智能化散射式浊度仪的设计

　　一、引言

　　浊度仪是定量测定液体浑浊程度的仪器，一般由传感体、放大控制、显示、输出等部分组成.液体浊度的测定主要是利用它对透过的光产生的光效应进行 的。有透射式、散射式及反射式三种(见图1)。过去一般都用透射方式，即将光电池置于透射光的光路上(与投射光方向一致)。目前国际上采用散射方式.即将 光电池置于与投射光成900的方向上。反射式一般用于测量浊度较高的液体，把光电池置于反射光的光路上(与投射光成一定角度)。为避免光源波动.及液体中 色素造成对测量精度和稳定性的影响.目前新型的浊度仪均采用“双光路法’.即同时采用透射与散射获取的信号进行处理、计算求得浊度。

　　浊度仪按使用方式.可分为实验室用和在线使用二种。前者是取液体后在实验室测定，后者是将浊度仪传感体直接联于管道中(如水管)连续测量。由于 管道中存在气泡，当它遇上投射光时，光效应将产生严重畸变，造成测量值大幅波动。过去用庞大消泡装置.十分不便。我们采用微机将多次测量值进行处理，剔除 遇泡测点，排除随机干扰，则可大大提高稳定性。此外，浊度仪装备微机使之智能化，对浊度显示、打印、修正及与计算机的信息联通等均带来很大的方便。

　　在线使用的浊度仪，长期连续运行，环境的温湿度变化对测量影响很大。如透镜上凝结雾气，将造成较大的测量误差。为此传统上采用吹干热空气驱雾装置，但使用不便.效果亦不理想。我们采用将透镜置于液中的结构，则彻底解决了上述结雾的弊端。

　　二、工作原理

　　透明液体的浑浊度是由液体中所含固体颗粒决定的。当粒子的直径小于照明光波长时，散射光强I;与人射光强I。和悬浮粒子浓度等参数之间的关系由下式表示:

　　式中之:波长

　　1s:散射光强

　　V:每个粒子的体积

　　N:单位体积内粒子的数目伙测量方向与人射光方向的夹角

　　r:探测器与被测样品间的距离

　　n:粒子折射率

　　n。:液体折射率

　　由上式可知，散射光强I，正比于N，即正比于液体的浊度。此处选用口二900。

　　本仪器原理框图见图2所示。传感体部分除透射方向置有硅光电池外，在与投射光成90”的二个方向上，分别各置有一硅光电池，它们产生的电信号串 接后(能提高灵敏度)经接收电路、量程转换电路输至前置放大级。透射信号与散射信号分二路进行放大，再输至模一数转换部件(A/D)。微机按预定程序间隔 采样输人，将一个测量周期内的数据处理、计算后求得浊度值。测量结果一方面进行LED显示，另一方面经模数转换部件(D/A)变成电压量。由于许多用户要 求最终以标准电流方式输出，给记录仪绘出浊度曲线，故微机输出的电压量需经标准电流转换部件变为标准电流值(4一20mA)输出。微机除上述二路输出外. 还可按用户实际设定的间隔时间，由仪器内部设置的专用小型打印机，把对应时间七的浊度值打印出来。