用户需求分析报告
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项目名称 |
浊度传感器需求分析 |
项目编号 |
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编 写 人 |
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日 期 |
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目录
1.概述 2
1.1浊度在水质监测中的意义 2
1.2浊度传感器的标准 2
2. 浊度传感器现状 2
2.1G内外发展现状 2
2.2几种测量原理的比较 3
2.3 G内外传感器 3
2.4 技术要求（无G标） 4
3.具体要求 4
3.1测量原理 4
3.2技术要求 6
3.2技术方案 6
4.可行性分析 7
5.评审意见（包括开发人员、市场营销人员、总工、总经理） 7
1.概述
1.1浊度在水质监测中的意义
水的浊度是衡量水质良好与否的重要标准，我G是一个水资源匮乏的G家，也是水污染严重的G家，每年都有大量的未经处理的污水排入湖泊河流，面对日益严峻的水环境形势，以及人们生活质量要求的提高，人们对水质的要求也相应的提高。因此，在这种情况下，大力提高水质检测水平，普及水质监测的力度，成为一个刻不容缓的事情。
1.2浊度传感器的标准
标准有：GB-T 13200-91 水质 浊度的测定
ISO 7027 1999 水质 浊度的测定
2. 浊度传感器现状
2.1G内外发展现状
G外的
浊度仪的研究较早，像HACH、ABB、E+H、WTW、YSI等公司已经开发出了基于不同光源的
浊度仪。如HACH的1900系列和2100系列、WTW的VisoTurb 700IQ、E+H的Turbimax CUS51D等。
G内
浊度仪起步较晚，测量精度还有待提高。上海仪电的WGZ 系列、武汉沃特WT-RCOT在线浊度仪、贝尔分析仪器（大连）BSS-200D及苏州禹山Y510-A便携式浊度仪等。
与G外相比较，我G浊度仪存在着精度不高、可靠性和稳定较差问题，智能化、小型化发展较为缓慢。
2.2几种测量原理的比较
下表对现有的几种浊度测量原理比较
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类别 |
目视法 |
分光光度法 |
仪器分析法 |
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原理 |
法1 目视比浊法：将浑浊度标准溶液配成标准系列，水样与标准系列进行目视比浊。
法2 目视比浊仪法：将分别装有标准浑浊浊度溶液和水样的比色管置于暗箱中，由检测者肉眼观察，判断而得出读数。 |
在适当温度下，硫酸肼与六次甲基四胺聚合，形成白色高分子聚合物，以此作为浊度标准液，在一定条件下与水样浊度相比较。 |
依据光的散射或透射原理，通过将水样浊度转换为光电信号来测出其浊度大小、可分为透射法、散射光、透射光比率法、散射法。 |
影响
因素 |
法1不完全符合Lambert-Beer定律，受观察者的主观因素影响。
法2 受检查者测定时视力、经验等因素影响，精度较低，重现性差。 |
使用透射光测定，难以准确的反映水样浑浊的程度。 |
散射法灵敏度高、检测准确。 |
2.3 G内外传感器
1）G外厂家的传感器
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传感器类型 |
量程 |
精度 |
原理 |
HACH
SOLITAXTM sc |
0.001~4000NTU |
＜1 %或±0.001NTU
取大者 |
90°散射法
880nmLED 光源 |
WTW
VisoTurb 700IQ |
0.05~4000FNU |
±1% |
90°散射法
860nmLED 光源 |
E+H
Turbimax CUS51D |
0.001~4000FNU |
2%或0.1FNU
取大者 |
90°、135°散射光和四脉冲光测量
860nmLED 光源 |
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2）G内厂家的传感器
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传感器类型 |
量程 |
精度 |
原理 |
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沃特WT-RCOT |
0.1 ~2000NTU |
3% |
散射法
810nmLED光源 |
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禹山Y510-A |
0.1 ~3000NTU |
＜5%或0.3NTU |
90°散射法
LED光源 |
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上海仪电WGZ-2000 |
0 ~2000NTU |
≤±8%（0~200NTU）
≤±8%（0~200NTU） |
钨卤素灯 |
2.4 技术要求（无G标）
3.具体要求
为了配合地下水多参数分析仪的传感器小型化的研发要求而开发。
3.1测量原理
浊度（浑浊度）是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过时所产生的阻碍程度。
3.1 水中微粒的光学现象
1透射法
假定待测水样为均匀介质，当光源发出的强度为Io的入射光通过待测水样时，由于水样中悬浮颗粒和杂质的吸收和散射作用，穿过水样的透射光强度减弱到Ir，减弱程度符合朗伯比尔定律：
Io为入射光强，Ir为透射光强，α为衰减系数，L为光程
3.2 透射法测量原理
2 散射-透射比值法
光通过待测水样时，同时发生散射和透射作用，通过测量散射光强与透射光强度的比值后可得出水样的浊度。
3.3 比值法测量原理
3 散射法
特定波长的光束入射水样时，水样中的悬浮颗粒使光产生散射，总的散射光强度与水样的浊度成正比，通过测量经水样散射后的散射光强度，即可测出水样的浊度大小。分为垂直散射（90°）、前散射（＜90°）、后散射（＞90°）。
3.4 散射法测量原理
3.2技术要求
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项目 |
技术要求、技术指标 |
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测量原理 |
90°散射法测量原理 |
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量程 |
0~3000NTU |
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精度 |
1%100NTU；
3% 100~400NTU；
5%400~3000NTU |
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环境温度 |
-5℃～+50℃ |
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供电电压 |
DC5V |
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外观要求 |
传感器机械接口为螺纹连接方式，应耐腐蚀 |
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耐压 |
2.5MPa |
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防护等级 |
IP68 |
3.2技术方案
90°散射法测量原理
3.5 90°散射法测量原理
发光二极管LED是电流型器件，受热稳定影响，故采用恒流加脉冲供电方式。光电二极管接收到散射光后，会产生电流，由I/V转换电路进行转换，并放大滤波处理，再经过ADC转换，输入到单片机。经过数据处理计算出浊度值。
4.可行性分析
本项目的技术难点是：
1. 传感器小型化中的光学结构设计
2. 模拟信号前端处理方式
5.评审意见（包括开发人员、市场营销人员、总工、总经理）
