甘丹科技分享水質(zhì)分析儀測(cè)量濁度的三種傳感器說(shuō)明

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(cè)器角度），則說(shuō)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(cè)量濁度，但其數(shù)據(jù)無(wú)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(chǎng)上還沒(méi)有真正的，符合EPA 180.1要求的動(dòng)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(zhǎng)的使用壽命，沒(méi)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(cè)量地表水中的濁度。

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(zhǎng)期部署且只需很少的維護(hù)。光源和光電探測(cè)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(guò)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(guò)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(lèi)或藤壺）。可以用附屬的刷子擦拭平坦的光學(xué)表面，以使?jié)岫葌鞲衅鞅３智鍧崳栽诤Ｑ蠡蚓哂猩锘钚缘牡乇硭虚L(zhǎng)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(cè)器（交替濁度和透射率檢測(cè)），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(wú)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。這是由于溫度變化對(duì)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(dòng)也會(huì)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(guò)來(lái)會(huì)影響測(cè)得的濁度讀數(shù)，因?yàn)檩^少的光強(qiáng)度到達(dá)光電探測(cè)器，因此會(huì)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(dòng)不會(huì)顯著影響讀數(shù)。但是，為了確保精確的測(cè)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(huì)發(fā)熱，因此是溫度波動(dòng)的來(lái)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(duì)數(shù)成正比，這意味著可以使用線(xiàn)性方程式來(lái)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(duì)于沒(méi)有能力補(bǔ)償溫度的傳感器，隨著LED的變熱，濁度讀數(shù)會(huì)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(cè)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(cè)器和波長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)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(cè)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(cè)器，其角度超過(guò)90度。盡管沒(méi)有針對(duì)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(cè)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(méi)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(cè)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(cè)器。該角度是最小會(huì)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(cè)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(xiàn)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。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(duì)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(cè)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(chēng)為透射率，它可以測(cè)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(cè)量水中的污物量。到達(dá)光電探測(cè)器的光量將決定每個(gè)周期清洗多長(zhǎng)時(shí)間，從而在幾乎沒(méi)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(cè)量。