用调制光强测量浊度

　　1前言

　　在人们生活和生产中，常用浊度(tuthidity)来表征液体的清洁度。浊度是液体的光学性质的表达，是指液体中的微粒对光的散射和吸收。国 际标准化组织定义为:由于不溶解物质的存在所引起的液体透明度降低程度。可见，浊度与液体中的悬浮微粒的浓度、形状、大小、表面状况等因素有关。基于浊液 光学现象的浊度测量方法主要有如下三种:

　　(l)透光式测定法。光透过浊液被减弱的程度与浊度有一定函数关系，测量透过待测浊液的光的强度，来得到浊度值。

　　(2)散射测浊度法。由于液体中悬浮微粒引起光的散射，散射光的强度与浊度有关。通过测量散射光强，可得到浊度信息。按其测量方法的不同，又分为向前散射式、垂直散射式和向后散射式三种方法。

　　(3)比较测定法。即透射光和散射光比较测定法。它是以上两种方法的综合，采用透射光和散射光强比较的方法测量浊液的浊度，这种方法可以消除部分干扰，提高灵敏度。

　　浊度测量中，一个需要解决的问题就是如何避免背景光对测量的干扰。常用的方法是完全封闭起来遮蔽背景光。然而对于沉人式、插产。式结构的在线浊 度仪，为保证浊液自然畅通地进人探头，就不能采用封闭结构，必然有背景光的影响。本文介绍一种以调制光强为光源照射浊液用信号处理的方法来滤除背景光的干 扰。

　　2采用调制光强测量浊度的原理

　　当一束光照射到被测水样时，在浊度不大的情况下(<2000FFU)，900方向所接受到的散射光强度可用下式来表示:

　　式中，10为人射光的强度，K为系数，N为单位容积的微粒数，V为微粒的体积，A为人射光波长。假设人和v为常数，则KN俨/入4与单位容积微粒的总数或总体积成正比，也就是与浊度成正比，则有:

　　式中，T为水的浊度;厂为系数。

　　透射光强度随浊度的变化遵从朗伯特一比尔定律，即透射光随浊度增加按指数形式衰减:

　　式中，L为液体透光层厚度;K为比例常数。

　　以散射测浊度法为例，光探测器接收到的光强信号转化为电压信号，假设转化是线性的，电压信号用下式表示:

　　a，，a。为与光敏元件和电路有关的常数;I。为背景光的光强信号，它主要通过透射液体作用于光探测器上。根据现实情况，I。可由一直流信号和一系列的阶跃信号来表示，其随时间变化的函数为

　　A‘为各阶跃信号的强度。若光源光强按一定频率变化，即10=I(b+eos(o，or))，因光强为正，b、，I为光强的幅值，把它和(4)式代入(3)式得: