高濁的傳感器應用的是什么原理?

高濁度傳感器（通常用于測量濁度＞10 NTU 的水體，如工業廢水、暴雨徑流、高含沙河水等）的工作原理同樣基于光與顆粒物的相互作用，但因高濁環境中顆粒物濃度高、散射 / 吸收效應強，其測量方式與低濁度傳感器有顯著差異，核心是通過透射光衰減或散射 - 透射對比來反映濁度，以下是具體原理及特點：

一、核心原理：透射光衰減與強散射效應

高濁水體中懸浮顆粒物（粒徑多為 10~1000 μm，如泥沙、藻類、工業廢渣）濃度高，對光線的吸收和散射作用及強：

大部分入射光被顆粒物遮擋、散射或吸收，導致透射光強度大幅衰減（可能僅為原始光強的 1% 以下）；

散射光因顆粒物密集而相互干擾（多重散射），單純散射光強度與濁度的線性關系被破壞（低濁度的散射光線性規律失效）。

因此，高濁度傳感器更依賴 **“透射光衰減"或“透射光與散射光的比值"** 來間接計算濁度，利用透射光的衰減程度與顆粒物濃度的正相關關系（朗伯 - 比爾定律）。

二、主要測量方式：透射法與透射 - 散射對比法

1. 透射法（濁度較高時核心方法）

原理：光源與接收器在同一直線上（180° 對向），直接測量穿過水樣后的透射光強度（I），與原始光強（I?）對比，通過公式計算濁度：
濁度 ∝ -lg (I/I?)（符合朗伯 - 比爾定律，即透射光衰減的對數與顆粒物濃度成正比）。

適用場景：濁度 10~1000 NTU（如城市污水、灌溉水），此時透射光衰減明顯，信號穩定。

局限性：當濁度過高（如＞1000 NTU），透射光幾乎為零，傳感器會進入 “飽和區"，需結合散射法補充。

2. 透射 - 散射對比法（高濁度通用方案）

原理：同時測量透射光（180°） 和散射光（通常 90° 側向），通過兩者的比值（散射光 / 透射光）計算濁度。

高濁環境中，透射光隨濁度升高急劇下降，而散射光因多重散射先升后降（但在一定范圍仍與濁度正相關），兩者的比值能更穩定地反映高濁度（10~10000 NTU）。

優勢：避免單一透射法在超高濁度下的信號丟失，同時抵消光源波動、光學窗口污染的影響（比值計算可消除共同誤差）。

典型應用：工業廢水在線監測（如礦山廢水、印染廢水）、洪水期河流監測（濁度常達 5000~10000 NTU）。

三、抗干擾設計：應對高濁環境的特殊挑戰

高濁度測量的核心問題是顆粒物沉積、光學窗口污染、多重散射干擾，傳感器通過以下設計優化：

防沉積與自清潔：

流通池采用大口徑、高流速設計（如管道式安裝，流速＞1 m/s），利用水流沖刷避免顆粒物沉積；

配備高壓水沖洗或機械刮刀（如哈希 TU5 系列），定期清除光學鏡片上的附著顆粒物（高濁水體中鏡片易被污染，導致透射光驟降，濁度虛高）。

光學路徑縮短：

低濁度傳感器的光程較長（10~50 mm）以增強散射光捕捉，而高濁度傳感器光程僅1~5 mm（如短光程流通池），減少顆粒物對光線的過度衰減（避免透射光玩全被遮擋）。

光源與探測器選擇：

光源多為可見光（如 660 nm 紅光），而非低濁度常用的紅外光，因紅光在高濁水體中穿透性更強（減少有色顆粒物的吸收干擾）；

探測器采用高靈敏度光電二極管（無需光電倍增管），因高濁環境中透射 / 散射光信號較強，無需放大微弱信號。

四、與低濁度傳感器的核心差異

總結

高濁度傳感器的核心是通過 **“透射光衰減" 或 “透射 - 散射比值"** 來反映高濃度顆粒物的濁度，其設計圍繞 “應對強衰減、防污染、抗沉積" 展開，與低濁度傳感器的 “捕捉微弱散射光" 形成鮮明對比。在實際應用中，部分膏端傳感器（如在線式多參數監測儀）可自動切換測量模式（低濁用散射法，高濁用透射 - 散射法），覆蓋 0.001~10000 NTU 的全范圍濁度測量。