高浊的传感器应用的是什么原理?

高浊度传感器（通常用于测量浊度＞10 NTU 的水体，如工业废水、暴雨径流、高含沙河水等）的工作原理同样基于光与颗粒物的相互作用，但因高浊环境中颗粒物浓度高、散射 / 吸收效应强，其测量方式与低浊度传感器有显著差异，核心是通过透射光衰减或散射 - 透射对比来反映浊度，以下是具体原理及特点：

一、核心原理：透射光衰减与强散射效应

高浊水体中悬浮颗粒物（粒径多为 10~1000 μm，如泥沙、藻类、工业废渣）浓度高，对光线的吸收和散射作用及强：

大部分入射光被颗粒物遮挡、散射或吸收，导致透射光强度大幅衰减（可能仅为原始光强的 1% 以下）；

散射光因颗粒物密集而相互干扰（多重散射），单纯散射光强度与浊度的线性关系被破坏（低浊度的散射光线性规律失效）。

因此，高浊度传感器更依赖 **“透射光衰减"或“透射光与散射光的比值"** 来间接计算浊度，利用透射光的衰减程度与颗粒物浓度的正相关关系（朗伯 - 比尔定律）。

二、主要测量方式：透射法与透射 - 散射对比法

1. 透射法（浊度较高时核心方法）

原理：光源与接收器在同一直线上（180° 对向），直接测量穿过水样后的透射光强度（I），与原始光强（I₀）对比，通过公式计算浊度：
浊度 ∝ -lg (I/I₀)（符合朗伯 - 比尔定律，即透射光衰减的对数与颗粒物浓度成正比）。

适用场景：浊度 10~1000 NTU（如城市污水、灌溉水），此时透射光衰减明显，信号稳定。

局限性：当浊度过高（如＞1000 NTU），透射光几乎为零，传感器会进入 “饱和区"，需结合散射法补充。

2. 透射 - 散射对比法（高浊度通用方案）

原理：同时测量透射光（180°） 和散射光（通常 90° 侧向），通过两者的比值（散射光 / 透射光）计算浊度。

高浊环境中，透射光随浊度升高急剧下降，而散射光因多重散射先升后降（但在一定范围仍与浊度正相关），两者的比值能更稳定地反映高浊度（10~10000 NTU）。

优势：避免单一透射法在超高浊度下的信号丢失，同时抵消光源波动、光学窗口污染的影响（比值计算可消除共同误差）。

典型应用：工业废水在线监测（如矿山废水、印染废水）、洪水期河流监测（浊度常达 5000~10000 NTU）。

三、抗干扰设计：应对高浊环境的特殊挑战

高浊度测量的核心问题是颗粒物沉积、光学窗口污染、多重散射干扰，传感器通过以下设计优化：

防沉积与自清洁：

流通池采用大口径、高流速设计（如管道式安装，流速＞1 m/s），利用水流冲刷避免颗粒物沉积；

配备高压水冲洗或机械刮刀（如哈希 TU5 系列），定期清除光学镜片上的附着颗粒物（高浊水体中镜片易被污染，导致透射光骤降，浊度虚高）。

光学路径缩短：

低浊度传感器的光程较长（10~50 mm）以增强散射光捕捉，而高浊度传感器光程仅1~5 mm（如短光程流通池），减少颗粒物对光线的过度衰减（避免透射光玩全被遮挡）。

光源与探测器选择：

光源多为可见光（如 660 nm 红光），而非低浊度常用的红外光，因红光在高浊水体中穿透性更强（减少有色颗粒物的吸收干扰）；

探测器采用高灵敏度光电二极管（无需光电倍增管），因高浊环境中透射 / 散射光信号较强，无需放大微弱信号。

四、与低浊度传感器的核心差异

总结

高浊度传感器的核心是通过 **“透射光衰减" 或 “透射 - 散射比值"** 来反映高浓度颗粒物的浊度，其设计围绕 “应对强衰减、防污染、抗沉积" 展开，与低浊度传感器的 “捕捉微弱散射光" 形成鲜明对比。在实际应用中，部分膏端传感器（如在线式多参数监测仪）可自动切换测量模式（低浊用散射法，高浊用透射 - 散射法），覆盖 0.001~10000 NTU 的全范围浊度测量。