散射式浊度仪的研究与设计
浊度仪的工作原理
浊度仪的工作原理浊度仪是一种用于测量液体中悬浮颗粒浓度的仪器，广泛应用于水质监测、环境保护、工业生产等领域。
它通过测量光的散射来间接反映液体中悬浮颗粒的浓度。
下面将详细介绍浊度仪的工作原理。
一、散射光的产生浊度仪的工作原理基于散射光的产生。
当光线照射到液体中的悬浮颗粒时，光线会与颗粒发生散射。
散射光的强度与颗粒的浓度和颗粒的大小有关。
浊度仪利用散射光的强度来测量液体中悬浮颗粒的浓度。
二、散射光的测量浊度仪通过测量散射光的强度来确定液体中悬浮颗粒的浓度。
它采用了散射角度法来测量散射光的强度。
具体而言，浊度仪通过一个光源发射光线，光线经过液体样品后，被一个接收器接收。
接收器可以测量到散射光的强度。
三、散射角度的选择浊度仪中的散射角度是关键参数之一。
散射角度的选择需要根据颗粒的大小和液体的性质来确定。
一般来说，大颗粒会产生较强的散射光，但散射角度较小；小颗粒会产生较弱的散射光，但散射角度较大。
因此，在选择散射角度时，需要根据具体的应用需求来确定。
四、光电转换和信号处理浊度仪中的光电转换和信号处理是测量过程中的关键步骤。
光电转换器将接收到的散射光转换为电信号，然后通过信号处理器进行放大、滤波和数字化处理。
信号处理器可以根据事先设定的算法，将电信号转换为浊度值，并输出给显示器或记录仪。
五、校准和维护为了确保浊度仪的准确性和稳定性，需要进行定期的校准和维护。
校准可以通过使用标准溶液来进行，将标准溶液的浊度值与浊度仪测量的值进行比较，从而确定浊度仪的准确性。
维护包括清洁仪器、更换灯泡和滤光片等部件，以及定期检查和校准仪器的各项参数。
六、应用领域浊度仪在水质监测、环境保护和工业生产等领域有着广泛的应用。
在水质监测中，浊度仪可以用于测量水中悬浮颗粒的浓度，从而判断水的清洁程度。
在环境保护中，浊度仪可以用于监测大气中的颗粒物浓度，从而评估空气质量。
在工业生产中，浊度仪可以用于监测液体中悬浮颗粒的浓度，以确保产品质量。
90°散射光浊度仪流通式
90°散射光浊度仪流通式
90°散射光浊度仪是一种用于测量液体浊度的仪器，通常采用流通式设计。
这种设计使得液体可以直接流经仪器，无需停流或取样，从而避免了人为误差和操作不便。
流通式90°散射光浊度仪的工作原理是利用光散射原理来测量液体的浊度。
当一束光射入液体中，会与液体中的颗粒发生散射，散射光的强度与颗粒的大小和数量有关。
通过测量散射光的强度，可以推算出液体的浊度。
流通式设计使得液体在流动过程中直接进入仪器，无需停流或取样。
这种设计不仅简化了操作流程，还提高了测量的准确性和可靠性。
同时，流通式设计还可以避免由于停流或取样而引起的误差，如气泡、杂质等对测量的影响。
此外，90°散射光浊度仪还具有高精度、高稳定性的特点。
其测量范围广泛，适用于各种液体浊度的测量。
同时，仪器还具有自动校准、自动清洗等功能，方便用户使用和维护。
总之，流通式90°散射光浊度仪是一种高效、准确的液体浊度测量仪器，广泛应用于环保、水处理、化工等领域。
其流通式设计、高精度和高稳定性等特点使得它在各种液体浊度测量中具有广泛的应用前景。
WGZ-XT智能散射光细菌浊度仪
WGZ-XT智能散射光细菌浊度仪一、概述WGZ-XT细菌浊度仪主要用于测定待鉴菌株悬液中细菌浓度。
本仪器采用（BaSO4）麦氏浊度标准溶液进行标定，采用MCF（McFarland）麦氏浊度单位。
直接显示麦氏单位浊度值。
适用于医疗卫生单位、生物制品、检疫机构及科研机构的细菌菌液浓度测定。
二、仪器原理本仪器的基本原理是测量装置放入样品后，由光源发出的光束，在遇到细菌颗粒时形成散射光，由此产生的90°散射光的麦氏浊度信号由光敏元件接收，光信号经电路放大及单片微电脑数据处理后显示被测麦氏浊度值。
三、仪器特点1. 微电脑，触摸式键盘，LCD背光液晶显示屏,使读数更为舒适，且不受自然光的影响。
2. 快捷设置平均测量模式，以最短的时间得到正确的数据。
3. 简洁的操作及适量的测量范围与较高的性价比，更能适合于各行业使用。
4. 独特的定位结构及高精度的光路系统，有效保证测量值的正确性及重复性。
5. 采用低漂移、高精度、稳定性好的电路系统，及高效长寿命光源，可有效保证仪器长时间稳定工作。
6.可贮存20条历史记录，断电不丢失。
四、技术参数产品型号WGZ-XT最小示值0.001 MCF测量范围0～6 MCF（麦氏浊度单位）1MCF=3×108CFU/mL 示值误差±6％(±5％F.S)重复性≤0.5%零点漂移±0.5%F.S产品特点细菌浊度分析直读（MCF）麦氏浊度单位五、工作条件1.仪器应放在干燥的房间内，使用温度5℃－35℃。
2.使用时应放置在平整的工作台面上，且避免震动。
3.室内照明不宜太强，且避免直射日光的照射。
4.尽量远离高强度的磁场，电场及发生高频波的电器设备。
5.避免高温接近仪器。
6.供给仪器的电源：220V±22V，50±1Hz，并必须装有良好接地线。
浊度计仪器工作原理
浊度计仪器工作原理简介浊度是用来描述液体中悬浮颗粒浓度的物理量。
为了测量液体中悬浮颗粒的浓度，浊度计仪器被广泛应用于水处理和环境检测等领域。
本文将介绍浊度计仪器的工作原理。
工作原理浊度计仪器采用了散射理论。
当光线通过一个固体或液体时，一部分光线将被吸收，一部分光线将被散射。
液体或固体中悬浮的颗粒越少，光线通过的颜色越浅，表明其浊度越低。
而颗粒越多，则使得光线的色散更强，颜色变深，显现出较高的浊度。
浊度计测量的是固体或液体中颗粒散射的能力而非被吸收的能力。
因为散射是与颗粒在液体中的体积相对应的，而吸收则与颗粒浓度成正比例关系。
因此，浊度计测量浊度是一种相对化的技术，只能用来比较液体中颗粒的相对浓度。
浊度计测量液体时，一束光源将产生一直线与方程ℓ = m × I ，其中ℓ 是散射光线的长度，I 是入射光线的强度，而 m 取决于颗粒在液体中的特定属性。
如果液体中有很多颗粒，那么光线将被强烈散射，使得散射的光线可以被接收，产生被称为“散射角”的衍射光线。
浊度计用一个特殊的激光器来产生一束激光光束，并且使用散射角来测量散射后的光线相对于入射光线的变化。
浊度计中使用的光线通常是绿光或红光，因为它们具有较高的波长和更好的穿透力，因此可以通过大量的颗粒。
分类浊度计可以根据光源的类型和探测原理进行分类。
根据光源类型，有白光和单色光浊度计。
白光浊度计可以根据可见光的全部波长来测量浊度，单色光浊度计则使用单色光源。
大多数商用的浊度计仪器都使用单色光源，因为单色光在检测过程中的稳定性比白光更好。
通过探测原理的分类，主要有两种类型的浊度计：比较型浊度计和光散射型浊度计。
比较型浊度计使用液体样品中的视程和标准液体中的视程进行比较来测量浊度。
光散射型浊度计则根据散射的光线来计算浊度。
应用领域浊度计仪器广泛应用于许多领域，主要包括：•饮用水和工业废水的处理•工业加工中液体透明度的测量•制药和食品加工中对纯度和清洁度的监测•医学实验中对细菌浓度的测量•环境监测中对水体污染程度的评估结论浊度计仪器是一种用于测量液体中颗粒浓度的物理量的仪器。
散射式光电浊度仪
散射式光电浊度仪北京绿野创能机电设备有限公司浊度介绍浊度，即水的混浊程度，由水中含有微量不溶性悬浮物质，膠体物质所致，ISO标准所用的测量单位为FTU（浊度单位），FTU与NTU（浊度测定单位）一致。
制酒行业用EBC单位，1FTU=4EBC。
● 用途WGZ-100型光电浊度仪用于透明液体中含有微量不溶性悬浮物质，膠体物质，浮游微生物等进行定量测定的精密仪器，广泛用于：1、饮用水：环保部门水质浊度测定2、工业用水测定：可用于了解电渗析，离子交换，超过滤等水处理过程中浊度的变化和最终浊度值测定；3、制酒行业EBC浊度测试：啤酒厂制酒浊度最终测定；4、其它：制药工业，防疫部门、医院临床化验等试剂、制剂浊度测定。
详细介绍● 仪器外形、结构1、光源2、数显窗3、样品室4、拉杆5、调零钮6、校准钮7、量程选择钮8电源开关● 主要指标及技术参数测量范围0-1.000 1-10.00 10-100.0NTU最小分辨率0.001 NTU准确度±5% F·S工作环境温度0-35℃电源电压220±20V，50HZ外形尺寸450×350×120重量15kg● 仪器工作原理、特点1、本仪器采用积分球式浊度测定原理：一束平行光在透明液体中传播，如果液体中无任何悬浮颗粒存在，那么光束在直线传播时不会改变方向；若有悬浮颗粒、光束在遇到颗粒时就会改变方向（不管颗粒透明与否）。
这就形成所谓散射光。
颗粒愈多（浊度愈高）光的散射就愈严重。
如图所示：灯源发出的白炽光经聚光镜会聚后照射在针孔上；准直物镜将针孔出射的光线变成一束平行度很好的平行光出射；平行光经样品后分解成透过光和散射光（分别记为Tp）和Td），并进入积分球内。
在积分球内壁上装有二个光敏元件，它们分别接收透过光和散射光。
透过光讯号经电路放大和处理后按下式显示：浊度=K×散射光通量/透过光通量= K×Td/TpK：比例常数2、测量值不受液体色泽影响：假定样品是无色的，进入液体的入射光通量为lo，出射光通量亦为1o。
ZD75WZT-2A散射光浊度仪产品特点分析
ZD75WZT-2A散射光浊度仪产品特点分析
ZD75WZT-2A光电浊度仪是用于测量悬浮于水或透明液体中不溶性颗粒物质所产生的光的散射程度，并能定量表征这些悬浮颗粒物质的含量。
该设备采用国际标准ISO7027中规定的福尔马肼（Formazine）浊度标准溶液进行标定，采用NTU作为浊度计量单位。
可以广泛应用于发电厂、自来水厂、生活污水处理厂、饮料厂、环保部门、工业用水、制酒行业及制药行业、防疫部门、医院等部门的浊度测定。
特点：
◇流线型外设计美观更适合现代实验室环境。
◇采用大屏幕液晶显示浊度, 简洁的操作及适当的测量范围与较高的性价比，更能适合于各行业使用。
◇独特的定位结构及高精度的光路系统，有效保证测量值的正确性及重复性。
仪器能长时间稳定工作。
◇精确的量程自动切换装置，及其可靠的线性补偿系统，使得测量数据更准确、稳定性更好。
◇光电浊度仪增加了色度补偿系统，有效的避免试样顏色引起的干扰，能正确反映浊度的概念。
采用高质量的进口集成电路和光电检测元件，有较高的整机稳定性、线性和重现性。
◇低浊度高精测量，可用于纯净水及特种浊度分析。
◇响应时间10秒（98%）。
◇高强度长寿命光源，无更换之忧虑，30秒预热时间即可正常工作。
◇精度高，稳定性好,可用于低浊度分析。
散射比浊法技术的原理
散射比浊法技术的原理散射比浊法技术是一种常见的颗粒测定技术，其主要原理是利用样品中粒子对光的散射和吸收现象，通过测定散射光和透射光的强度比值，计算出样品中颗粒的浓度和粒径分布。
散射比浊法技术广泛应用于颗粒物测定、细胞计数、蛋白质测定等领域。
一、光的散射和吸收现象光在通过物质时会发生散射和吸收现象。
在介质的散射中，光在入射介质与散射介质之间的分界面上被分割成三部分：反射光、透射光和散射光。
反射光是以入射光线方向的光线被反射，透射光是通过散射介质并在其后表面上折射出来的光线，而散射光是在散射介质中发生反射、折射和透射的光线。
在散射过程中，小于波长的颗粒化合物使光向前散射，形成前向散射；大于波长的颗粒化合物则可使光向后散射形成后向散射。
在颗粒化合物中光也会发生吸收现象，部分光能被颗粒化合物吸收，这会导致光线的强度降低。
1. 光源：选择具有窄线宽、稳定性好、光强度可调的光源，如激光或白炽灯等。
2. 相应的仪器：选择相应的散射比浊仪器。
3. 操作流程：(1) 样品的制备首先需要制备需要测定的样品，可以将要测定的样品通过离心、过滤等方法制备成透明液体或悬浮液。
(2) 多角度散射测量将样品置于散射比浊仪器中，利用固定角度的多晶光散射光学系统（MALS），通过多个散射检测器依次测量散射光的强度，根据散射光强度和角度的关系，可以得到颗粒的粒径分布和颗粒的浓度。
(3) 比色法测量比色法测量样品中物质的吸光度，并根据比色定律，将吸光度转换为颗粒的浓度。
三、散射比浊法的优点与应用与其它颗粒测定技术相比，散射比浊法的优点在于测定范围宽，可以测量极小至数十纳米的粒径分布；敏感度高，可以测量低至10^-6g/L的颗粒浓度；在线实时测量，便于用于工业生产过程控制。
散射比浊法不需要特殊的样品处理步骤，对样品形态结构的变化相对不敏感，适用范围广。
散射比浊法技术广泛应用于颗粒物测定、细胞计数、蛋白质测定等领域。
在环境监测中，散射比浊法可以用于水中颗粒物的测定，在生命科学研究中，散射比浊法可以用于细胞计数和蛋白质测定等。
浊度仪工作原理
浊度仪工作原理1. 简介浊度仪是一种用于测量液体中悬浮颗粒物浓度的仪器。
它通过测量液体中悬浮颗粒物散射光的强度来确定浊度值，从而反映液体的清澈程度。
本文将详细介绍浊度仪的工作原理及其相关参数。
2. 工作原理浊度仪的工作原理基于光散射理论。
当光线通过液体中的悬浮颗粒物时，颗粒物会散射光线。
浊度仪通过测量散射光的强度来确定液体中悬浮颗粒物的浓度。
具体而言，浊度仪内部包含一个光源和一个光敏探测器。
光源发出一束光线照射到液体中，光线经过颗粒物的散射后，一部分光线会进入光敏探测器。
光敏探测器测量到的光强度与液体中颗粒物的浓度成正比。
3. 参数说明浊度仪的性能主要由以下几个参数来描述：(1) 浊度范围：指浊度仪能够测量的最小和最大浊度值。
通常以浊度单位（NTU，Nephelometric Turbidity Units）来表示。
(2) 灵敏度：指浊度仪对浊度变化的响应能力。
灵敏度越高，浊度仪能够检测到更小的浊度变化。
(3) 稳定性：指浊度仪测量结果的稳定性和重复性。
稳定性越好，测量结果越可靠。
(4) 分辨率：指浊度仪能够区分的最小浊度变化。
分辨率越高，浊度仪能够提供更精确的测量结果。
(5) 响应时间：指浊度仪对浊度变化的响应速度。
响应时间越短，浊度仪能够更快地反应浊度的变化。
(6) 温度影响：指浊度仪测量结果对温度变化的敏感程度。
温度影响越小，浊度仪的测量结果越准确。
4. 应用领域浊度仪广泛应用于各个领域，包括水处理、环境监测、食品饮料、制药等。
具体应用包括：(1) 水处理：浊度仪可用于监测自来水、废水、地下水等水源的浊度，以评估水质的清洁程度。
(2) 环境监测：浊度仪可用于监测河流、湖泊、海洋等水体的浊度，以评估水环境的污染程度。
(3) 食品饮料：浊度仪可用于检测果汁、牛奶、啤酒等液体食品中的悬浮颗粒物，以保证产品质量。
(4) 制药：浊度仪可用于监测药水、注射液等药品中的颗粒物，以确保药品的纯度和安全性。
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6. 结论 浊度测量技术是一个多学科交叉的工作，涉及到材料、光学、机械、电子、化学、信号 处理等学科。 在本系统的设计中提出了一种散射式液体浊度仪的解决方法， 并对系统的软硬 件进行了实现和测试， 基本完成了原型机的搭建。 在之后的工作中需要在信号处理电路和软 件算法上进行改进，进一步提高系统的测试精度和稳定性以满足实际应用场合的需求。
光检测器件
90o 散射光 透 射 光
入 射 光 光源
浊液试样
图2 垂直散射光式测浊法框图
目前国际上广泛使用福尔马肼溶液作为测量浊度的标准液， 该溶液的浓度即为浊度。 本 文采用的单位为散射浊度单位：NTU，即1L 水中含有1mg 的福尔马肼聚合物悬浮物质时， 称为一个散射浊度单位，用1NTU 表示。 综上所述， 一定波长范围的非相干光通过颗粒大小均匀的福尔马肼标准液， 在某一小区 域 dx 所产生的90 方向的散射光强度与颗粒浓度成正比
开始
初始化
是否按键 N 发光器的驱 动信号
Y
N 按键 1 Y
读 A/D
背光切换
按键 2 Y
N
N 按键 1 Y
计算
返回
保存数据
显示
返回
零水标定 按键次数加 1
满量程标定 按键次数清零
返回
图6 系统软件流程图
5. 浊度仪的测试与实验 在经过对 0NTU 和 200NTU 的标准溶液进行标定后， 分别对不同浊度值的标准溶液进行测 量，所得测试结果如表 1 所示，由测试结果可见系统重复精度较好，平均误差在 1%左右， 基本满足了液体浑浊度测量的需求。
附录：实物照片
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o [20]
。 （4）
dI s = K 2TI x dx
式中 K2为散射系数，T 为浊度，Ix 为 x 处的入射光强考虑浊液的厚度一定情况下，又考 虑到二次散射所引起的光强增强和浊液吸收所引起的光强衰减大体持平，其散射光在90 方 向的总散射光强可由式（5）表示。
o
I SS =
K2 I O e − K T ( x +ay ) (1 − e − K T∆x ) K1
硅光电池
前置放大电路 （76SOSCP02）
滤波放大电路 （OP07）
A/D 转换器
图5 检测电路原理图
4. 系统软件设计 系统的单片机软件可以分为以下几个部分： 1) A/D 采样程序：控制 A/D 采样的频率，将模拟量变为数字量； 2) 数据处理程序： 对采集的信号进行处理， 利用光强与浊度之间的关系及系统的标定数据， 计算出待测溶液的浑浊度； 3) 判键程序：判别当前按键输入，实现在当前状态下的按键功能。 4) 液晶显示程序：控制液晶上显示当前的状态或测量的浊度值。 在软件设计中，将系统划分为预热初始化状态、正常测量状态、标定零点0NTU 状态、 标定满量程200NTU 状态等，通过按键或定时器在上述几个状态间切换，在每个状态下给出 不同的控制功能，从而完成系统的测试需求。系统的软件流程图如图6所示：
1
I = gI 0 e − KtL
式中 I：浊度为 t 时透射光强度
(1)
Io：入射光强度 K：比例常数 t：浊度 L：试样厚度 g：测量仪器的几何参数
由（1）式可知如果能测量出入射光和透射光的光强，即可计算出液体的浊度值。透射 光式浊度仪的原理简单， 仪器的设计方面也比较简单， 采用透射式测量可以获得更大的浊度 测量范围，但是在测量较低浊度液体时，由于大部分的光直接透射了，微小的浊度变化引起 这样对光电接收元件和放大器的分辨率和稳定性的要求就非 的透射光的变化是相当小的 ， 常高，低浊度时不易满足，所以透射式测量方法不适合测量低浊度，更适合于测量高浊度水 样，其测量原理图如图 1 所示。
表 1 测试结果
标准溶液 测量值 1 浊度值（NTU） 30 50 100 150 30.2 50.6 100.8 151.1 30.6 50.4 101.1 148.9 29.7 50.2 99.6 147.5 29.5 49.5 99.5 150.6 30.3 50.3 100.7 148.4 1.27% 0.8% 0.7% 0.9% 测量值 2 测量值 3 测量值 4 测量值 5 平均误差
当水中悬浮颗粒直径大于等于光波波长时，根据 Mie 散射定理 ，某一方向上的散射光
[8]
IM 也与溶液的浓度成正比。
I M = K M ANI O
式中 A：微粒表面积 （3）
KM：Mie 散射的散射系数 N：单位体积水中的微粒数
以上的方法相比， 散射光浊度法灵敏度和准确度较高， 故在本设计中采用了垂直散射法 进行测量，其测量原理图如 2 所示：
1 1 1
（5）
式中 K1为吸收衰减系数，T 为浊度的浊度， ∆x 为测量光程长 式（5）按泰勒级数展开，并舍去二阶无穷小量，则式（5）可表示为：
I SS ≈ K 2 I 0T∆x
由式（6）可知，低浊度情况下，散射光强与浊度成正比（光程一定的情况下） 。
（6）
散 射 光 强
非线性区 线性区
盲区
0
200
[9]
入射光 光源
浊液试样
透射光
图 1 透射光式测浊法框图
在散射法中，根据瑞利定理，当液体中悬浮颗粒的大小小于入射光波长时，光线将发生 强烈的散射，散射光强度与水样浊度成正比，通过测定经水样的散射光强度，即可测出水样 的浊度
[10]
。散射光强 Ir、入射光强 Io 和悬浮粒子浓度等参数之间的关系由（2）式决定：
[21]
。
3. 浊度仪的硬件电路设计 浊度仪的硬件电路整体框图如图4所示： 电源
驱动模块 发 光 二51 F350
LCD 显示屏
待 测 溶 液
硅光 电池
键盘
图4 硬件设计总框图
系统中由单片机控制驱动模块输出稳定的电流送入发光二极管， 由硅光电池接收到经过 待测溶液的90度散射光信号，经过调理电路后进行 A/D 采样，采样后的数据存入单片机进 行运算处理，最终通过 LCD 显示测量出的溶液浑浊度。 对于光源， 首先要求的是光强稳定； 其次， 要求光源的寿命比较长， 故本系统采用850nm 高亮度发光二极管作为光源。 红外发光二极管是电流型驱动器件， 其亮度与电流近似成线性 关系，系统中使用 LM358构成的恒流源电路进行供电。由于散射光的强度很弱，光电接收器 件的灵敏度必须很高，能分辨出极小的光强变化，并且产生电流上的强弱变化。由于光电接 收器件本身不是线性元件，所以在选择时，要考虑满足一定的线性要求。硅光电池是一个大 面积的光电二极管，当有光照射时，硅光电池输出电压，本系统选择了型号为2DV10的硅光 电池。 浊度信号检测电路中， 接收到的散射光信号非常微弱， 系统中采用 76SOSCP02 构成前置 放大电路就近将硅光电池输出的信号进行放大后传输到后级电路，在后级电路中采用 OP07G 构成的滤波放大电路进一步对信号进行处理， 为使测量的数据能被 C8051 单片机构成的控制 系统采集和处理，还需要进行 A/D 变换。 本系统的检测电路框图如下：