用戶需求分析報告
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項目名稱 |
濁度傳感器需求分析 |
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編 寫 人 |
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目錄
1.概述 2
1.1濁度在水質監測中的意義 2
1.2濁度傳感器的標準 2
2. 濁度傳感器現狀 2
2.1G內外發展現狀 2
2.2幾種測量原理的比較 3
2.3 G內外傳感器 3
2.4 技術要求（無G標） 4
3.具體要求 4
3.1測量原理 4
3.2技術要求 6
3.2技術方案 6
4.可行性分析 7
5.評審意見（包括開發人員、市場營銷人員、總工、總經理） 7
1.概述
1.1濁度在水質監測中的意義
水的濁度是衡量水質良好與否的重要標準，我G是一個水資源匱乏的G家，也是水污染嚴重的G家，每年都有大量的未經處理的污水排入湖泊河流，面對日益嚴峻的水環境形勢，以及人們生活質量要求的提高，人們對水質的要求也相應的提高。因此，在這種情況下，大力提高水質檢測水平，普及水質監測的力度，成為一個刻不容緩的事情。
1.2濁度傳感器的標準
標準有：GB-T 13200-91 水質 濁度的測定
ISO 7027 1999 水質 濁度的測定
2. 濁度傳感器現狀
2.1G內外發展現狀
G外的
濁度儀的研究較早，像HACH、ABB、E+H、WTW、YSI等公司已經開發出了基于不同光源的
濁度儀。如HACH的1900系列和2100系列、WTW的VisoTurb 700IQ、E+H的Turbimax CUS51D等。
G內
濁度儀起步較晚，測量精度還有待提高。上海儀電的WGZ 系列、武漢沃特WT-RCOT在線濁度儀、貝爾分析儀器（大連）BSS-200D及蘇州禹山Y510-A便攜式濁度儀等。
與G外相比較，我G濁度儀存在著精度不高、可靠性和穩定較差問題，智能化、小型化發展較為緩慢。
2.2幾種測量原理的比較
下表對現有的幾種濁度測量原理比較
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類別 |
目視法 |
分光光度法 |
儀器分析法 |
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原理 |
法1 目視比濁法：將渾濁度標準溶液配成標準系列，水樣與標準系列進行目視比濁。
法2 目視比濁儀法：將分別裝有標準渾濁濁度溶液和水樣的比色管置于暗箱中，由檢測者肉眼觀察，判斷而得出讀數。 |
在適當溫度下，硫酸肼與六次甲基四胺聚合，形成白色高分子聚合物，以此作為濁度標準液，在一定條件下與水樣濁度相比較。 |
依據光的散射或透射原理，通過將水樣濁度轉換為光電信號來測出其濁度大小、可分為透射法、散射光、透射光比率法、散射法。 |
影響
因素 |
法1不完全符合Lambert-Beer定律，受觀察者的主觀因素影響。
法2 受檢查者測定時視力、經驗等因素影響，精度較低，重現性差。 |
使用透射光測定，難以準確的反映水樣渾濁的程度。 |
散射法靈敏度高、檢測準確。 |
2.3 G內外傳感器
1）G外廠家的傳感器
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傳感器類型 |
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°散射光和四脈沖光測量
860nmLED 光源 |
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2）G內廠家的傳感器
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傳感器類型 |
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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上海儀電WGZ-2000 |
0 ~2000NTU |
≤±8%（0~200NTU）
≤±8%（0~200NTU） |
鎢鹵素燈 |
2.4 技術要求（無G標）
3.具體要求
為了配合地下水多參數分析儀的傳感器小型化的研發要求而開發。
3.1測量原理
濁度（渾濁度）是表征水樣的光學性質，表示水中懸浮物與膠體物質對光線透過時所產生的阻礙程度。
3.1 水中微粒的光學現象
1透射法
假定待測水樣為均勻介質，當光源發出的強度為Io的入射光通過待測水樣時，由于水樣中懸浮顆粒和雜質的吸收和散射作用，穿過水樣的透射光強度減弱到Ir，減弱程度符合朗伯比爾定律：
Io為入射光強，Ir為透射光強，α為衰減系數，L為光程
3.2 透射法測量原理
2 散射-透射比值法
光通過待測水樣時，同時發生散射和透射作用，通過測量散射光強與透射光強度的比值后可得出水樣的濁度。
3.3 比值法測量原理
3 散射法
特定波長的光束入射水樣時，水樣中的懸浮顆粒使光產生散射，總的散射光強度與水樣的濁度成正比，通過測量經水樣散射后的散射光強度，即可測出水樣的濁度大小。分為垂直散射（90°）、前散射（＜90°）、后散射（＞90°）。
3.4 散射法測量原理
3.2技術要求
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項目 |
技術要求、技術指標 |
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測量原理 |
90°散射法測量原理 |
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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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環境溫度 |
-5℃～+50℃ |
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供電電壓 |
DC5V |
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外觀要求 |
傳感器機械接口為螺紋連接方式，應耐腐蝕 |
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耐壓 |
2.5MPa |
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防護等級 |
IP68 |
3.2技術方案
90°散射法測量原理
3.5 90°散射法測量原理
發光二極管LED是電流型器件，受熱穩定影響，故采用恒流加脈沖供電方式。光電二極管接收到散射光后，會產生電流，由I/V轉換電路進行轉換，并放大濾波處理，再經過ADC轉換，輸入到單片機。經過數據處理計算出濁度值。
4.可行性分析
本項目的技術難點是：
1. 傳感器小型化中的光學結構設計
2. 模擬信號前端處理方式
5.評審意見（包括開發人員、市場營銷人員、總工、總經理）
