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濁度傳感器的測理原理

時間:2025/5/19閱讀:232
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濁度傳感器是用于測量液體中懸浮顆粒濃度或渾濁程度的儀器,其核心測量原理基于**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(濁度測量常用)

原理

 當一束平行光(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,顆粒會使光線發生散射。在特定角度(通常為90°或180°)檢測散射光的強度,散射光強度與懸浮顆粒的濃度和大小相關。

 關鍵邏輯:顆粒越多、粒徑越大,散射光越強,濁度值越高。

 適用場景:低濁度測量(如飲用水、地表水),對顆粒大小敏感(需符合朗伯-比爾定律的顆粒范圍)。

 典型結構

 光源(如LED)發射光束; - 光電探測器在垂直于光源的方向(90°)檢測散射光; - 通過校準建立散射光強度與濁度(NTU, nephelometric turbidity unit)的對應關系。

 2. 透射法(消光法)

原理

 測量光束穿過液體后,透射光的強度衰減,衰減程度與懸浮顆粒的濃度和遮光能力相關。

 關鍵邏輯:顆粒越多,遮擋的光越多,透射光強度越低,濁度值越高。

 適用場景:高濁度測量(如工業廢水、泥漿),但易受顏色干擾(液體本身顏色會影響光衰減)。

典型結構

 光源與光電探測器位于液體兩側,呈直線對準;

 輸出信號與透射光強度成反比,需校準為濁度單位(如FTU,formazin turbidity unit)。

 3. 表面散射法(適用于固液界面監測)

原理

當光束照射到液體表面時,若表面存在懸浮顆粒或沉淀物,顆粒會反射或散射光線。通過檢測表面反射光的強度變化,判斷表面濁度或沉積物的多少。

 適用場景:監測沉淀池、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)

原理

使用激光作為光源(單色性好、能量集中),通過檢測顆粒對激光的散射模式(如前向散射、側向散射),不僅能測量濁度,還可分析顆粒的粒徑分布。

 優勢:精度高、響應快,適用于科研或精密工業場景(如制藥、半導體清洗)。

 影響測量的關鍵因素

1. 顆粒特性: - 粒徑:小顆粒(<1 μm)主要產生散射,大顆粒(>10 μm)主要產生透射衰減;

 - 形狀與顏色:不規則顆粒散射更強,深色顆粒吸收光更多,影響測量準確性。

 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;

 - 化學組成:電解質濃度可能影響顆粒聚集狀態,改變濁度。

 3. 環境因素: 

- 溫度:影響液體密度和顆粒運動,需溫度補償;

 - 氣泡:氣泡會散射光,導致濁度值虛高。

 總結  濁度傳感器的核心是通過光的散射、透射或反射特性,將顆粒濃度轉化為電信號。實際應用中需根據被測液體的濁度范圍、顆粒特性及環境條件選擇合適的原理,并注意校準和干擾因素(如顏色、氣泡)的補償,以確保測量準確性。

 


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