技術(shù)文章
TECHNICAL ARTICLES除了低濁度傳感器(散射法為主)和高濁度傳感器(透射法、透射 - 散射對(duì)比法為主),濁度傳感器還可根據(jù)測(cè)量原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或應(yīng)用場(chǎng)景分為以下幾類,每種類型針對(duì)特定需求優(yōu)化了測(cè)量精度和抗干擾能力:
一、按核心測(cè)量原理分類
1. 散射法傳感器(細(xì)分類型)
90° 散射法(最長(zhǎng)用):
原理:光源與接收器呈 90° 垂直,測(cè)量側(cè)向散射光強(qiáng)度(顆粒物對(duì)光線的垂直散射),適用于中低濁度(0.1~100 NTU),如飲用水、地表水監(jiān)測(cè)。
優(yōu)勢(shì):散射光強(qiáng)度與濁度線性關(guān)系好,受水體顏色干擾?。ǔS眉t外光源)。
前向散射法(低濁度專用):
原理:接收器與光源呈小角度(如 10°~30°),捕捉顆粒物前向散射光(更貼近入射光方向),適用于超低濁度(0.001~1 NTU),如純水、制藥用水。
優(yōu)勢(shì):前向散射光在低濁時(shí)信號(hào)更強(qiáng),精度更高(避免環(huán)境光干擾)。
多角度散射法:
原理:同時(shí)測(cè)量多個(gè)角度(如 0° 透射、90° 側(cè)向、135° 后向)的散射光,通過(guò)算法擬合濁度值,適用于復(fù)雜水體(如含藻類、不同粒徑顆粒物的水)。
優(yōu)勢(shì):減少單一角度測(cè)量的誤差(如藻類的非球形顆??赡軐?dǎo)致 90° 散射偏差),常用于科研級(jí)監(jiān)測(cè)。
2. 表面散射法(濁度極低場(chǎng)景)
原理:光源照射水樣表面,測(cè)量水面反射的散射光(而非水體內(nèi)部散射),適用于超純水(0.0001~0.01 NTU) 或高純度液體(如電子級(jí)水)。
特點(diǎn):避免水體中微量顆粒物在流通池內(nèi)沉積的干擾,測(cè)量更穩(wěn)定,但僅適用于極低濁度場(chǎng)景。
3. 積分球法(高精度實(shí)驗(yàn)室用)
原理:水樣置于內(nèi)壁涂有高反射材料的 “積分球" 內(nèi),光源照射后,散射光在球內(nèi)多次反射并被全芳位接收,通過(guò)總散射光能量計(jì)算濁度。
優(yōu)勢(shì):消除角度偏差,測(cè)量精度及高(可達(dá) 0.001 NTU 以下),是實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)方法(如 ISO 7027 標(biāo)準(zhǔn)推薦),但體積大、成本高,不適合在線監(jiān)測(cè)。
二、按結(jié)構(gòu)與應(yīng)用場(chǎng)景分類
1. 在線式濁度傳感器(實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè))
結(jié)構(gòu):多為流通池式(直接接入管道)或浸入式(插入水體),配備自清潔裝置(如超聲波清洗、刮刀)和溫度補(bǔ)償功能。
應(yīng)用:自來(lái)水廠過(guò)濾工藝監(jiān)控、污水處理廠出水監(jiān)測(cè)、工業(yè)循環(huán)水在線控制等,需連續(xù)輸出數(shù)據(jù)(4~20 mA 或 RS485 信號(hào))。
特點(diǎn):抗干擾設(shè)計(jì)強(qiáng)(防污染、防氣泡),適應(yīng)惡劣環(huán)境(如高溫、腐蝕性水體)。
2. 便攜式濁度傳感器(現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè))
結(jié)構(gòu):小型化設(shè)計(jì),手動(dòng)取樣后注入測(cè)量池,內(nèi)置光源和探測(cè)器,一鍵讀數(shù)。
應(yīng)用:環(huán)境監(jiān)測(cè)人員現(xiàn)場(chǎng)抽檢(如河流、湖泊)、應(yīng)急水質(zhì)評(píng)估(如污染事故),濁度范圍通常覆蓋 0~1000 NTU。
特點(diǎn):輕便、易操作,精度略低于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備,但滿足快速篩查需求。
3. 實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式濁度儀(高精度校準(zhǔn))
結(jié)構(gòu):高精度光學(xué)系統(tǒng)(如積分球、激光光源),需嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法(如用福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液校準(zhǔn))操作。
應(yīng)用:實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)分析、傳感器校準(zhǔn)基準(zhǔn)、科研實(shí)驗(yàn),測(cè)量范圍廣(0.0001~10000 NTU)。
特點(diǎn):精度最高(誤差<1%),但需專業(yè)人員操作,不適合現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)監(jiān)測(cè)。
三、特殊功能型傳感器
1. 抗顏色干擾型
設(shè)計(jì):采用雙波長(zhǎng)光源(如紅外光 + 可見(jiàn)光),通過(guò)差值計(jì)算消除水體顏色(如藻類、腐殖質(zhì))對(duì)散射光的影響,適用于有色水體(如湖泊、景觀水)。
2. 防爆型濁度傳感器
結(jié)構(gòu):外殼符合防爆標(biāo)準(zhǔn)(如 Ex dⅡCT6),適用于易燃易爆環(huán)境(如石油化工廢水、煤化工循環(huán)水),避免電火花引發(fā)危險(xiǎn)。
3. 多參數(shù)集成傳感器
功能:在測(cè)量濁度的同時(shí),集成 pH、溶解氧、電導(dǎo)率等參數(shù)監(jiān)測(cè),通過(guò)同一探頭輸出多指標(biāo)數(shù)據(jù),簡(jiǎn)化安裝和維護(hù)(如污水處理廠綜合監(jiān)測(cè))。
總結(jié)
濁度傳感器的類型劃分本質(zhì)是 **“原理適配場(chǎng)景":低濁度用前向 / 90° 散射,高濁度用透射 / 對(duì)比法,超純水用表面散射,實(shí)驗(yàn)室用積分球;在線監(jiān)測(cè)側(cè)重抗干擾和連續(xù)性,便攜設(shè)備側(cè)重靈活性,特殊場(chǎng)景則依賴定制化設(shè)計(jì)(防爆、抗顏色等)。選擇時(shí)需結(jié)合濁度范圍、水體特性(顏色、雜質(zhì))、使用環(huán)境(在線 / 便攜)** 三大核心因素。
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