水的浊度测量及浊度单位_一_
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In t he paper , t he writer introduces t he standards ISO6551 and
ISO4124 , and recommendes to adopt ISO standards wit hout
any change in our country.
keywords : ISO standards , flowmeter , accuracy , reliabilit y
⑵散射光测定法 一定波长的光束射入水样时 , 由于水样 中浊度物质使光产生折射 , 散射光强度与水 样浊度成正比 , 通过测定与入射垂直方向的 散射光强度 , 即可测出水样中的浊度 。 按照 测 定 散 射 光 和 入 射 光 的 角 度 的 不 同 , 分 为 垂 直 ( 90°) 散 射 式 , 前 散 射 式 、 后散射式三种方式 , 其原理见图 3 所示 。 ⑶表面散射光测定法 将一定波长的光束射在水样表面 , 由于 水中的浊度颗粒对光的散射作用 , 测定来自 水样液面的散射光强度而得出水样浊度的大 小 。其原理见图 4 所示 。 光源 1 发出的光经聚光镜 2 后射向水 面 , 水面散射的光进入物镜 3 , 会聚后到测
波长的 4 次方成反比 , 此关系即为所谓瑞利
定律
I ∝ V 4 ∝ (1/ λ4)
(2)
从式 (2) 可知 , 波长越短的光 , 它的
散射效应就越强 , 为了达到稳定的测量 , 波
长总是固定不改变的 。
精确计算求得的瑞利散射的散射系数为
α s
=
4π2 PV 2 λ4
·((nn22
-
n20) 2 2 n20) 2
(3)
式中
,
α S
———散射波长 λ的散射系数
V ———散射粒子体积
P ———单位体积中的散射粒子数 λ———入射波长
n0 ———悬浮粒子的介质的折射率
n ———散射粒子的折射率
这说明 , 液体中微颗粒群对光的散射作
用 , 随微粒体积的增大 , 其特征散射将变为
不对称 , 大颗粒向前散射量将大大增加 , 向
Adopting ISO Standards is A Good Approach to Increase Our Technology of Manufacturing Flow Meter and Application A2 bility/ Guo Dian - jie …/ / Electronic Instrumentation Cus2 tomer. - 1998 , 5 (4) . - 5～10 This paper provides a way to improve reliabilit y of flowme2 ter , security for data transmitting , meter accuracy and preci2 sion , and gives a met hod for a good application of flow meter.
量光电池 4 上 , 经光电转换后 , 再由电子部 件放大 , 最后显示出浊度值 。分光镜 5 使部 分照明光在其表面反射 , 并汇聚到补偿光电 池 7 上 , 反光镜 8 是为提高光源利用率而设 置的 。
图 3 几种散射光浊度测定法
图 2 透射光浊度测定原理示意
光源 1 的光束分两边照射 , 一束光通过 测量池 2 照射在测量光电池 3 上 , 另一束光 通过参比池 4 照射在参比光电池 5 上 , 6 为 透镜 , 7 为过滤器 , 8 为电子放大控制显示 单元 , 9 为溢流器 。当水样流过测量池时 , 测量光电池与参比光电池将两光束的强度进 行接收比较 , 从而测出水样的浊度 。
(未完待续)
(收稿日期 : 1998 - 04 - 10)
4 6 EIC Vol. 5 1998 No . 4
欢迎订阅 欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息
本期部分文章摘要
采用国际标准是提高国内流量仪表制造和应用水平的捷径 / 郭殿杰 …/ / 电子仪器仪表用户. - 1998 年 , 5 (4) . - 5 ～10
I2 ( 0) ———浊度 d = 0 时透射光光电流 L ———水样液槽有效长度
a ———常数
由于透射光和散射光测定时光程相同 ,
水样色度和光源变化对浊度测定影响较小 。
但是散射光和透射光之比并非是严格的线性
关系 , 所以只是在一定的浊度范围内有近似
的线性关系 , 浊度仪的量程范围从而有一定
的局限性 。
成为 :
∫ γλ = π b2 eλ( b) P ( b) b2 db
(6)
b1
求 eλ 是很复杂的计算 , 把计算所得之
eλ与 b/ λ的函数关系用图 1 表示 。从图中
可见 , 当 b ν λ时 , eλ 随波长迅速变化 ; 当 b =λ时 , eλ达到极大值 , 散射最为强烈 ; 当 b µλ, eλ 趋近于一个常数 2 , 此时 , 散射与 波长无关 。
=
I0
e(
- α - α)
0s
l
(1)
α
=
α 0
+
α S
式中 , I0 ———入射光光强 I ———透过光光度 α———衰减系数
α 0
———吸收系数
α S
———消光系数或称散射系数
散射光是大量的排列不规则的非均匀的
小区域微粒集合所形成 。实际上散射光光强
与频率的 4 次方成正比 , 或者说散射光强与
图 1 eλ 与 ( b/λ) 的关系
b 与λ相当的散射称为弥氏散射 , 为简
化起见 , 常建立一些近似关系式 , 即把衰减
看成吸收和散射之和 , 这样衰减系数ξ (λ)
可写成吸收系数β (λ) 和散射系数γ (λ) 之
和:
ξ(λ) = β(λ) + γ(λ)
(7)
或
2 浊度测量的方法
测得浊度的仪器因其方法原理不同有透
式中 , γλ ———单位路程长度的散射系数 b ———散射粒子的半径 eλ ———散射截面比
式 (4) 表征了具有同一散射截面比的 粒子群关系 , 若有 m 种不同类型的粒子群 , 则散射系数为
∑ γλ = π
Pieλi b2i
(5)
对于大量粒子存在的液体 , 设 P ( b)
为直径 b～b + db 间的粒子浓度 , 则式 (5)
小 、形状和表面对光的反射性能也有很大关
系。
1 浊度测量基本原理
当光 束 通 过 光 学 性 质 不 均 匀 的 物 质 时
(如光通过浑浊的液体 、胶体溶液等 物 质
时) , 从侧面可观察到的光 , 称之为散射光 。
使光在原传播方向上产生衰减 , 入射到水样
的光强减弱 , 并遵守朗伯特定律
I
=
I0 e-αl
射光测定法 、散射光测定法 、表面散射光测
定法和透射光 ─散射光比较测定法等几种 。
⑴透射光测定法
从光源发出的平行光束射入水样 , 水样
中的浊度物质会使光的强度衰减 , 另一束光
周期性被切换成比较光束 , 两束光交替被光
电池接收转换并比较两光束强度之差 , 得出
水中浊度的大小 。光强的衰减程度与水样的
图 4 表面散射光浊度测定原理示意
⑷透射光 ─散射光比较测定法
同时测量投射于水样光束的透射光和散
射光强度 , 再按这两者光强度之比值测定其
浊度大小 。可按下式求得浊度 d : I1/ I2 = I1 (0) / I2 (0) = αL d (14)
式中 , I1 ( 0) ———浊度 d = 0 时散射光光电 流
γ(λ) = ξ(λ) - β(λ)
(8)
并以 C (b , λ) 表示半径为 b 的一个粒
子对波长λ的辐射与衰减截面比 , 其关系
为: C ( b ,λ) = A ( b ,λ) + e ( b ,λ) (9)
或
e ( b ,λ) = C ( b ,λ) - A ( b ,λ) (10)
这样由吸收和散射引起的衰减为
浊度之间的关系可用下式表示 :
I = I0 e - KdL
(13)
欢迎订阅 欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息
电子仪器仪表用户 第 5 卷 1998 年 第 4 期 45
跨世纪人才培养
式中 , K ———比例常数 d ———浊度 L ———水样透过深度
透射光测定法测定浊度 , 方法十分简 便 , 其原理见图 2 所示 。
后的散射量将减小 , 在安装浊度仪发送器
时 , 此现象应引起注意 。
4 4 EIC Vol. 5 1998 No . 4
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跨世纪人才培养
若有一个粒子具有散射入射光本领的大
小 , 这样散射系数γλ 与散射截面比 eλ 关系 为
γλ = πPeλb2
(4)
and characteristics of V I. It details t he key technologie of V I.
V I is composed of a computer , software and an instrument
本文从流量仪表的应用出发 , 提出改进流量仪表可靠 性和传输数据的可信性 , 提高流量仪表的精密度和准确 度 , 以及应用水平的方法 。采用国标标准是一条最佳捷 径 。文中介绍了 ISO6551 、ISO4124 等国际标准 , 建议能 够尽快等同采用 , 以提高国内流量仪表的制造和应用水 平。 关键词 : ISO 标准 , 流量仪表 , 准确度 , 可靠性
由水中溶解性物质引起的颜色称之为 “真
色”, 未 除 去 悬 浮 杂 质 的 水 色 称 之 为 “表
色”; 水质的色度指的是真色而不是表色 。
有的水虽然颜色很深 , 但却仍然透明而不浑
浊 。由于水中悬浮物和明胶物质 (如泥土 、
砂质 、细小的无机物和有机物 、可溶性有色
有机物 、微生物及浮游生物等) 使光散射或
另一方面 , 若粒子尺度不变 , 而吸收系数增
大 , 其辐射将由于吸收而受到很大影响 。
这样就可得出一个结论 : 所测得散射光
强度与散射颗粒的大小有一个对应的关系 ,
即根据所测出的散射光强度就可判别出散射
颗粒的多少 , 就是浊度的大小 。当然 , 浊度
传感器安放的位置将对测量有直接的影响 ,
而且浊度越大时采取前向散射就更为重要 。
跨世纪人才培养
水的浊度测量及浊度单位 (一)
四川仪表九厂 (重庆市 400060) 贡 献
水质的浊度 , 表征水样的光学性质 , 表
示水中悬浮物与胶体物质对光线透射时所产
生的阻碍程度 。但需注意应该把浊度同色度
相区别 , 色度是指水表现出的一定颜色 , 水
的颜色分为真色和表色 , 除去悬浮杂质后 ,
∫λ
τα = exp [ - L 2β(λ) dλ]
λ
(11)
1
∫λ
τS
= exp [ -
Biblioteka Baidu
L
2γ(λ) dλ]
λ
(12)
1
式中 , L ———长度
λ1 、λ2 ———波段限 τ———透射率
以上数学表达式说明了粒子散射的整体
特性 , 即除极小粒子之外的所有粒子 , 大量
散射能量集中在接近于入射辐射的方向上 ,
虚拟仪器技术的研究及应用/ 牛朝仁 …/ / 电子仪器仪表用 户. - 1998 年 , 5 (4) . - 11～12
本文介绍了虚拟仪器的发展概况 , 虚拟仪器的概念 、 特点 , 虚拟仪器的关键技术及其应用 。虚拟仪器是计算 机 、应用软件及仪器硬件的组合 , 是一个新概念 , 一种新 技术 , 有着强大的发展潜力 。 关键词 : 虚拟仪器 , 计算机 , 测量仪器 Research on t he Technology of Virtual Instrument and Its Ap2 plication/ Niu Chao - ren …/ / Electronic Instrumentation Cus2 tomer. - 1998 , 5 (4) . - 11～12 In t his paper , t he survey on t he development of virtual in2 strument (V I) is mentioned first . It also presents t he concept
吸收 , 而不是直接透过水样 。另外浊度也不
能等同于悬浮物质 SS ( Suspended Solids) 含
量 , SS 含量是水中可以用滤纸截留的物质
重量 , 是一种直接数量 , 而浊度则是一种光
学效应 , 它表现出光线透过水样时受到阻碍
的程度 。浊度的大小不仅与水中悬浮物和胶
体物质的含量有关 , 而且这些物质的颗粒大
ISO4124 , and recommendes to adopt ISO standards wit hout
any change in our country.
keywords : ISO standards , flowmeter , accuracy , reliabilit y
⑵散射光测定法 一定波长的光束射入水样时 , 由于水样 中浊度物质使光产生折射 , 散射光强度与水 样浊度成正比 , 通过测定与入射垂直方向的 散射光强度 , 即可测出水样中的浊度 。 按照 测 定 散 射 光 和 入 射 光 的 角 度 的 不 同 , 分 为 垂 直 ( 90°) 散 射 式 , 前 散 射 式 、 后散射式三种方式 , 其原理见图 3 所示 。 ⑶表面散射光测定法 将一定波长的光束射在水样表面 , 由于 水中的浊度颗粒对光的散射作用 , 测定来自 水样液面的散射光强度而得出水样浊度的大 小 。其原理见图 4 所示 。 光源 1 发出的光经聚光镜 2 后射向水 面 , 水面散射的光进入物镜 3 , 会聚后到测
波长的 4 次方成反比 , 此关系即为所谓瑞利
定律
I ∝ V 4 ∝ (1/ λ4)
(2)
从式 (2) 可知 , 波长越短的光 , 它的
散射效应就越强 , 为了达到稳定的测量 , 波
长总是固定不改变的 。
精确计算求得的瑞利散射的散射系数为
α s
=
4π2 PV 2 λ4
·((nn22
-
n20) 2 2 n20) 2
(3)
式中
,
α S
———散射波长 λ的散射系数
V ———散射粒子体积
P ———单位体积中的散射粒子数 λ———入射波长
n0 ———悬浮粒子的介质的折射率
n ———散射粒子的折射率
这说明 , 液体中微颗粒群对光的散射作
用 , 随微粒体积的增大 , 其特征散射将变为
不对称 , 大颗粒向前散射量将大大增加 , 向
Adopting ISO Standards is A Good Approach to Increase Our Technology of Manufacturing Flow Meter and Application A2 bility/ Guo Dian - jie …/ / Electronic Instrumentation Cus2 tomer. - 1998 , 5 (4) . - 5～10 This paper provides a way to improve reliabilit y of flowme2 ter , security for data transmitting , meter accuracy and preci2 sion , and gives a met hod for a good application of flow meter.
量光电池 4 上 , 经光电转换后 , 再由电子部 件放大 , 最后显示出浊度值 。分光镜 5 使部 分照明光在其表面反射 , 并汇聚到补偿光电 池 7 上 , 反光镜 8 是为提高光源利用率而设 置的 。
图 3 几种散射光浊度测定法
图 2 透射光浊度测定原理示意
光源 1 的光束分两边照射 , 一束光通过 测量池 2 照射在测量光电池 3 上 , 另一束光 通过参比池 4 照射在参比光电池 5 上 , 6 为 透镜 , 7 为过滤器 , 8 为电子放大控制显示 单元 , 9 为溢流器 。当水样流过测量池时 , 测量光电池与参比光电池将两光束的强度进 行接收比较 , 从而测出水样的浊度 。
(未完待续)
(收稿日期 : 1998 - 04 - 10)
4 6 EIC Vol. 5 1998 No . 4
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本期部分文章摘要
采用国际标准是提高国内流量仪表制造和应用水平的捷径 / 郭殿杰 …/ / 电子仪器仪表用户. - 1998 年 , 5 (4) . - 5 ～10
I2 ( 0) ———浊度 d = 0 时透射光光电流 L ———水样液槽有效长度
a ———常数
由于透射光和散射光测定时光程相同 ,
水样色度和光源变化对浊度测定影响较小 。
但是散射光和透射光之比并非是严格的线性
关系 , 所以只是在一定的浊度范围内有近似
的线性关系 , 浊度仪的量程范围从而有一定
的局限性 。
成为 :
∫ γλ = π b2 eλ( b) P ( b) b2 db
(6)
b1
求 eλ 是很复杂的计算 , 把计算所得之
eλ与 b/ λ的函数关系用图 1 表示 。从图中
可见 , 当 b ν λ时 , eλ 随波长迅速变化 ; 当 b =λ时 , eλ达到极大值 , 散射最为强烈 ; 当 b µλ, eλ 趋近于一个常数 2 , 此时 , 散射与 波长无关 。
=
I0
e(
- α - α)
0s
l
(1)
α
=
α 0
+
α S
式中 , I0 ———入射光光强 I ———透过光光度 α———衰减系数
α 0
———吸收系数
α S
———消光系数或称散射系数
散射光是大量的排列不规则的非均匀的
小区域微粒集合所形成 。实际上散射光光强
与频率的 4 次方成正比 , 或者说散射光强与
图 1 eλ 与 ( b/λ) 的关系
b 与λ相当的散射称为弥氏散射 , 为简
化起见 , 常建立一些近似关系式 , 即把衰减
看成吸收和散射之和 , 这样衰减系数ξ (λ)
可写成吸收系数β (λ) 和散射系数γ (λ) 之
和:
ξ(λ) = β(λ) + γ(λ)
(7)
或
2 浊度测量的方法
测得浊度的仪器因其方法原理不同有透
式中 , γλ ———单位路程长度的散射系数 b ———散射粒子的半径 eλ ———散射截面比
式 (4) 表征了具有同一散射截面比的 粒子群关系 , 若有 m 种不同类型的粒子群 , 则散射系数为
∑ γλ = π
Pieλi b2i
(5)
对于大量粒子存在的液体 , 设 P ( b)
为直径 b～b + db 间的粒子浓度 , 则式 (5)
小 、形状和表面对光的反射性能也有很大关
系。
1 浊度测量基本原理
当光 束 通 过 光 学 性 质 不 均 匀 的 物 质 时
(如光通过浑浊的液体 、胶体溶液等 物 质
时) , 从侧面可观察到的光 , 称之为散射光 。
使光在原传播方向上产生衰减 , 入射到水样
的光强减弱 , 并遵守朗伯特定律
I
=
I0 e-αl
射光测定法 、散射光测定法 、表面散射光测
定法和透射光 ─散射光比较测定法等几种 。
⑴透射光测定法
从光源发出的平行光束射入水样 , 水样
中的浊度物质会使光的强度衰减 , 另一束光
周期性被切换成比较光束 , 两束光交替被光
电池接收转换并比较两光束强度之差 , 得出
水中浊度的大小 。光强的衰减程度与水样的
图 4 表面散射光浊度测定原理示意
⑷透射光 ─散射光比较测定法
同时测量投射于水样光束的透射光和散
射光强度 , 再按这两者光强度之比值测定其
浊度大小 。可按下式求得浊度 d : I1/ I2 = I1 (0) / I2 (0) = αL d (14)
式中 , I1 ( 0) ———浊度 d = 0 时散射光光电 流
γ(λ) = ξ(λ) - β(λ)
(8)
并以 C (b , λ) 表示半径为 b 的一个粒
子对波长λ的辐射与衰减截面比 , 其关系
为: C ( b ,λ) = A ( b ,λ) + e ( b ,λ) (9)
或
e ( b ,λ) = C ( b ,λ) - A ( b ,λ) (10)
这样由吸收和散射引起的衰减为
浊度之间的关系可用下式表示 :
I = I0 e - KdL
(13)
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电子仪器仪表用户 第 5 卷 1998 年 第 4 期 45
跨世纪人才培养
式中 , K ———比例常数 d ———浊度 L ———水样透过深度
透射光测定法测定浊度 , 方法十分简 便 , 其原理见图 2 所示 。
后的散射量将减小 , 在安装浊度仪发送器
时 , 此现象应引起注意 。
4 4 EIC Vol. 5 1998 No . 4
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若有一个粒子具有散射入射光本领的大
小 , 这样散射系数γλ 与散射截面比 eλ 关系 为
γλ = πPeλb2
(4)
and characteristics of V I. It details t he key technologie of V I.
V I is composed of a computer , software and an instrument
本文从流量仪表的应用出发 , 提出改进流量仪表可靠 性和传输数据的可信性 , 提高流量仪表的精密度和准确 度 , 以及应用水平的方法 。采用国标标准是一条最佳捷 径 。文中介绍了 ISO6551 、ISO4124 等国际标准 , 建议能 够尽快等同采用 , 以提高国内流量仪表的制造和应用水 平。 关键词 : ISO 标准 , 流量仪表 , 准确度 , 可靠性
由水中溶解性物质引起的颜色称之为 “真
色”, 未 除 去 悬 浮 杂 质 的 水 色 称 之 为 “表
色”; 水质的色度指的是真色而不是表色 。
有的水虽然颜色很深 , 但却仍然透明而不浑
浊 。由于水中悬浮物和明胶物质 (如泥土 、
砂质 、细小的无机物和有机物 、可溶性有色
有机物 、微生物及浮游生物等) 使光散射或
另一方面 , 若粒子尺度不变 , 而吸收系数增
大 , 其辐射将由于吸收而受到很大影响 。
这样就可得出一个结论 : 所测得散射光
强度与散射颗粒的大小有一个对应的关系 ,
即根据所测出的散射光强度就可判别出散射
颗粒的多少 , 就是浊度的大小 。当然 , 浊度
传感器安放的位置将对测量有直接的影响 ,
而且浊度越大时采取前向散射就更为重要 。
跨世纪人才培养
水的浊度测量及浊度单位 (一)
四川仪表九厂 (重庆市 400060) 贡 献
水质的浊度 , 表征水样的光学性质 , 表
示水中悬浮物与胶体物质对光线透射时所产
生的阻碍程度 。但需注意应该把浊度同色度
相区别 , 色度是指水表现出的一定颜色 , 水
的颜色分为真色和表色 , 除去悬浮杂质后 ,
∫λ
τα = exp [ - L 2β(λ) dλ]
λ
(11)
1
∫λ
τS
= exp [ -
Biblioteka Baidu
L
2γ(λ) dλ]
λ
(12)
1
式中 , L ———长度
λ1 、λ2 ———波段限 τ———透射率
以上数学表达式说明了粒子散射的整体
特性 , 即除极小粒子之外的所有粒子 , 大量
散射能量集中在接近于入射辐射的方向上 ,
虚拟仪器技术的研究及应用/ 牛朝仁 …/ / 电子仪器仪表用 户. - 1998 年 , 5 (4) . - 11～12
本文介绍了虚拟仪器的发展概况 , 虚拟仪器的概念 、 特点 , 虚拟仪器的关键技术及其应用 。虚拟仪器是计算 机 、应用软件及仪器硬件的组合 , 是一个新概念 , 一种新 技术 , 有着强大的发展潜力 。 关键词 : 虚拟仪器 , 计算机 , 测量仪器 Research on t he Technology of Virtual Instrument and Its Ap2 plication/ Niu Chao - ren …/ / Electronic Instrumentation Cus2 tomer. - 1998 , 5 (4) . - 11～12 In t his paper , t he survey on t he development of virtual in2 strument (V I) is mentioned first . It also presents t he concept
吸收 , 而不是直接透过水样 。另外浊度也不
能等同于悬浮物质 SS ( Suspended Solids) 含
量 , SS 含量是水中可以用滤纸截留的物质
重量 , 是一种直接数量 , 而浊度则是一种光
学效应 , 它表现出光线透过水样时受到阻碍
的程度 。浊度的大小不仅与水中悬浮物和胶
体物质的含量有关 , 而且这些物质的颗粒大