后向式光纤传感在线光电浊度仪设计(3)
1.1.3 浊度的测量方法
既然浊度是种水中微粒物质所产生的光效应，即水中浊度的测量是建立在光学测量的基础上的，那么就可以用光学方法来测量浊度。而浊度的测定目前有化学分析法和仪器分析法两种，化学分析法采用透明度试管法和透明度试验圆盘法，适用于实验室或野外的工作环境，作为人工分析测定；仪器分析法利用880nm近红外光源，采用光学透射或散射原理，将光电信号转换为浊度值，测出浊度数值大小[3]。
在利用光电技术检测浊度方面，目前有以下几种方法[2]：
（1） 透射式浊度法
从光源发出的平行光束射入水样,水样中的浊度物质会使光的强度衰减,另一束光周期性被切换成比较光束,两束光交替被光电池接收转换并比较两光束强度之差,得出水中浊度的大小。光强的衰减程度与水样的浊度之间的关系可用下式表示:
(1.1)
式中： 为入射光强度；I为透射光强度； 为比例常数；d为浊度；L为水样透过深度。
透射光浊度仪的原理简单，容易实现，但在测量低浊度水样时，由于大部分的光都直接透射了，当浊度发生微小变化时基本检测不出来。这样对光电接收和放大器件的分辨率和稳定性的要求是将显著提高，所以，透射光测量方法不适合测量低浊度。
图1-1 透射法测量原理
（2） 散射式浊度法
一定波长的光束射入水样时,由于水样中浊度物质使光产生折射,散射光强度与水样浊度成正比,通过测定与入射垂直方向的散射光强度,即可测出水样中的浊度。按照测定散射光和入射光的角度的不同,分为垂直(90°)散射式,前散射式、后散射式三种方式。散射光与入射光的关系可表示为：
(1.2)
式中， 为散射光强度；K为光电转换系数；N为水样中含有的悬浮固体含量，与浊度成正比。
目前使用比较多的都是这类浊度仪，而且基于实际操作绝大多数主要测量 90°散射光信号。但是实际上测量90°散射光信号只能满足低浊度的测量，其线性度不高，采用此原理研制的浊度仪不能测量高浊度水样。
Y Y Y
散射光 散射光 散射光
入射光 X 入射光 X 入射光 X
垂直散射式 前向散射式 后向散射式
图1-2 散射法测量原理