便携式荧光溶氧仪通过集成特定光学组件与电子模块，将荧光淬灭现象转化为可量化的溶解氧浓度数据。其核心组件主要包括五大部分，各组件协同作用确保检测的精准性与稳定性：
荧光探头是实现荧光淬灭与信号感知的核心部件，其表面均匀涂覆了一层特殊的荧光物质（常用的有钌配合物等），这层物质是产生荧光并与溶解氧发生作用的关键。为避免荧光物质被水样污染、腐蚀，同时保证溶解氧分子顺利接触，荧光物质通常封装在高透光、耐腐蚀的惰性材料（如蓝宝石玻璃）内部，既不与水样直接发生化学反应，又能确保溶解氧分子穿透材料表面与荧光物质接触。
该模块的核心是LED发光二极管，其作用是发射特定波长的激发光，用于激发荧光探头上的荧光物质。根据荧光物质的特性，激发光源的波长需精准匹配——例如常用的钌配合物荧光物质，适配的激发光波长通常为450-470nm（蓝光波段）。为保证激发光的稳定性，模块内部还集成了恒流驱动电路，可避免因电流波动导致激发光强度变化，从而减少检测误差。
该模块由光电探测器（如光电二极管、光电倍增管）与滤光片组成，核心功能是捕捉荧光物质发出的发射光，并将光信号转化为电信号。其中，滤光片的作用至关重要：由于激发光与发射光波长不同（发射光波长通常长于激发光，如580-600nm红光波段），滤光片可过滤掉未被荧光物质吸收的杂散激发光，仅让发射光进入光电探测器，确保检测信号的纯度。光电探测器则通过光电效应，将荧光强度转化为对应的电流或电压信号，信号强度与荧光强度呈正相关。
光电探测器输出的原始电信号通常微弱且存在噪声，需通过信号处理模块进行放大、滤波、模数转换（A/D转换）等处理。模块内部的放大电路将微弱电信号放大至可检测范围，滤波电路去除环境光、电子噪声等干扰信号，A/D转换电路则将模拟电信号转化为数字信号，以便后续芯片进行计算处理。
该模块以微处理器（MCU）为核心，内置预先校准好的Stern-Volmer方程参数（如淬灭常数Ksv）。微处理器接收信号处理模块传输的数字信号后，根据Stern-Volmer方程，通过I₀与I的比值计算出对应的溶解氧浓度；同时，部分设备还会集成温度补偿算法，修正温度对溶解氧饱和浓度的影响，进一步提升检测精度。最终，计算得到的溶解氧浓度数据通过显示屏直观呈现，部分设备还支持数据存储、无线传输功能。
便携式荧光溶氧仪的工作过程本质是“光信号激发-荧光淬灭-信号转换-数据计算"的连续链路，具体可分为五个关键步骤，全程无需发生化学反应，仅通过物理过程完成检测：
仪器启动后，激发光源模块的LED灯发射特定波长的激发光（如460nm蓝光），光线穿透荧光探头的惰性封装材料，照射到内部的荧光物质上。荧光物质吸收激发光能量后，原子或分子从基态跃迁至激发态；当激发态荧光物质准备返回基态时，若未受到其他干扰，会释放出特定波长的发射光（如590nm红光）。
将荧光探头浸入待检测水样后，水样中的溶解氧分子会扩散至荧光探头表面，与处于激发态的荧光物质发生碰撞——这一碰撞过程属于动态淬灭，激发态荧光物质的能量会转移给溶解氧分子，导致自身无法正常释放荧光，最终表现为荧光强度的减弱。溶解氧浓度越高，与荧光物质碰撞的概率就越大，荧光强度减弱的程度（淬灭程度）也就越明显。
经淬灭后的荧光（发射光）穿透惰性封装材料射出，被荧光检测模块的光电探测器捕捉。在捕捉过程中，滤光片会过滤掉未被吸收的杂散激发光，确保光电探测器仅接收发射光信号；随后，光电探测器将荧光强度信号转化为对应的微弱电信号，完成“光信号→电信号"的转换。
微弱的电信号被传输至信号处理模块，通过放大电路放大、滤波电路降噪后，再由A/D转换电路将模拟电信号转化为数字信号——这一过程可大幅提升信号的稳定性与可读性，为后续精准计算奠定基础。
微处理器接收数字化的电信号后，首先根据电信号强度对应得到荧光强度I（有溶解氧时）；同时，仪器内置的无氧校准参数可提供I₀（无氧环境下的荧光强度）。结合预先校准的淬灭常数Ksv，微处理器通过Stern-Volmer方程（I₀/I = 1 + Ksv·[O₂]）反向计算出水样中的溶解氧浓度；若设备具备温度补偿功能，还会根据实时检测的水温对浓度值进行修正，最终将精准的溶解氧浓度数据显示在屏幕上，完成整个检测过程。
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