کدورت، که به عنوان تیرگی یا کدر بودن یک سیال ناشی از تعداد زیادی ذرات معلق در آن تعریف می‌شود، نقش مهمی در ارزیابی کیفیت آب دارد. اندازه‌گیری کدورت برای کاربردهای متنوعی، از تضمین آب آشامیدنی سالم گرفته تا نظارت بر شرایط محیطی، ضروری است.حسگر کدورتابزار کلیدی مورد استفاده برای این منظور است که اندازه‌گیری‌های دقیق و کارآمدی را ارائه می‌دهد. در این وبلاگ، ما به اصول اندازه‌گیری کدورت، انواع مختلف حسگرهای کدورت و کاربردهای آنها خواهیم پرداخت.
حسگر کدورت سفارشی: اصول اندازه‌گیری کدورت
اندازه‌گیری کدورت به برهمکنش بین نور و ذرات معلق در یک سیال متکی است. دو اصل اساسی بر این برهمکنش حاکم است: پراکندگی نور و جذب نور.
الف. حسگر کدورت سفارشی: پراکندگی نور
اثر تیندال:اثر تیندال زمانی رخ می‌دهد که نور توسط ذرات کوچک معلق در یک محیط شفاف پراکنده شود. این پدیده مسئول قابل مشاهده بودن مسیر پرتو لیزر در یک اتاق دودی است.
پراکندگی می:پراکندگی می (Mie scattering) شکل دیگری از پراکندگی نور است که در مورد ذرات بزرگتر اعمال می‌شود. این پراکندگی با الگوی پراکندگی پیچیده‌تری مشخص می‌شود که تحت تأثیر اندازه ذرات و طول موج نور قرار دارد.
ب. حسگر کدورت سفارشی: جذب نور
علاوه بر پراکندگی، برخی ذرات انرژی نور را جذب می‌کنند. میزان جذب نور به خواص ذرات معلق بستگی دارد.
ج. حسگر کدورت سفارشی: رابطه بین کدورت و پراکندگی/جذب نور
کدورت یک سیال با میزان پراکندگی نور نسبت مستقیم و با میزان جذب نور نسبت معکوس دارد. این رابطه اساس تکنیک‌های اندازه‌گیری کدورت را تشکیل می‌دهد.
حسگر کدورت سفارشی: انواع حسگرهای کدورت
انواع مختلفی از حسگرهای کدورت موجود است که هر کدام اصول عملکرد، مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند.
الف. حسگر کدورت سفارشی: حسگرهای نفلومتریک
۱. اصل عملکرد:حسگرهای نفلومتریک، کدورت را با اندازه‌گیری نور پراکنده شده در یک زاویه خاص (معمولاً ۹۰ درجه) از پرتو نور تابیده شده، اندازه‌گیری می‌کنند. این روش نتایج دقیقی را برای سطوح پایین‌تر کدورت ارائه می‌دهد.
۲. مزایا و محدودیت‌ها:حسگرهای نفلومتریک بسیار حساس هستند و اندازه‌گیری‌های دقیقی ارائه می‌دهند. با این حال، ممکن است در سطوح کدورت بسیار بالا عملکرد خوبی نداشته باشند و بیشتر مستعد رسوب‌گذاری باشند.
ب. حسگر کدورت سفارشی: حسگرهای جذب
۱. اصل عملکرد:حسگرهای جذب، کدورت را با تعیین مقدار نور جذب شده هنگام عبور از نمونه اندازه‌گیری می‌کنند. آنها به ویژه برای سطوح کدورت بالاتر مؤثر هستند.
۲. مزایا و محدودیت‌ها:حسگرهای جذب قوی هستند و برای طیف وسیعی از سطوح کدورت مناسب می‌باشند. با این حال، ممکن است در سطوح کدورت پایین‌تر حساسیت کمتری داشته باشند و به تغییرات رنگ نمونه حساس باشند.
ج. حسگر کدورت سفارشی: انواع دیگر حسگر
۱. حسگرهای دو حالته:این حسگرها اصول اندازه‌گیری نفلومتری و جذب را با هم ترکیب می‌کنند و نتایج دقیقی را در طیف وسیعی از کدورت ارائه می‌دهند.
۲. حسگرهای مبتنی بر لیزر:حسگرهای مبتنی بر لیزر از نور لیزر برای اندازه‌گیری دقیق کدورت استفاده می‌کنند و حساسیت و مقاومت بالایی در برابر رسوب‌گذاری ارائه می‌دهند. آنها اغلب در تحقیقات و کاربردهای تخصصی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
حسگر کدورت سفارشی: کاربردهای حسگرهای کدورت
حسگر کدورتکاربردهایی در زمینه‌های مختلف پیدا می‌کند:
الف. تصفیه آب:تضمین آب آشامیدنی سالم با نظارت بر سطح کدورت و تشخیص ذراتی که ممکن است نشان‌دهنده آلودگی باشند.
ب. پایش محیطی:ارزیابی کیفیت آب در منابع طبیعی آب، کمک به پایش سلامت اکوسیستم‌های آبی.
ج. فرآیندهای صنعتی:پایش و کنترل کدورت در فرآیندهای صنعتی که کیفیت آب در آنها بسیار مهم است، مانند صنایع غذایی و آشامیدنی.
د. تحقیق و توسعه:حمایت از تحقیقات علمی با ارائه داده‌های دقیق برای مطالعات مربوط به توصیف ذرات و دینامیک سیالات.
یکی از تولیدکنندگان برجسته حسگرهای کدورت، شرکت ابزار دقیق شانگهای BOQU است. محصولات نوآورانه آنها در نظارت بر کیفیت آب و کاربردهای تحقیقاتی نقش مهمی داشته‌اند که نشان دهنده تعهد صنعت به پیشرفت فناوری اندازه‌گیری کدورت است.
حسگر کدورت سفارشی: اجزای یک حسگر کدورت
برای درک نحوه عملکرد حسگرهای کدورت، ابتدا باید اجزای اساسی آنها را درک کرد:
الف. منبع نور (LED یا لیزر):حسگرهای کدورت از یک منبع نور برای روشن کردن نمونه استفاده می‌کنند. این منبع می‌تواند یک LED یا لیزر باشد، بسته به مدل خاص.
ب. محفظه نوری یا کووت:محفظه نوری یا کووت قلب حسگر است. نمونه را در خود نگه می‌دارد و تضمین می‌کند که نور می‌تواند برای اندازه‌گیری از آن عبور کند.
ج. آشکارساز نوری:آشکارساز نوری که در مقابل منبع نور قرار گرفته است، نوری را که از نمونه عبور می‌کند، ثبت می‌کند. این آشکارساز شدت نور دریافتی را که مستقیماً با کدورت مرتبط است، اندازه‌گیری می‌کند.
د. واحد پردازش سیگنال:واحد پردازش سیگنال، داده‌های دریافتی از آشکارساز نوری را تفسیر کرده و آن را به مقادیر کدورت تبدیل می‌کند.
ه. نمایشگر یا رابط خروجی داده:این مؤلفه روشی کاربرپسند برای دسترسی به داده‌های کدورت فراهم می‌کند و اغلب آن را بر حسب NTU (واحدهای کدورت نفلومتری) یا سایر واحدهای مرتبط نمایش می‌دهد.
سنسور کدورت سفارشی: کالیبراسیون و نگهداری
دقت و قابلیت اطمینان یک حسگر کدورت به کالیبراسیون مناسب و نگهداری منظم بستگی دارد.
الف. اهمیت کالیبراسیون:کالیبراسیون تضمین می‌کند که اندازه‌گیری‌های حسگر در طول زمان دقیق باقی بمانند. این کار یک نقطه مرجع ایجاد می‌کند و امکان اندازه‌گیری دقیق کدورت را فراهم می‌کند.
ب. استانداردها و رویه‌های کالیبراسیون:سنسورهای کدورت با استفاده از محلول‌های استاندارد با سطوح کدورت شناخته شده کالیبره می‌شوند. کالیبراسیون منظم تضمین می‌کند که سنسور نتایج ثابت و دقیقی ارائه می‌دهد. مراحل کالیبراسیون ممکن است بسته به توصیه‌های سازنده متفاوت باشد.
ج. الزامات نگهداری:نگهداری منظم شامل تمیز کردن محفظه نوری، بررسی عملکرد منبع نور و تأیید صحت عملکرد حسگر است. نگهداری منظم از انحراف در اندازه‌گیری‌ها جلوگیری کرده و طول عمر حسگر را افزایش می‌دهد.
حسگر کدورت سفارشی: عوامل مؤثر بر اندازه‌گیری کدورت
عوامل متعددی می‌توانند بر اندازه‌گیری کدورت تأثیر بگذارند:
الف. اندازه و ترکیب ذرات:اندازه و ترکیب ذرات معلق در نمونه می‌تواند بر میزان کدورت تأثیر بگذارد. ذرات مختلف، نور را به طور متفاوتی پراکنده می‌کنند، بنابراین درک ویژگی‌های نمونه ضروری است.
ب. دما:تغییرات دما می‌تواند خواص نمونه و حسگر را تغییر دهد و به طور بالقوه بر اندازه‌گیری‌های کدورت تأثیر بگذارد. حسگرها اغلب برای رفع این مشکل، دارای ویژگی‌های جبران دما هستند.
ج. سطوح pH:سطوح بالای pH می‌تواند بر تجمع ذرات و در نتیجه، بر خوانش کدورت تأثیر بگذارد. اطمینان از اینکه pH نمونه در محدوده قابل قبول قرار دارد، برای اندازه‌گیری‌های دقیق بسیار مهم است.
د. جابجایی و آماده‌سازی نمونه:نحوه جمع‌آوری، جابجایی و آماده‌سازی نمونه می‌تواند به طور قابل توجهی بر اندازه‌گیری کدورت تأثیر بگذارد. تکنیک‌های نمونه‌برداری مناسب و آماده‌سازی مداوم نمونه برای نتایج قابل اعتماد ضروری است.
نتیجه‌گیری
حسگر کدورتابزاری ضروری برای ارزیابی کیفیت آب و شرایط محیطی است. درک اصول اندازه‌گیری کدورت و انواع مختلف حسگرهای موجود، دانشمندان، مهندسان و متخصصان محیط زیست را قادر می‌سازد تا در زمینه‌های مربوطه تصمیمات آگاهانه‌ای بگیرند و در نهایت به داشتن سیاره‌ای امن‌تر و سالم‌تر کمک کنند.
زمان ارسال: ۱۹ سپتامبر ۲۰۲۳
