AL4200在線色度傳感器的技術(shù)原理和應(yīng)用

一、標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

色度的檢測大致可分為目測法、比色法和吸收光度法，通行標(biāo)準(zhǔn)為ISO7887-2011、GB/T605-2005和HJ1182-2021

1.       《ISO7887-2011 水質(zhì)-色度的測定》

ISO7887-2011規(guī)定了四種檢測方法

1)      方法A：通過肉眼觀察瓶中的水樣來檢測其表觀顏色。這僅能提供初步信息，例如用于現(xiàn)場工作。只能報告表觀顏色

2)      方法B：使用吸收光度法測定水樣的真色，應(yīng)用436nm、525nm和620nm三個波長檢測，適用于原水、飲用水以及低色度的工業(yè)用水。包含一個關(guān)于干擾因素的子條款。

3)      方法C：使用光學(xué)儀器測定水樣的真色，并與在波長λ = 410 納米處的鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度進(jìn)行比較。包含一個關(guān)于干擾因素的子條款

4)      方法D：涉及通過與不同的鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行視覺比較來測定顏色，適用于原水和飲用水。

2.       GB/T605-2005 化學(xué)試劑色度測定通用方法

標(biāo)準(zhǔn)的方法與ISO7887-2011的方法D基本相同

3.       HJ1182-2021 水質(zhì) 色度的測定 稀釋倍數(shù)法

方法實際為目測方法

     綜上所述，適合色度在線檢測的方法是ISO7887-2011中的方法B和方法C，由于方法C與色度標(biāo)準(zhǔn)試劑具有良好的參照性，所以AL4200在線色度傳感器基于ISO7887的方法C設(shè)計

二、在線色度檢測中的干擾因素

色度檢測廣泛應(yīng)用于市政供水、食品加工、污水處理、水環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)，在實際應(yīng)用中，在線色度檢測面臨多個干擾因素導(dǎo)致測量值不準(zhǔn)

1)      濁度影響

實際水樣中總是存在懸浮物、泥沙、顆粒物等小顆粒，造成水體濁度增加。無論采用那個波長檢測色度，濁度都會造成檢測波長的吸收，造成“偽色度"，測量中表現(xiàn)為色度測量值偏高。如果采用410nm的波長檢測色度，對于1cm比色皿，100Hazen的標(biāo)準(zhǔn)液的吸光度約為0.17-0.19，對于1cm比色皿的100NTU福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液的吸光度約為0.20-0.30。兩者相差無幾，因此濁度對色度測量結(jié)果影響非常大。

2)      光源影響

色度檢測儀通常采用LED或氘燈作為光源，產(chǎn)生410nm的波長，然而光源的變化對色度測定的影響不可忽略，一般LED的光強短期穩(wěn)定性在2%-5%,，同比例的會造成色度測量值2·5%的波動。長期使用的條件下，LED的發(fā)光效率會逐步降低，色度測量值會越來越偏離實際值。

三、AL4200在線色度傳感器的優(yōu)點

1.       雙波長消除濁度影響

AL4200在線色度傳感器采用410nm和880nm雙波長進(jìn)行檢測，由于880nm對于黃褐色度幾乎沒有吸收，因此880nm波長可以實時“監(jiān)測"水樣濁度的變化，可以根據(jù)880nm的吸光度對410nm的吸光度進(jìn)行補償，

2.       參比光路消除光源變化的影響

AL4200在線色度傳感器設(shè)計了2路參比光路，410nm和880nm兩個光源被分光后檢測器光強變化，相當(dāng)于兩路光源被實時監(jiān)測，光源光強變大，則算法減小吸光度，光源光強變小，則增加吸光度

3.       光強調(diào)制技術(shù)，自動消除背景光影響

4.       機械電刷定期自動清潔光學(xué)窗口片

5.       出廠預(yù)校準(zhǔn)，用戶可隨時恢復(fù)出廠校準(zhǔn)參數(shù)

6.       傳感器接口具有錯接和反接保護功能

四、AL4200在線色度傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域

 AL4200色度水質(zhì)感器按照ISO7887:2011方法C設(shè)計，通過測定410nm波段的光譜吸收來測定色度。同時為了抵消水樣中濁度（懸浮物）影響，同時檢測了880nm波段的光譜吸收，從而確保測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定且使用壽命長。AL4200色度水質(zhì)感器可用于多種介質(zhì)，因為它提供多種光程選擇，并有不銹鋼和鈦材質(zhì)可選。

一、ISO7887:2011中關(guān)于色度檢測方法的規(guī)定

ISO7887:20111規(guī)定了A、B、C和D四種方法

1、 方法A：將水樣置于玻璃瓶中，直接觀察其顏色，觀測水樣的表觀色。該方法只只能提供初步信息，常用于現(xiàn)場勘查，報告結(jié)果時注明為“表觀色"

2、 方法B：使用分光光度計或濾光光度計，在 436 nm、525 nm 和 620 nm 三個波長處測定吸光度。適用于原水、飲用水及低色度工業(yè)用水。如果水樣色調(diào)與標(biāo)準(zhǔn)溶液不符，推薦使用此方法。

3、 方法C：使用光學(xué)儀器，在 410 nm 單一波長處測定吸光度，并與六氯鉑酸鹽標(biāo)準(zhǔn)濃度關(guān)聯(lián)。該方法測定水樣的正式色，其測定結(jié)果與鉑鈷比色法（Pt-Co單位）結(jié)果一致

4、 方法D：視覺比較法，用肉眼將過濾后的水樣與一系列六氯鉑酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行比色。此方法與《水質(zhì) 色度的測定 稀釋倍數(shù)法》（HJ 1182）一致。

二、AL4200色度水質(zhì)感器的檢測波長

傳感器的檢測波長與ISO7887:2011的方法C一致，選擇了410nm作為檢測波長，選擇此波長有兩個原因

1、傳統(tǒng)鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)方法（Pt-Co/Hazen單位）保持統(tǒng)一和可比性：通過采用特定的單波長410 nm，能夠?qū)⑺畼釉诖瞬ㄩL下的吸光度，通過計算與六氯鉑酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度關(guān)聯(lián)起來，從而直接得到以mg/L Pt（即度，Hazen單位）為單位的色度值。

  2、考慮自然水體的顏色特點：天然水中常見的呈黃色調(diào)的腐殖酸等有機物，因此天然水體的顏色通常呈黃色或黃褐色。在可見光光譜中，黃色對應(yīng)的互補色是紫色/藍(lán)色光。410 nm處于可見光范圍的紫光邊緣，天然水中的黃色物質(zhì)對這一波段的光有較強的吸收。因此，在此波長下測定吸光度，能夠靈敏地反映水體黃色的深淺程度。

三、 AL4200色度水質(zhì)傳感器的校正波長

傳感器采用880nm作為校正波長，用于抵消濁度（懸浮物）對測量結(jié)果的影響。由于880nm對黃綠色調(diào)的水體幾乎沒有吸收。因此在有懸浮物的水樣中，410nm由于色度而產(chǎn)生的真實吸收可以表示為：

A410nm= A410nm色度+A410nm懸浮物

A880nm = A880nm懸浮物

只需測定A880nm懸浮物和A410nm懸浮物的比例，記作α，則

A410nm色度 = A410nm – α* A880nm

四、 AL4200色度水質(zhì)傳感器的參比光路的作用

    所有光源（如LED或氙燈）都會隨時間推移、溫度變化或受電壓波動影響，其發(fā)光強度發(fā)生漂移，這種漂移若不被校正，會被傳感器誤判為水樣色度的變化。參比光路就像一個“實時校準(zhǔn)器"，它持續(xù)監(jiān)測光源的原始強度，使儀器能通過測量光路與參比光路信號的比值來計算吸光度，從而有效抵消光源波動帶來的誤差?？傊?/span>采用參比光路的色度水質(zhì)傳感器使得傳感能夠長期保持重復(fù)性和低漂移，大大減少了運維工作量

五、色度在線水質(zhì)傳感器的 應(yīng)用領(lǐng)域

1、 供水系統(tǒng)中的色度在線檢測

  部署于自來水廠的進(jìn)水口、沉淀池、過濾池及出廠水口，實時監(jiān)測源水色度，可預(yù)警藻類爆發(fā)或暴雨引起的有機物污染；監(jiān)測過程水色度，則用于指導(dǎo)混凝劑、活性炭等藥劑的精準(zhǔn)投加，確保出廠水色度達(dá)標(biāo)

2、 市政污水處理中的色度在線監(jiān)測

  在進(jìn)水口實時監(jiān)測色度變化。當(dāng)色度突然異常升高時，系統(tǒng)可快速報警，提示可能存在工業(yè)廢水偷排或異常污染物沖擊，為工藝調(diào)整爭取寶貴時間

3、 工業(yè)廢水與過程控制中的色度檢測。

  在出水口進(jìn)行24小時連續(xù)監(jiān)測，確保排放水質(zhì)符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)（如《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》），避免因色度超標(biāo)導(dǎo)致的罰款和環(huán)保風(fēng)險

4、 環(huán)境保護的色度檢測

  色度是評估水體富營養(yǎng)化（藻類色素）和溶解性有機物輸入（腐殖酸導(dǎo)致的黃色）的重要指標(biāo)，在飲用水源地或重要水體部署傳感器，一旦發(fā)生突發(fā)性污染事件，可提前發(fā)現(xiàn)色度異常，為應(yīng)急響應(yīng)和處置提供決策依據(jù)