Da Sauerstoff an den meisten biologischen und chemischen Prozessen in der aquatischen Umwelt beteiligt ist, ist er ein wichtiger Parameter, der gemessen werden muss. Sauerstoff kann auch als Tracer in ozeanographischen Untersuchungen verwendet werden. Mit der Einführung des Sauerstoffsensors im Jahr 2002 hat Aanderaa die ozeanographische Sauerstoffüberwachung und Forschung revolutioniert. Die Anwendungen reichen von flachen Buchten bis zu den tiefsten Gräben, von tropischen bis zu In-Ice-/Sediment-Messungen. Bisher wurden mehr als 200 wissenschaftliche Arbeiten mit diesen Optoden veröffentlicht, darunter auch Veröffentlichungen über das Funktionsprinzip des Sauerstoffsensors. Der Sauerstoffsensor ist für die Messung der absoluten Sauerstoffkonzentration und der prozentualen Sättigung ausgelegt. Der Sensor kann von Flüssen bis zur Tiefsee, von Fischfarmen bis zu Abwässern und von Polareisgebieten bis zu hydrothermalen Quellen eingesetzt werden.
Diese Sensoren beruhen auf der Fähigkeit bestimmter Substanzen, als dynamische Fluoreszenz-Quencher zu wirken. Der Fluoreszenzindikator ist ein spezieller Platinporphyrin-Komplex, der in eine gasdurchlässige Folie eingebettet ist, die dem umgebenden Wasser ausgesetzt ist. Diese Sensorfolie ist an einem Glasfenster angebracht, das den optischen Zugang zum Messsystem von einem wasserdichten Gehäuse aus ermöglicht. Die Sensorfolie wird durch moduliertes blaues Licht angeregt; der Sensor misst die Phase des zurückgeworfenen roten Lichts. Zur Verbesserung der Stabilität führt der Sensor auch eine Referenzphasenmessung durch, indem er eine rote LED verwendet, die in der Folie keine Fluoreszenz erzeugt. Der Sensor verfügt über einen eingebauten Temperaturthermistor, der die Linearisierung und Temperaturkompensation der Phasenmessungen ermöglicht, um die absolute O2-Konzentration zu ermitteln.
Das auf der Dauerhaftigkeit basierende Prinzip der Lumineszenzlöschung bietet die folgenden Vorteile:
- Ansprechzeit <8 Sekunden (63%)
- Hohe Genauigkeit
- Nicht rührungsempfindlich (es wird kein Sauerstoff verbraucht)
- Geringere Verschmutzungsempfindlichkeit
- Misst absolute Sauerstoffkonzentrationen ohne wiederholte Kalibrierungen
- Bessere Langzeitstabilität
- Überwachung von Heißwasser
- Weniger vom Druck beeinflusst
- Nicht empfindlich gegenüber H2S
- Nicht gefrierempfindlich