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甘丹科技分享水質(zhì)分析儀測量濁度的三種傳感器說明

時(shí)間:2023-3-24閱讀:40
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許多濁度傳感器利用濁度法技術(shù)暗示符合EPA或ISO標(biāo)準(zhǔn)。但是,如果它們不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的其他規(guī)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(biāo)準(zhǔn)。不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的濁度傳感器仍可用于測量濁度,但其數(shù)據(jù)無法與其他儀器的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。因此,重要的是根據(jù)每個(gè)傳感器的設(shè)計(jì)為每個(gè)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(tài)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(wěn)定性而使得任何這樣的儀器都不切實(shí)際。另一方面,LED光源結(jié)構(gòu)緊湊,功耗小。另外,LED具有更長的使用壽命,沒有預(yù)熱時(shí)間,并且可以進(jìn)行調(diào)制以拒絕環(huán)境光。這樣,大多數(shù)潛水式濁度傳感器使用至少一個(gè)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(jiān)測儀.jpg


比濁法濁度傳感器

  大多數(shù)濁度濁度傳感器都遵循ISO 7027準(zhǔn)則。盡管可以使用任何設(shè)計(jì),但符合ISO 7027可以確保準(zhǔn)確,可比的濁度數(shù)據(jù)。就像濁度計(jì)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(hù)。光源和光電探測器位于兩個(gè)光學(xué)窗口下方,并且傾斜以實(shí)現(xiàn)90度的散射光角度。為了保持符合ISO 7027的要求,光學(xué)窗口必須足夠窄,以保持不超過30度的接收角。兩個(gè)光學(xué)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(gòu)建,以防止結(jié)垢(附著生物材料,例如藻類或藤壺)??梢杂酶綄俚乃⒆硬潦闷教沟墓鈱W(xué)表面,以使?jié)岫葌鞲衅鞅3智鍧?,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(zhǔn)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(zhǔn)的Orion Method AQ4500的潛水式濁度儀,因?yàn)樵摲椒ǖ脑O(shè)計(jì)要求可以適應(yīng)傳感器主體。GLI2濁度傳感器具有一個(gè)甜甜圈形的傳感器主體,在內(nèi)部以彼此成90度角的角度放置了四個(gè)光學(xué)窗口。GLI Method 2濁度傳感器具有兩個(gè)紅外LED光源和兩個(gè)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(shè)計(jì)的傳感器的范圍和環(huán)境使用受到限制。這些濁度傳感器無法遠(yuǎn)程擦拭,這意味著它們有結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn),因此在生物活性水中存在誤差。


濁度和溫度補(bǔ)償

  濁度本身不受溫度的影響。但是,當(dāng)將潛水式濁度傳感器與LED光源一起使用時(shí),應(yīng)該對數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。這是由于溫度變化對傳感器的電輸出具有影響。即使實(shí)際的濁度水平保持不變,溫度的波動也會改變濁度的讀數(shù)。


  溫度補(bǔ)償?shù)男枰怯捎诠夤β瘦敵龊铜h(huán)境溫度之間的關(guān)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(shù),因?yàn)檩^少的光強(qiáng)度到達(dá)光電探測器,因此會讀取錯(cuò)誤的較小濁度水平。


  在大多數(shù)應(yīng)用中,水溫的波動不會顯著影響讀數(shù)。但是,為了確保精確的測量,必須考慮任何細(xì)微的變化。如果使用LED光源,則尤其如此。LED在使用時(shí)會發(fā)熱,因此是溫度波動的來源。在大多數(shù)水源應(yīng)用中,LED是局部溫度變化的主要根源。隨著LED加熱,其輸出強(qiáng)度將降低。LED的輻射強(qiáng)度與環(huán)境溫度的對數(shù)成正比,這意味著可以使用線性方程式來補(bǔ)償溫度。一些濁度傳感器將包括內(nèi)置的熱敏電阻以直接在源處補(bǔ)償溫度的影響。其他傳感器提供了在其軟件中進(jìn)行這些調(diào)整的能力。對于沒有能力補(bǔ)償溫度的傳感器,隨著LED的變熱,濁度讀數(shù)會出現(xiàn)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(jìn)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(yīng)使用反向散射單元(BU),而具有780-900 nm波長的濁度傳感器應(yīng)使用Formazin反向散射單元(FBU)。大多數(shù)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(gòu)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(gè)光源和一個(gè)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(dāng)前設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行的一項(xiàng)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(diǎn),這意味著濁度讀數(shù)是濃度的更準(zhǔn)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(yōu)點(diǎn)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(shù)幾乎是的線性。然而,在低濁度應(yīng)用中,后向散射儀器將不如濁度傳感器那樣精確?;陬w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(jiān)測的應(yīng)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(qiáng)度降低的程度。這是智能洗衣機(jī)和洗碗機(jī)中經(jīng)常使用的技術(shù)。這些濁度傳感器可測量水中的污物量。到達(dá)光電探測器的光量將決定每個(gè)周期清洗多長時(shí)間,從而在幾乎沒有渾濁的情況下節(jié)省能量。光強(qiáng)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(zhì)測量。


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