溶解CO₂传感器通过物理化学过程将水体中溶解态CO₂浓度转化为可测信号，其核心机制可分为电化学法与光学法两大类，二者均基于CO₂与特定介质相互作用引发的物理化学变化。
电化学法：离子反应与电位/电流信号转化
电化学法传感器以CO₂与电解液反应生成的离子浓度变化为检测基础。以电位法为例，其结构包含pH敏感电极、参比电极及CO₂选择性膜。当CO₂分子穿透选择性膜进入电解液后，发生反应：
CO₂+H₂O⇌H₂CO₃⇌H⁺+HCO₃⁻
反应生成的H⁺浓度与CO₂浓度呈对数关系，pH敏感电极通过检测H⁺浓度变化（即pH值变化）输出电位信号。参比电极提供稳定基准电位，确保检测准确性。传感器内置芯片将电位信号转换为溶解CO₂浓度数值，精度可达±1ppm，适用于污水处理、水产养殖等中低精度场景。
电流法传感器则通过CO₂在工作电极表面的电解反应生成与浓度成正比的电流信号。例如，CO₂在工作电极被还原为CO：
CO₂+2H⁺+2e⁻→CO+H₂O
反应产生的电流强度直接反映CO₂浓度，精度更高（±0.5ppm），但需定期更换电解液，多用于生物医药等高精度需求场景。
光学法：光吸收与荧光猝灭效应
光学法传感器利用CO₂分子对特定波长光的吸收或荧光猝灭特性实现检测。非分散红外（NDIR）传感器通过测量CO₂对4.26μm红外光的吸收强度计算浓度，光强衰减与CO₂浓度呈线性关系，精度可达±0.5ppm，响应时间约60秒，适用于食品饮料、环境监测等场景。
荧光猝灭法传感器则依赖CO₂对荧光物质的猝灭效应。荧光探头表面涂覆的荧光试剂（如钌络合物）在蓝光激发下发射红光，CO₂分子与试剂结合后缩短荧光寿命，传感器通过检测荧光强度衰减程度计算浓度。该方法响应速度快（<30秒）、无需维护，但精度略低（±1ppm），易受强光干扰，适用于便携检测、无土栽培等动态场景。
环境因素与优化策略
温度、压力及水体成分均影响传感器性能。温度升高会加速CO₂溶解与反应速度，多数传感器内置温度补偿模块修正误差；水体压力增大提高CO₂溶解度，部分型号需配备压力传感器补偿；浊度或油污可能遮挡光学传感器光路或污染电化学膜，需定期清洁探头。
电化学法与光学法各有优势：电化学法成本低、体积小，适合低成本场景；光学法稳定性高、寿命长，适合高精度或长期监测。实际应用中需根据场景需求（如精度、成本、维护复杂度）选择适配技术，以实现溶解CO₂的精准监测与调控。
