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光學型水質(zhì)傳感器的工作原理是(shì)什(shí)麼(mó)

更新(xīn)時間：2025-12-20

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光(guāng)學型水(shuǐ)質傳感(gǎn)器(qì)的(dí)核(hé)心工作原理是利用水體(tǐ)中(zhōng)目標物質對(duì)特定(dìng)波(bō)長光(guāng)綫的散射，吸收，熒光淬滅等(děng)光(guāng)學(xué)特性，將(jiāng)光(guāng)信號(hào)的變化量(liáng)轉(zhuǎn)化(huà)為(wéi)電信(xìn)號，進(jìn)而反推目標水質參數(shù)的濃(nóng)度或(huò)含(hán)量。

其基本(běn)工作流程為(wéi)：

傳感器內置光源發射(shè)固定波長(cháng)的光綫（常見紅外光，藍光，紫外(wài)光(guāng)）；
光綫(xiàn)穿(chuān)透或照射(shè)水樣(yàng)時，與水(shuǐ)中目標物質發(fā)生(shēng)光學作用(yòng)，導致光(guāng)的(dí)強(qiáng)度，波長，相位(wèi)或(huò)衰(shuāi)減時間發生(shēng)改變；
光(guāng)電(diàn)探(tàn)測器接收作(zuò)用(yòng)後的(dí)光信號，並將(jiāng)其轉(zhuǎn)化為可測(cè)量(liáng)的電信號(hào)；
信號處(chǔ)理(lǐ)模塊(kuài)對(duì)電信號進(jìn)行放大(dà)，校(xiào)準，計(jì)算(suàn)，最(zuì)終(zhōng)輸(shū)出(chū)與(yǔ)目(mù)標(biāo)水質(zhì)參(cān)數(shù)對(duì)應的數(shù)值。

根據(jù)光學作用的差異(yì)，光(guāng)學(xué)型水(shuǐ)質(zhì)傳感(gǎn)器(qì)主(zhǔ)要分為以(yǐ)下三(sān)類(lèi)，對應不(bù)同的監(jiān)測指(zhǐ)標(biāo)：

散射光型傳(chuán)感(gǎn)器
適用於(yú)監測(cè)濁度，懸浮(fú)物濃(nóng)度等參數(shù)。

原理(lǐ)：水中懸浮顆粒物(wù)會(huì)使入射光(guāng)綫發生散射（即(jí)光(guāng)綫(xiàn)偏(piān)離原(yuán)傳(chuán)播(bō)方向(xiàng)），散射(shè)光(guāng)的強度與顆粒物(wù)的濃(nóng)度(dù)，粒(lì)徑呈(chéng)正相關(guān)。
典(diǎn)型設(shè)計：采用(yòng) 90° 散(sàn)射光法，光源(yuán)與(yǔ)光(guāng)電探(tàn)測器(qì)呈(chéng) 90° 夾角布(bù)置(zhì)。光(guāng)源(yuán)發射(shè)的(dí)平行(háng)光穿過水樣，探測(cè)器隻接收(shōu)顆(kē)粒物散射的光(guāng)綫，避免直射光(guāng)幹(gān)擾。懸浮顆粒物(wù)越多，散射光越強(qiáng)，轉(zhuǎn)化(huà)的電(diàn)信(xìn)號(hào)就越大。
應用：自來(lái)水(shuǐ)廠原(yuán)水(shuǐ)濁(zhuó)度(dù)監(jiān)測(cè)，汙(wū)水(shuǐ)處理廠(chǎng)懸浮(fú)物(wù)濃度(dù)檢測。

吸(xī)收(shōu)光(guāng)型傳感(gǎn)器
適(shì)用於(yú)監測餘(yú)氯，COD（化學(xué)需氧量），氨氮(dàn)，重金(jīn)屬等參(cān)數。

原理：不同物質對(duì)特定波長(cháng)的(dí)光(guāng)綫具(jù)有選(xuǎn)擇(zé)性吸收(shōu)特(tè)性(xìng)（朗伯 - 比爾(ěr)定律）—— 當光(guāng)綫穿(chuān)過水(shuǐ)樣時，目(mù)標(biāo)物質會吸收(shōu)部分光(guāng)綫，光綫(xiàn)的(dí)衰(shuāi)減(jiǎn)程(chéng)度與(yǔ)目(mù)標物質(zhì)的濃度成(chéng)正(zhèng)比。
典型(xíng)設計：光(guāng)源(yuán)，水樣(yàng)，光(guāng)電(diàn)探測(cè)器呈直(zhí)綫布置(zhì)。探測(cè)器(qì)分別(bié)測量入射光強度和(hé)透射光(guāng)強度(dù)，通過計算(suàn)兩者的比(bǐ)值，結(jié)合(hé)校準曲綫，即可得出(chū)目(mù)標物質的濃(nóng)度。
舉例：餘氯傳(chuán)感器選用(yòng)特(tè)定(dìng)波長(cháng)的紫外(wài)光，餘氯分(fēn)子會吸(xī)收該(gāi)波長的(dí)光(guāng)綫，餘氯(lǜ)濃(nóng)度越高，透(tòu)射(shè)光強度越弱(ruò)。

熒光淬滅型(xíng)傳感(gǎn)器(qì)
最典(diǎn)型(xíng)的(dí)是(shì)熒光法溶解(jiě)氧傳(chuán)感器，相比傳(chuán)統電化學溶(róng)解(jiě)氧傳感(gǎn)器(qì)，穩定(dìng)性和抗幹擾能力更(gēng)強。

原(yuán)理：傳感器(qì)的(dí)熒光膜(mó)表(biǎo)麵塗有(yǒu)熒光物(wù)質(zhì)，當藍光(guāng)照射熒光(guāng)膜時，熒光(guāng)物(wù)質(zhì)被激(jī)發(fā)並釋放出(chū)紅光；水中(zhōng)的(dí)溶(róng)解氧(yǎng)會與熒光(guāng)物(wù)質發(fā)生反應(yīng)，抑(yì)製熒光的(dí)發射(shè)（即(jí) “熒光淬(cuì)滅(miè)"），溶解氧濃度越高，熒光的(dí)衰減時(shí)間越短。
典型(xíng)設計：內置(zhì)藍光(guāng)光源(yuán)和紅(hóng)光(guāng)探(tàn)測器，通(tōng)過精準(zhǔn)測量熒(yíng)光的(dí)衰(shuāi)減時間，與預(yù)設的校準曲綫對比，計算出(chū)溶解(jiě)氧(yǎng)的(dí)含(hán)量。
優勢：無需電解(jiě)液(yè)，無消耗(hào)性(xìng)電極(jí)，維(wéi)護周期(qī)長(cháng)，適(shì)用於(yú)復雜水體（如工業廢水，海水）的長(cháng)期(qī)監測(cè)。