小時低于1-2mg/L，會導致大量水生生物死亡。
應用 溶解氧電極可用于測量和監測氧氣水平會影響反應速度、過程效率或環境的過程：如水產養殖、生物反應、環境測試（湖泊、溪流、海洋）、水/廢水處理、葡萄酒生產。
溫度補償 對于標準溶解氧測量，溫度會影響氧氣的溶解度和擴散速率，因此必須進行溫度補償。
鹽度校正 溶解鹽的存在限制了可溶解在水中的氧氣量。氧氣濃度和分壓之間的關系隨每個樣品溶液的鹽度而變化，因此大多數儀表制造商都提供手動鹽度調整來校正離子濃度的變化。
生化需氧量 (BOD) BOD 測試一般用于污水處理廠。對于水處理廠來說，了解微生物分解有機物時從水中消耗的氧氣量非常重要。該測試允許水處理廠確定水處理的有效性或仍然存在的污染量。廢水、流出物和污水的相對需氧量可以通過在特定孵育期的開始和結束時測量樣品中溶解的氧氣量來確定。
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