传感器在环境监测中的应用

　　近几十年来,我们生存的环境问题日趋严重,正逐渐威胁着人类的繁衍生息与社会发展。国际社会也已经为解决环境问题给人类带来的灾难,不断寻求对人类生存环境进行有效的监测手段,更全面地了解地球环境的变化状态,采用科学的方法,保护环境,协调人类和自然的关系,保证人类的可持续发展。

　　环境的监测可根据其监测的目的、对象、污染物性质等因素分为监视性监测、特定目的监测、背景值监测及研究性监测四种。无论是哪种监测都离不开对被监测信息的提取,传感器就是众多获取环境信息的一种有效工具,它将可接受的外来信号转换成可供传输、测量或进行过程控制的信号源。尤其随着现代科学技术的发展,多参数网络在线监测、多功能自动化监测,对便携式、小型化监测仪器的需求,对环境中物理、化学、生物、光电等领域的监测,都使得传感器在环境监测中的应用有了更大发展空间。同时也对传感器的研制开发提出了更新、更高的要求。目前传感器在我国环境监测中的应用主要有气体传感器、温度传感器、噪声传感器、生物传感器等。下面介绍几种环境监测中传感器应用范例。

　　1　传感器在水质自动监测系统中的应用

　　水质系统监测的主要污染指标一般有PH值、电导率、溶解氧、氧化还原电位、生化需氧量及氨氮等。电导率传感器可以用来监测水中存在电解质的程度,而光纤氧传感器则用于水中溶解氧浓度的测定。

　　1. 1　电导率传感器

　　电导率传感器分为传导式和电感式两种。传导式测量的电导率传感器适用于普通和清洁水体的精确测量,一般最大量程范围为(0~2. 0×104)μS/cm;而电感式测量的电导率传感器由于避免了极化和积垢的影响,广泛用于造纸、电镀及制浆行业等。

　　1. 2　光纤氧传感器

　　光纤氧传感器是将可被测氧淬灭的荧光试剂制成氧传感膜耦合于光纤端部,采用高发光二极管为光源和微型光电二极管组成检测系统,光线氧传感器具有体积小、响应时间快、稳定性好、使用寿命长及抗辐射等特点,用于各种环境下水质溶解氧的监测。

　　2　传感器在噪声监测系统中的应用

　　噪声测量是噪声强弱的量度,是分析噪声成分、判断主要噪声污染源的重要手段,也是评价噪声影响、控制噪声污染的基础。测量的内容有噪声的强度和声压的频率组成。噪声传感器是将感压膜片将声压转换成较弱的电信号,经信号放大器处理即可输出显示仪表所需的电压值,如果采用仪表显示,则要将传感器的输出信号送到仪表的输入衰减器,再由输入放大器进行定量放大。经放大后的信号由计权网络对信号进行频率计权,再经信号处理输出显示表所需的电信号,推动电流表或数字表,以显示所测量的声压级噪声(dB)。也可将传感器的输出信号接入外接滤波器和记录仪,对噪声做频谱分析。通过对城市区域环境的噪声、城市道路交通噪声、工业企业噪声、机场周围飞机噪声、机动车噪声等的测量,使有关部门能够对相关区域的噪声污染有所了解和掌握,并通过相关的法律法规予以有效治理。