一种超低量程浊度传感器设计与实现.pdf

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1、116传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第8期DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)08-0116-03一种超低量程浊度传感器设计与实现胡晓力，余名，莫斌，唐云建(重庆市科学技术研究院，重庆401123)摘要：针对饮用水浊度检测，设计了一种超低量程浊度传感器。该浊度传感器采用独特结构环形的光电转换器，极大程度增加了信噪比。同时对光源镜片温度进行控制，消除了透光镜片起雾与光源不稳定引起的检测误差，进一步保证了浊度检测的准确性。最后，采用卡尔曼滤波算法对采集数据进行处理，消除高斯噪声对传感器的

2、影响。关键词：超低量程浊度检测；在线监测；卡尔曼滤波中图分类号：TH744文献标识码：B文章编号：1000--0787(2014)08-0116-03DesignandrealizationofanultralowrangeturbiditysensorHUXiao—li，YUMing，MOBin，TANGYun-jian(ChongqingAcademyofScience&Technology，Chongqing401123，China)Abstract：Fordetectingturbidityofdrinkingwater，designanultralowrangeturbid

3、itysensor．Theturbiditysensoradoptsuniqueringstructureofphotoelectricconve~er，significantlyincreasesignal—to—noiseratio．Atthesametime，controltemperatureoflightlens，eliminatedetectionelTorcausedbyfogandinstabilityoflightsource，ensureaccuracyofturbiditydetection．Finally，eliminateeffectofGaussianno

4、iseonsensorbyadoptingKalmanfilteringalgorithmtoprocessacquireddatas．Keywords：ultralowrangeturbiditydetection；Oil—linemonitoring；Kalmanfiltering0引言滤波算法对浊度值进行处理，消除高斯噪声对浊度传感器浊度是水体光学性质的一种特征参数，它不但是衡量的影响，更进一步提高了浊度传感器检测的准确性。水质良好程度的重要指标之一，也是考核水处理效果的重1传感器结构设计要依据，因此，对水体浊度的在线检测具有非常重要的现实传感器的结构如图l所示，浊度传感器由上

5、部壳体、下意义。部壳体、检测控制集成电路、光源和光电转换器件等组成。浊度分析的方式可分为：透射方式、散射方式，散射方检测控制集成电路采用单片机、嵌入式芯片等微处理器为式与透射方式相比，在低浊度测量时具有灵敏度高、检测下核心的集成电路，用于对浊度检测过程进行控制和数据采限低的优点。目前针对水体的浊度检测主要采用散射集并处理输出浊度检测结果；光源采用的是激光二极管，激法进行检测。文献[3]公开了一种利用散射法进行浊度检光二极管向下射出光速的方向与水通道管的中轴线在同一测的浊度传感器，由于结构设计的原因，该浊度传感器的检直线，这样使得光束被水体散射后在水通道管侧壁各方向测性能会受到外界因素

6、的干扰较大，降低了检测精度与可的散射光强度均衡，减少散射光检测的误差；光电转换器件靠性。文献[4]设计了散射式水下在线浊度传感器，该传为环形，如图所示，光电转换器件由数个光电转换器单体感器具有水下在线测量、浊度标定、数据存储等功能，具有串接形成环形，这使得环形的光电转换器件可以360。地采较高的精度，但未考虑天气因素造成光源部分出现雾状的集水体的散射光，最大限度增加了对散射光的有效接收量，情况。针对上述浊度传感器存在的问题，本文提出了一种提高了信噪比。本浊度传感器采用了独特的结构设计，光超低量程浊度传感器，在光源部分增加了加热片，将光源部源和透光通孔设置于上部壳体内，作为水体浊度检测

7、区域分的镜片维持在一个恒定的温度，克服了光源部分出现雾的水通道管设置于下部壳体内，上部壳体与下部壳体之间状的情况，提高了浊度传感器检测的准确性，并采用卡尔曼具有一横向贯通的凹陷空腔，该凹陷空腔使得上部壳体和收稿日期：2014-01-06基金项目：重庆市科技攻关计划资助项目(CSTC2012GG—SFGC40002)；重庆市科研院所创新能力建设计划资助项目(CSTC2012PTKYYS40002)第8期胡晓力，等：一种超低量程浊度传感器设计与实现117下部壳