1. 研究目的与意义及国内外研究现状

水的浊度描述了水体内还有杂质的多少，是衡量水质良好与否的重要标准。浊度仪，顾名思义，即是测量浊度值的仪器。水浊度的测量涉及人们生活的各方面，从农业、工业、到环境监测等各行业都涉及到浊度的测量。在河口海岸地区工作人员利用浊度仪对水体泥沙含量的测量来了解河流的泥沙流失情况，还通过测量河流、湖泊等水体中的浮游微生物、有机物和其它污染物的测量来确定水体的染程度；在酿造工业上，啤酒在进行麦芽汁处理的各个阶段，以及其澄清阶段，为保证产品的质量，都需要利用浊度仪测量浊度。总之，浊度测量无论是在日常生活还是工业生产方面都十分的重要。因此，浊度的测量技术需要不断的加强。

目前市场上常有的浊度仪一般是基于散射和透射的两种方法，传统方法由于液体中多颗粒的多次散射等问题的影响，测量浊度的量程常常受到了巨大的限制。

在这样的背景下，设计一种快速、在线的、宽量程的浊度测量装置的现实意义以及市场价值便显得尤为巨大。本设计将光学方法与现代微控制器技术相结合，采用表面散射的方法，利用偏振光源，设计出测量量程宽，抗干扰能力强的光电浊度仪。

国内外研究现状

我国从80年代开始研制和生产光电浊度仪。由于光源和传感器技术较落后，所以与国外浊度仪相比，技术性能差距非常大，加之电子控制线路部分也不先进，长时间以来，浊度仪在分析仪器中几乎是个空白点，长期依赖进口。进入 90 年代后，在消化吸收国外先进技术的基础上，不断进行改进创新，所推出的一些浊度仪虽然没有进口仪器先进，但可以在一般工况中使用、总算填补了我国浊度仪的空白。我国的科研工作者宋启敏等人在90散射法的基础上从理论上证明了前向、后向散射法可以有效的扩大测量量程。随着电子线路水平的增长以及先进光源的问世，光电检测的方法得到了进一步的改进，例如双光源探测法减小误差（张根宝1998，刘畅 2007）、激光光源代替钨灯提高光源效率和使用寿命等。现阶段，一些掌握先进浊度探测技术的公司以及研究机构，开始采用表面散射以及动态光散射等新型探测方式来测量浊度的大小。

2. 研究的基本内容

3.1浊度测量方法的选择

本设计研究了一种采用偏振光的方法，通过水体的90散射光的强度大小，来反演出水体浊度的相关大小。结合数字电路以及模拟电路的知识，设计相关的电路，从而实现浊度大小的在线测量。

3.2浊度仪硬件电路以及光路设计

3. 实施方案、进度安排及预期效果

4.1实施方案

本设计以偏振光米氏散射定理为理论基础，研究了各种浊度测量方法，从原理上分别对散射、透射、积分球方法进行了分析，确定了90散射法的测量方式，扩大了浊度传感器测量范围。在进行浊度测量时，背景光的干扰会影响到整个测量系统的准确性，针对背景光干扰的特点，偏振光源的方式，可以基本消除不具有偏振性的背景光的干扰，提高测量精确性。对于光源抖动对浊度测量的影响，采用了散射光与参考光比值法，消除光源对浊度测量的影响。完成测量系统之后，要对测量数据进行线性回归分析，验证浊度传感器的性能。

4.2进度安排

起讫日期	工作内容
2015.12~2016.1	设计能够完成浊度测量的光路测量光路、从米散射理论的角度分析实验的可行性。
2016.2~2016.3	信号处理以及驱动电路设计、各类芯片的选型、光源信号处理等各个模块的调试工作
2016.3~2016.4	结合前面的理论分析以及光路设计组装浊度仪并进行测量实验，得到最终的数据、结合实验以及整体设计完成论文的撰写。
2016.4~2016.5	结合实验中的问题以及误差进行分析，局部修改设计对于论文进行进一步的完善工作。

4.3预期效果

预期能够完成水浊度的在线测量，测量范围在0-400NTU，仪器误差较小于5%FS，响应时间小于1s，抗干扰能力强。

4. 参考文献

[1]王亚伟.光散射理论及其应用技术[m].科学出版社北京.2013:1-65.

[2]洪治,陆祖康,叶子.表面散射浊度测量研究[j].仪器仪表学报.2000,21(4)：351-353.

[3]dag hongve, gunvor akesson. comparison of nephelometeric turbidity measurement using wavelengths 400-600 and860nm.waterreseach,1998, 32(10): 3134-3145.