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當(dāng)前位置:甘丹科技河北有限公司>>技術(shù)文章>>濁度傳感器的測(cè)理原理
濁度傳感器是用于測(cè)量液體中懸浮顆粒濃度或渾濁程度的儀器,其核心測(cè)量原理基于**光與懸浮顆粒的相互作用**,主要有以下幾種常見方法:
1. 散射法(濁度測(cè)量常用)
原理
當(dāng)一束平行光(通常為單色光,如紅外光或可見光)穿過含有懸浮顆粒的液體時(shí),顆粒會(huì)使光線發(fā)生散射。在特定角度(通常為90°或180°)檢測(cè)散射光的強(qiáng)度,散射光強(qiáng)度與懸浮顆粒的濃度和大小相關(guān)。
關(guān)鍵邏輯:顆粒越多、粒徑越大,散射光越強(qiáng),濁度值越高。
適用場(chǎng)景:低濁度測(cè)量(如飲用水、地表水),對(duì)顆粒大小敏感(需符合朗伯-比爾定律的顆粒范圍)。
典型結(jié)構(gòu)
光源(如LED)發(fā)射光束; - 光電探測(cè)器在垂直于光源的方向(90°)檢測(cè)散射光; - 通過校準(zhǔn)建立散射光強(qiáng)度與濁度(NTU, nephelometric turbidity unit)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
2. 透射法(消光法)
原理
測(cè)量光束穿過液體后,透射光的強(qiáng)度衰減,衰減程度與懸浮顆粒的濃度和遮光能力相關(guān)。
關(guān)鍵邏輯:顆粒越多,遮擋的光越多,透射光強(qiáng)度越低,濁度值越高。
適用場(chǎng)景:高濁度測(cè)量(如工業(yè)廢水、泥漿),但易受顏色干擾(液體本身顏色會(huì)影響光衰減)。
典型結(jié)構(gòu)
光源與光電探測(cè)器位于液體兩側(cè),呈直線對(duì)準(zhǔn);
輸出信號(hào)與透射光強(qiáng)度成反比,需校準(zhǔn)為濁度單位(如FTU,formazin turbidity unit)。
3. 表面散射法(適用于固液界面監(jiān)測(cè))
原理
當(dāng)光束照射到液體表面時(shí),若表面存在懸浮顆粒或沉淀物,顆粒會(huì)反射或散射光線。通過檢測(cè)表面反射光的強(qiáng)度變化,判斷表面濁度或沉積物的多少。
適用場(chǎng)景:監(jiān)測(cè)沉淀池、污水處理池的固液界面或表面浮渣。
4. 激光法(高精度散射法的升級(jí))
原理
使用激光作為光源(單色性好、能量集中),通過檢測(cè)顆粒對(duì)激光的散射模式(如前向散射、側(cè)向散射),不僅能測(cè)量濁度,還可分析顆粒的粒徑分布。
優(yōu)勢(shì):精度高、響應(yīng)快,適用于科研或精密工業(yè)場(chǎng)景(如制藥、半導(dǎo)體清洗)。
影響測(cè)量的關(guān)鍵因素
1. 顆粒特性: - 粒徑:小顆粒(<1 μm)主要產(chǎn)生散射,大顆粒(>10 μm)主要產(chǎn)生透射衰減;
- 形狀與顏色:不規(guī)則顆粒散射更強(qiáng),深色顆粒吸收光更多,影響測(cè)量準(zhǔn)確性。
2. 液體特性: - 顏色:深色液體可能吸收光,干擾透射法或散射法;
- 化學(xué)組成:電解質(zhì)濃度可能影響顆粒聚集狀態(tài),改變濁度。
3. 環(huán)境因素:
- 溫度:影響液體密度和顆粒運(yùn)動(dòng),需溫度補(bǔ)償;
- 氣泡:氣泡會(huì)散射光,導(dǎo)致濁度值虛高。
總結(jié) 濁度傳感器的核心是通過光的散射、透射或反射特性,將顆粒濃度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)被測(cè)液體的濁度范圍、顆粒特性及環(huán)境條件選擇合適的原理,并注意校準(zhǔn)和干擾因素(如顏色、氣泡)的補(bǔ)償,以確保測(cè)量準(zhǔn)確性。
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