从激光散射到信号处理：激光浊度仪工作流程详解

 

　　一、激光发射与散射

 

　　激光浊度仪的工作始于激光二极管发射出一束稳定的激光光束。这束激光经过准直透镜后，形成一束平行光，垂直入射到待测液体样品中。

 

　　当激光光束遇到液体中的悬浮颗粒时，会发生散射现象。散射光的强度、角度分布与颗粒的大小、形状、浓度以及激光波长密切相关。激光浊度仪通常采用90度角散射检测方式，即在垂直于入射光的方向上检测散射光信号。

 

　　二、光电转换与信号放大

 

　　散射光信号被光电探测器接收，并转换为微弱的电信号。由于散射光信号通常非常微弱，需要经过信号放大电路进行放大处理。

 

　　信号放大电路通常采用低噪声、高增益的运算放大器，将微弱的电信号放大到适合后续处理的水平。同时，为了抑制噪声干扰，信号放大电路还会采用滤波等技术，提高信号的信噪比。

 

　　三、信号处理与浊度计算

 

　　放大后的电信号被送入信号处理单元进行处理。信号处理单元通常由微处理器或数字信号处理器（DSP）构成，负责完成以下任务：

 

　　1.信号采集与数字化：将模拟电信号转换为数字信号，便于后续处理。

 

　　2.噪声抑制：采用数字滤波算法，进一步抑制噪声干扰，提高信号质量。

 

　　3.散射光强度计算：根据数字信号，计算90度角散射光的强度。

 

　　4.浊度值计算：根据预先标定的散射光强度与浊度值之间的关系曲线，计算出待测液体的浊度值。

 

　　四、结果显示与输出

 

　　计算得到的浊度值最终显示在仪器的显示屏上，并可以通过模拟信号或数字信号输出到外部设备，例如计算机或数据采集系统。

 

　　五、影响测量精度的因素

 

　　激光光源的稳定性：激光光源的波动会直接影响散射光信号的强度，进而影响测量精度。

 

　　光电探测器的灵敏度：光电探测器的灵敏度决定了其能够检测到的最小散射光信号强度。

 

　　信号处理算法的精度：信号处理算法的精度直接影响浊度值的计算精度。

 

　　环境温度：环境温度的变化会影响激光光源和光电探测器的性能，进而影响测量精度。