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甘丹科技分享水質分析儀測量濁度的三種傳感器說明

時間:2023-3-24閱讀:74
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許多濁度傳感器利用濁度法技術暗示符合EPA或ISO標準。但是,如果它們不符合設計標準中的其他規范(例如使用鎢燈或90±2.5度的有限光電探測器角度),則說明該儀器不是100%兼容。相反,它僅基于特定標準。不符合設計標準的濁度傳感器仍可用于測量濁度,但其數據無法與其他儀器的數據進行比較。因此,重要的是根據每個傳感器的設計為每個傳感器使用推薦的濁度單位。截至2013年,市場上還沒有真正的,符合EPA 180.1要求的動態濁度傳感器。鎢燈光源的要求由于高功率消耗和光源的不穩定性而使得任何這樣的儀器都不切實際。另一方面,LED光源結構緊湊,功耗小。另外,LED具有更長的使用壽命,沒有預熱時間,并且可以進行調制以拒絕環境光。這樣,大多數潛水式濁度傳感器使用至少一個LED光源。在這些傳感器中,有幾種是符合ISO 7027的傳感器,盡管也存在其他基于濁度法的傳感器,可用于測量地表水中的濁度。

濁度儀 濁度測定儀 濁度監測儀.jpg


比濁法濁度傳感器

  大多數濁度濁度傳感器都遵循ISO 7027準則。盡管可以使用任何設計,但符合ISO 7027可以確保準確,可比的濁度數據。就像濁度計一樣,帶有紅外光源的傳感器將具有最小的顏色干擾。此外,使用緊湊的低功率LED光源非常適合長期部署且只需很少的維護。光源和光電探測器位于兩個光學窗口下方,并且傾斜以實現90度的散射光角度。為了保持符合ISO 7027的要求,光學窗口必須足夠窄,以保持不超過30度的接收角。兩個光學窗口通常位于傳感器的同一平面上。這意味著這些傳感器還可以通過編程的刮水器構建,以防止結垢(附著生物材料,例如藻類或藤壺)。可以用附屬的刷子擦拭平坦的光學表面,以使濁度傳感器保持清潔,以在海洋或具有生物活性的地表水中長期部署。


  如果需要EPA批準的方法,則可以使用符合GLI方法2的潛水式濁度儀。也可以使用符合EPA批準的Orion Method AQ4500的潛水式濁度儀,因為該方法的設計要求可以適應傳感器主體。GLI2濁度傳感器具有一個甜甜圈形的傳感器主體,在內部以彼此成90度角的角度放置了四個光學窗口。GLI Method 2濁度傳感器具有兩個紅外LED光源和兩個濁度光電檢測器(交替濁度和透射率檢測),也符合ISO 7027的要求。但是,采用GLI方法2設計的傳感器的范圍和環境使用受到限制。這些濁度傳感器無法遠程擦拭,這意味著它們有結垢的風險,因此在生物活性水中存在誤差。


濁度和溫度補償

  濁度本身不受溫度的影響。但是,當將潛水式濁度傳感器與LED光源一起使用時,應該對數據進行溫度補償。這是由于溫度變化對傳感器的電輸出具有影響。即使實際的濁度水平保持不變,溫度的波動也會改變濁度的讀數。


  溫度補償的需要是由于光功率輸出和環境溫度之間的關系。隨著溫度升高,輸出(亮度)將降低。這反過來會影響測得的濁度讀數,因為較少的光強度到達光電探測器,因此會讀取錯誤的較小濁度水平。


  在大多數應用中,水溫的波動不會顯著影響讀數。但是,為了確保精確的測量,必須考慮任何細微的變化。如果使用LED光源,則尤其如此。LED在使用時會發熱,因此是溫度波動的來源。在大多數水源應用中,LED是局部溫度變化的主要根源。隨著LED加熱,其輸出強度將降低。LED的輻射強度與環境溫度的對數成正比,這意味著可以使用線性方程式來補償溫度。一些濁度傳感器將包括內置的熱敏電阻以直接在源處補償溫度的影響。其他傳感器提供了在其軟件中進行這些調整的能力。對于沒有能力補償溫度的傳感器,隨著LED的變熱,濁度讀數會出現明顯的漂移。


背散射濁度傳感器

  具有任何反向散射檢測角度的儀器均按其光源進一步劃分:白/寬帶或近紅外。帶有反向散射檢測器和波長在400-680 nm之間的光源的濁度傳感器應使用反向散射單元(BU),而具有780-900 nm波長的濁度傳感器應使用Formazin反向散射單元(FBU)。大多數反向散射傳感器使用LED或激光二極管作為光源。由于檢測器和二極管的接近,后向散射儀器通常被構造成具有擋光板或其他隔離物,以防止光電檢測器直接從光源接收光。背向散射濁度傳感器使用一個光源和一個光電探測器,其角度超過90度。盡管沒有針對這些傳感器的當前設計標準,但是USGS和各種制造商已嘗試定義可接受的反向散射角。USGS建議將任何具有0-45度檢測角(與透射光成135-180度)的濁度傳感器視為反向散射儀器。但是,由于沒有標準化的反向散射方法,因此可以接受比濁度法90度角以外的任何散射光檢測作為反向散射傳感器。Boss和Pegau進行的一項研究建議以63度角(與透射光成117度角)使用檢測器。該角度是最小會聚點,這意味著濁度讀數是濃度的更準確表示,并且受懸浮顆粒的大小和顏色的影響較小。


  反向散射濁度傳感器的優點是測量范圍廣,在較高濁度下的精度提高,并且可以承受一定范圍的粒徑。在1000-4000 NTU之間,反向散射技術幾乎是的線性。然而,在低濁度應用中,后向散射儀器將不如濁度傳感器那樣精確。基于顆粒暗度值(反射近紅外波段的能力),反向散射傳感器對顏色干擾也更加敏感。這些儀器通常用于需要大范圍濁度監測的應用中,特別是在存在濁度尖峰的情況下。


衰減濁度傳感器

  光衰減也稱為透射率,它可以測量光強度降低的程度。這是智能洗衣機和洗碗機中經常使用的技術。這些濁度傳感器可測量水中的污物量。到達光電探測器的光量將決定每個周期清洗多長時間,從而在幾乎沒有渾濁的情況下節省能量。光強度的下降可能是由于吸收(顏色)或散射(顆粒)引起的。由于很容易受到顏色干擾的影響,因此不建議將衰減濁度傳感器用于地表水水質測量。


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