光學(xué)法在線濁度測(cè)定儀是一種用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體濁度的儀器,它基于光與水中懸浮顆粒的相互作用原理,通過(guò)檢測(cè)光學(xué)信號(hào)的變化來(lái)定量計(jì)算濁度值。
系統(tǒng)組成
流通池:多采用石英玻璃材質(zhì),內(nèi)部有擾流結(jié)構(gòu)和排氣口,能避免氣泡產(chǎn)生,保證水樣流速穩(wěn)定。
光源模塊:按照預(yù)設(shè)頻率發(fā)射穩(wěn)定的單色光,常見(jiàn)的光源為 860nm 的近紅外 LED 燈。
光電檢測(cè)器:具有高靈敏度和抗干擾能力,能快速捕捉光信號(hào)的微小變化,并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào),如硅光電池、光電二極管等。
核心控制模塊:一般為 MCU,對(duì)電信號(hào)進(jìn)行濾波處理,剔除異常脈沖信號(hào),并通過(guò)內(nèi)置溫度傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償,將處理后的電信號(hào)換算為濁度數(shù)值,并通過(guò)多種方式輸出。
工作原理
光散射法:這是應(yīng)用廣泛的測(cè)量原理。儀器內(nèi)置近紅外 LED 燈作為光源,發(fā)射的單色光遇到水樣中的懸浮顆粒時(shí)會(huì)發(fā)生散射。顆粒直徑小于光波長(zhǎng)時(shí)發(fā)生瑞利散射,大于等于光波長(zhǎng)時(shí)發(fā)生米氏散射。儀器在與光源發(fā)射方向呈 90° 的位置安裝光電檢測(cè)器,接收散射光并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)放大后依據(jù)校準(zhǔn)曲線換算為濁度值。該方法適用于 0.01~4000 NTU 的寬濁度范圍。
光透射法:其原理是光線穿過(guò)水樣時(shí),部分被懸浮顆粒吸收、散射,透射光強(qiáng)度與濁度負(fù)相關(guān)。光源和檢測(cè)器呈直線對(duì)稱(chēng)分布在水樣兩側(cè),當(dāng)水樣濁度很低時(shí),透射光強(qiáng)度接近純水電平,隨著濁度升高,透射光強(qiáng)度逐漸減弱。通過(guò)計(jì)算純水電信號(hào)與水樣電信號(hào)的比值,結(jié)合校準(zhǔn)曲線得出濁度值。該方法靈敏度高,適用于 0~10 NTU 的低濁度場(chǎng)景。
散射 - 透射結(jié)合法:部分儀器采用雙信號(hào)檢測(cè)原理,同時(shí)安裝兩個(gè)檢測(cè)器,分別接收 90° 角的散射光和 180° 角的透射光,通過(guò)內(nèi)部算法對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行加權(quán)融合。低濁度時(shí)以透射光信號(hào)為主,高濁度時(shí)以散射光信號(hào)為主,中濁度時(shí)兩者協(xié)同,適用范圍可覆蓋 0.01~10000 NTU。