溶解于水中的分子態氧稱為溶解氧，水中溶解氧的多少是衡量水體自凈能力的一個指標。

溶解氧通常有兩個來源：一個來源是水中溶解氧未飽和時，大氣中的氧氣向水體滲入；另一個來源是水中植物通過光合作用釋放出的氧。因此水中的溶解氧會由于空氣里氧氣的溶入及綠色水生植物的光合作用而得到不斷補充。但當水體受到有機物污染，耗氧嚴重，溶解氧得不到及時補充，水體中的厭氧菌就會很快繁殖，有機物因而使水體變黑、發臭。

在線溶解氧儀是針對水質中溶解氧分析的智能在線分析設備，在線溶解氧儀的測量原理分為極譜膜法與光學熒光法兩種。

極譜膜法：

原理是氧在水中的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽。其傳感部分是由金電極(陰極)和銀電極(陽極)及氫氧化鉀電解液組成，氧通過膜擴散進入電解液與金電極和銀電極構成測量回路。當給溶解氧電極加上0.6~0.8V的極化電壓時，氧通過膜擴散，陰極釋放電子，陽極接受電子，產生電流。根據法拉第定律：流過溶解氧電極的電流和氧分壓成正比，在溫度不變的情況下電流和氧濃度之間呈線性關系。

光學熒光法：

熒光法的測量原理是氧分子對熒光淬滅效應。傳感膜片被一層熒光物質所覆蓋，當特定波長的藍光光源照射到傳感膜片表面的熒光物質時，熒光物質受到激發釋放出紅光。由于氧分子會抑制熒光效應的產生，導致水中的氧氣濃度越高，釋放紅光的時間就越短，理論上紅光釋放時間與溶解氧濃度之間具有可量化的相關性，從而通過測定紅光的釋放時間計算出溶解氧濃度。