水质监测—浊度传感器
浊度传感器技术是利用光学或声波等原理进行水体浑浊度测量的一种方法，广泛应用于水质监测、污水处理、自来水厂、水景工程等领域。本文将从测量原理、传感器种类、应用案例等三个方面对浊度传感器进行详细介绍。
一、测量原理
水的浊度是指水中悬浮颗粒物对透明度的影响程度，反映水的清澈程度，通常用比色法、激光散射法和光学透射法测量。其中，光学透射法是浊度传感器常用的测量原理方式，其主要依据贝尔-朗伯定律，即在一定路径上，透过浑浊液体的光线强度与其中颗粒浓度成正比，颗粒越多浊度也越大。具体操作中，传感器发射一束光线，光线穿过水中的颗粒，部分光线被散射，部分光线经过，达到接收器，计算测量得到。
二、传感器种类
按照测量原理和应用范围的不同，可将浊度传感器分为激光散射式浊度传感器、光学透射浊度传感器、超声波式浊度传感器、折射率式浊度传感器等等，下面将逐一进行详细介绍。
1.激光散射式浊度传感器
激光散射式浊度传感器是利用激光束在水中形成的微粒散射到检测器上，测量颗粒浓度的方法。该传感器应用广泛，适用于不同介质浊度测量，可实现低、中、高浊度水的精确、稳定、可靠测量。该传感器精度高，但比较昂贵。
对于低浓度样品，浊度S,入射光强度I0,散射光强度I,仪器常数k，样品池光程长度b，样品中颗粒C之间有如下关系：
S=-lg(I/I0)=kbC
当光射入水样时，构成浊度的颗粒物对光发生散射，散射光强度与水样的浊度成正比。根据标准ISO7027-1984设计的便携式浊度计，测量的是与入射光成90度的散射光强度，采用钨灯光源，LED发射高强度880nm波长的近红外光，将光电传感器放在与发射光垂直的位置上，用微电脑进行数据处理，可进行自检和直接读出水样NTU值，检测范围为0-4000NTU。
2.光学透射式浊度传感器
光学透射式浊度传感器是依据浊度发生的吸收和散射作用，测量流体中颗粒物浓度变化的一种传感器。其远程可编程性高，可通过接口对数据进行实时传输和记录，长时间稳定测量。该传感器应用范围广，价格也相对较为实惠。
根据透射光测量法的原理设计的，入射光波长选定为680nm。测定原理基于朗伯-比尔定律：数学表达式
A=lg(1/T)=kbC
A为吸光度,T为透射比,是透射光强度比上入射光强度k为摩尔吸收系数。它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关。C为吸光物质的浓度b为吸收层厚度。物理意义是当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时,其吸光度A与吸光物质的浓度C及吸收层厚度b成正比。
3.超声波式浊度传感器
超声波式浊度传感器是依据声波在液体中传播的特点，通过测量反射回来的声波强度，推断浑浊度的程度的传感器。该传感器具有高测量精度、高稳定性等优点，广泛应用于饮用水、自来水等清澈水体的浊度测量。
4.折射率式浊度传感器
折射率式浊度传感器是利用颗粒在流体中所产生的折射率变化来测量浑浊度的一种传感器。其优点在于快速测量、精度高、可对多种浑浊粒子的浊度进行实时监测，是生物制药、医疗和食品等行业的首选。
三、浊度标准
浊度标准是测量中同样重要的部分。大多数现代浊度标准品均由甲嗪制成，甲炔是一种粒径均匀的合成聚合物。聚合物由肼和六亚甲基四胺制成。这种化合物的一致性使其几乎被所有标准组织采用，例如ISO，EPA和ASBC。1.25毫克/L硫酸肼和12.5mg/L的六亚甲基四在水中的悬浮液的浊度一个福尔马肼浊度单位（FTU）的。
大多数其他浊度单位基于FTU，但根据他们使用的方法而有所不同。有许多不同的单位，但这里有一些例子：
比浊法浊度单位（NTU）：单位等于FTU，但使用符合EPA标准的浊度计设计。
比浊法浊度比单位（NTRU）：基于EPA的单位，使用比率法确定浊度。
Formazin浊度单位（FNU），等于FTU，但使用ISO7027标准测量仪表设计
酿造化学家协会（ASBC-FTU）：使用ASBC标准设计浊度计。
选择浊度计时，确定您可能遵循的方法非常重要。存在许多不同的浊度计设计，但常见的是两种：符合的那些和符合ISO7027的那些。
重要的是要注意，这些方法机构并未单独批准仪表。相反，它们只是符合这些标准设定的要求。
四、应用案例
浊度传感器技术在现代工业生产中应用极为广泛，例如：
1.污水处理工业：对于污水处理过程中水体的浊度监测，能够实时准确判定处理污水的浑浊度水平，提高环保水平。
2.饮用水自动生产线：特别适合饮用水生产过程，可以实时跟踪水体颜色和浑浊度的变化，质量更加稳定可靠。
3.水塘、鱼塘等水产养殖产业：通过浊度传感器能精准监测饵料和鱼粪对水体造成的污染情况，对环境进行实时监测并及时调整。
4.城市治水和环境保护：浊度传感器技术在水功能区划、海洋渔业生态、机场防滑道面等水环境治理领域发挥着越来越重要的作用。
总上，浊度传感器技术的发展不仅能够在环保领域发挥重要作用，而且在人们的日常生活中也能得到广泛应用。随着科技的不断发展，相信浊度传感器技术也会延伸到更多领域，为我们的生产和生活带来更多便利和效益。
