散射式智能液体浊度仪的研制

　　液体浊度测量仪表在城镇供水、酿酒、制药、环境保护及卫生防疫等诸多行业和部门有着广泛的用途.目前国际上普遍推行散射光测量法,并将NTU(Nephelometric TurbidityUnits光散射浊度单位)作为国际标准浊度计量单位.本文采用散射法设计研制的散射式智能液体浊度仪与传统的透射式液体浊度仪相比,在低浊度测量时具有较高的精度和灵敏度,这是由于液体浊度通常以液体中悬浮粒子的浓度度量,而液体中悬浮粒子的浓度与散射光强度之间存在着非线性关系,因此仅依靠简单的模拟测量电路和数显方式不可能实现大量程范围内的测量.另一方面,由于液体中悬浮粒子处于游荡不定的状态,且在测量过程中还会出现气泡等干扰因素,因此必须对散射光测量信号进行必要的处理,才可能得到准确、稳定的浊度测量值.传统的透射式液体浊度仪仅在普通模拟电路的基础上增加了数显功能,无法对散射光测量信号进行加工处理,测量范围小,准确度低,抗干扰能力弱,且读数不稳定.而本文设计研制的散射式智能液体浊度仪,采用了智能化的模拟运算电路、A/D转换电路及单片机系统,能够满足各方面的要求.另外,在散射法测量中,当液体的浊度超过一定界限时,会发生多次散射现象,使散射光强度迅速下降,这时散射光强度已不能正确反映液体试样的浊度值,因此散射式智能液体浊度仪主要用于低、中浊度(0~2 000 NTU)液体的测量,高浊度液体须经稀释后才能用此仪表测量.

　　1　散射式液体浊度仪的测量原理

　　散射式液体浊度仪通过测定液体中悬浮粒子的散射光或透射光强度来确定样品的浊度,其测量原理如图1所示.当粒子的直径小于入射光波长时,散射光强度Is与液体中悬浮粒子的浓度N之间的关系为[1]

　　式中:

　　I0———入射光强度;

　　λ———入射光波长;

　　V———液体中悬浮粒子的体积;

　　N———液体中单位体积内悬浮粒子的数目;

　　θ———观察方向与入射光方向的夹角;

　　r———探测器与被测样品间的距离;

　　n———液体中悬浮粒子的折射率;

　　n0———液体的折射率.

　　由上式可知,散射光强度Is正比于液体中悬浮粒子的浓度N,因此,由散射光强度与液体中悬浮粒子浓度的函数关系,就可求得液体的浊度测量值.当液体的浊度较低时,液体中悬浮粒子浓度与散射光强度之间为线性关系;随着液体的浊度升高(>200NTU),它们之间的关系变为非线性;当液体的浊度超过一定界限时(>2 000NTU),会发生多次散射现象,使散射光强度迅速下降,这时散射光强度已不能正确反映液体试样的浊度值,成为浊度测量的盲区(图2).