散射光式濁度傳感器的工作原理

散射光式濁度傳感器是濁度檢測中常用的類型之一，其核心工作原理是，通過檢測液體中懸浮顆粒對入射光線的散射光強度，間接量化液體的渾濁程度（濁度）。它利用了“懸浮顆粒越多、越大，對光線的散射作用越強”的物理特性，將顆粒濃度差異轉化為可測量的光信號。

 核心原理：光的散射與顆粒的相互作用  當一束特定波長的光線（如LED發射的紅外光或藍光）穿過含有懸浮顆粒（泥沙、微生物、膠體等）的液體時，光線會與顆粒發生相互作用： 

 - 部分光線會被顆粒“撞偏”傳播方向，向四面八方發散，這一現象稱為光的散射。   

  - 散射光的強度與液體中顆粒的數量、大小、形狀及折射率直接相關：顆粒越多、越大，散射光的總強度通常越強（在一定濃度范圍內呈正相關）。  散射光式濁度傳感器正是通過捕捉這種散射光的強度，來反推液體中懸浮顆粒的濃度，即濁度。

 結構設計：光源與接收器的角度配合  散射光式傳感器的核心結構由光源、檢測池（或流通池） 和散射光接收器組成，關鍵設計在于光源與接收器的角度關系（非直線排列）： 

 1. 光源：通常采用波長穩定的LED（如紅外LED、藍光LED），避免自然色光干擾。例如，藍光適合檢測微小顆粒，紅外光可減少液體顏色對散射的影響。  

 2. 接收器：安裝在與光源入射方向成特定角度的位置，專門捕捉顆粒散射的光線（而非直射光）。角度選擇是核心設計，需根據濁度范圍優化：  

   - 90°散射：接收器與光源呈90°角，適用于低至中濁度場景（如飲用水、泳池水、地表水）。此時液體中顆粒稀疏，光線以“單次散射”為主，90°方向的散射光強與顆粒濃度線性關系好，信號穩定。   

   - 前向散射（如25°或更小角度）：接收器位于光源入射方向的前方（小角度偏差），適用于高濁度場景（如污水、泥漿、工業廢水）。此時顆粒密集，光線會發生“多次散射”（被多個顆粒連續散射），前向散射光強受多次散射影響更小，能更準確反映高濃度顆粒的濁度。     

- 其他角度（如135°后向散射）：較少單獨使用，多在復雜場景（如含氣泡液體）中輔助修正誤差。  

 工作流程：從光信號到濁度數值  

 1. 光線發射：光源發射固定強度的單色光，垂直或斜向射入被測液體。

 2. 光的散射：光線遇到液體中的懸浮顆粒，發生散射，部分散射光向接收器所在角度傳播。   

3. 散射光接：接收器（如光電二極管、光敏電阻）捕捉特定角度的散射光，將光信號轉換為電信號（電流或電壓），電信號強度與散射光強正相關。 

4. 信號處理與校準：傳感器內置電路對電信號放大、濾波后，通過校準曲線（預先用福爾馬肼標準溶液建立的“散射光強-濁度”對應關系）轉換為濁度數值（單位NTU/FTU）。 

 關鍵技術：抗干擾與準確性保障   

- 防環境光干擾：光路采用密封設計，避免外界光線進入檢測區域，確保接收器僅接收顆粒散射光。  

 - 氣泡排除：通過流通池導流結構或檢測池傾斜設計，減少液體中氣泡對散射光的干擾（氣泡會強烈散射光線，導致誤判）。  

 - 溫度補償：部分高精度傳感器內置溫度傳感器，修正溫度變化對液體折射率或光源/接收器性能的影響。  

 - 校準：必須用已知濁度的福爾馬肼標準溶液（如0 NTU、10 NTU、100 NTU）校準，建立準確的散射光強與濁度對應關系，避免器件差異導致的誤差。 

 散射光式濁度傳感器的核心邏輯是：顆粒越多→散射光越強→電信號越大→濁度越高。通過優化光源波長、接收器角度和抗干擾設計，它能在不同濁度場景下（低至0.01 NTU，高至數千NTU）準確檢測懸浮顆粒濃度，是飲用水監測、環境水質分析、工業水處理等領域的主流選擇。