從激光散射到信號處理：激光濁度儀工作流程詳解

 

　　一、激光發射與散射

 

　　激光濁度儀的工作始于激光二極管發射出一束穩定的激光光束。這束激光經過準直透鏡后，形成一束平行光，垂直入射到待測液體樣品中。

 

　　當激光光束遇到液體中的懸浮顆粒時，會發生散射現象。散射光的強度、角度分布與顆粒的大小、形狀、濃度以及激光波長密切相關。激光濁度儀通常采用90度角散射檢測方式，即在垂直于入射光的方向上檢測散射光信號。

 

　　二、光電轉換與信號放大

 

　　散射光信號被光電探測器接收，并轉換為微弱的電信號。由于散射光信號通常非常微弱，需要經過信號放大電路進行放大處理。

 

　　信號放大電路通常采用低噪聲、高增益的運算放大器，將微弱的電信號放大到適合后續處理的水平。同時，為了抑制噪聲干擾，信號放大電路還會采用濾波等技術，提高信號的信噪比。

 

　　三、信號處理與濁度計算

 

　　放大后的電信號被送入信號處理單元進行處理。信號處理單元通常由微處理器或數字信號處理器（DSP）構成，負責完成以下任務：

 

　　1.信號采集與數字化：將模擬電信號轉換為數字信號，便于后續處理。

 

　　2.噪聲抑制：采用數字濾波算法，進一步抑制噪聲干擾，提高信號質量。

 

　　3.散射光強度計算：根據數字信號，計算90度角散射光的強度。

 

　　4.濁度值計算：根據預先標定的散射光強度與濁度值之間的關系曲線，計算出待測液體的濁度值。

 

　　四、結果顯示與輸出

 

　　計算得到的濁度值最終顯示在儀器的顯示屏上，并可以通過模擬信號或數字信號輸出到外部設備，例如計算機或數據采集系統。

 

　　五、影響測量精度的因素

 

　　激光光源的穩定性：激光光源的波動會直接影響散射光信號的強度，進而影響測量精度。

 

　　光電探測器的靈敏度：光電探測器的靈敏度決定了其能夠檢測到的最小散射光信號強度。

 

　　信號處理算法的精度：信號處理算法的精度直接影響濁度值的計算精度。

 

　　環境溫度：環境溫度的變化會影響激光光源和光電探測器的性能，進而影響測量精度。