Principe de fonctionnement et applications des capteurs de turbidité

Principe de fonctionnement et applications des capteurs de turbidité

Introduction

La turbidité est un indicateur clé pour mesurer la concentration de particules en suspension dans l'eau, largement utilisé dans la surveillance de la qualité de l'eau, le contrôle des processus industriels, les sciences environnementales et les appareils ménagers (comme les machines à laver). Les capteurs de turbidité mesurent les caractéristiques de diffusion ou de transmission de la lumière à travers l'eau pour fournir des données précises sur la turbidité. Cet article détaille le principe de fonctionnement, la conception structurelle, les méthodes de traitement des signaux, ainsi que les caractéristiques et considérations des capteurs de turbidité dans les applications pratiques.

Principe de base des capteurs de turbidité

Les capteurs de turbidité reposent principalement sur des principes optiques pour évaluer la turbidité de l'eau en mesurant les caractéristiques de diffusion ou de transmission de la lumière. Les particules en suspension dans l'eau (comme le limon, les micro-organismes, la matière organique, etc.) diffusent ou absorbent la lumière, ce qui entraîne une diminution de l'intensité de la lumière transmise ou une augmentation de l'intensité de la lumière diffusée. Le capteur de turbidité utilise cette propriété pour convertir le signal lumineux en signal électrique, permettant ainsi de quantifier la turbidité de l'eau.

Capteurs de turbidité Principe de fonctionnement

1. Émission de lumière

   Les capteurs de turbidité utilisent généralement des sources de lumière infrarouge (comme les tubes infrarouges IR958) pour émettre de la lumière à des longueurs d'onde spécifiques (généralement 850-950 nm, lumière proche infrarouge). La lumière infrarouge a un fort pouvoir de pénétration, convient à différentes conditions de qualité de l'eau et réduit les interférences de la lumière visible (comme la couleur de l'eau).

2. Propagation de la lumière dans l'eau

   Lorsque la lumière traverse l'eau, les particules en suspension provoquent une diffusion ou une absorption de la lumière. Plus la turbidité de l'eau est élevée, plus l'intensité de la lumière transmise est faible et plus l'intensité de la lumière diffusée est élevée. Le capteur de turbidité détecte l'intensité de la lumière transmise ou diffusée pour déterminer la turbidité de l'eau.

3. Réception et conversion du signal lumineux

   Le récepteur de lumière (généralement un élément photosensible, comme une photodiode PT958) reçoit la lumière transmise ou diffusée et convertit son intensité en un signal de courant électrique correspondant. Plus la lumière transmise est forte, plus le courant généré est important ; plus la lumière transmise est faible, plus le courant est faible.

4. Traitement du signal

   Le signal de courant électrique généré par le récepteur de lumière est converti en un signal de tension (généralement 0-5 V) via une résistance (comme R1), puis échantillonné par un convertisseur analogique-numérique (convertisseur A/D). Le microcontrôleur (MCU) traite les données échantillonnées et, en fonction de courbes d'étalonnage prédéfinies ou de données empiriques, calcule la valeur de turbidité de l'eau (généralement en NTU, unités de turbidité néphélométrique).

Applications des capteurs de turbidité

1. Appareils ménagers

   Dans les machines à laver intelligentes, les capteurs de turbidité comparent la turbidité de l'eau au début et à la fin du cycle de lavage pour déterminer le niveau de saleté des vêtements, ajustant dynamiquement la durée de lavage et les cycles de rinçage pour une efficacité énergétique et hydrique. Par exemple, les contrôleurs de machines à laver optimisent les cycles de lavage en utilisant les données de turbidité pour améliorer l'efficacité du lavage.

2. Surveillance de la qualité de l'eau

   - Traitement de l'eau potable : Surveille la turbidité des sources d'eau ou de l'eau traitée pour garantir la conformité aux normes de l'eau potable (par exemple, l'OMS recommande une turbidité<1 NTU).

   - Traitement des eaux usées : Surveillance en temps réel de la turbidité des eaux usées pour optimiser le dosage des floculants et les processus de sédimentation.

   - Surveillance environnementale : Évalue la concentration de particules en suspension dans les rivières, les lacs ou les océans pour analyser les niveaux de pollution de l'eau.

3. Contrôle des processus industriels

   Dans des industries telles que l'agroalimentaire, la pharmacie et la papeterie, les capteurs de turbidité surveillent la clarté des liquides pendant les processus de production pour garantir la qualité des produits.

4. Agriculture et aquaculture

   Surveille la turbidité de l'eau d'irrigation ou d'aquaculture pour empêcher les particules en suspension d'affecter la croissance des cultures ou la santé des organismes aquatiques.

Conclusion

Les capteurs de turbidité utilisent des principes optiques pour mesurer précisément la concentration de particules en suspension dans l'eau. Leur conception à double trajet, la compensation de température et les technologies de réduction du bruit garantissent une haute sensibilité et une stabilité à long terme. Les capteurs de turbidité jouent un rôle important dans les appareils ménagers, la surveillance de la qualité de l'eau et le contrôle industriel. Avec une sélection et un entretien appropriés, les capteurs de turbidité peuvent fournir un soutien fiable pour l'analyse de la qualité de l'eau et l'optimisation des processus. À l'avenir, avec les avancées technologiques, les capteurs de turbidité montreront un plus grand potentiel dans les applications intelligentes et multifonctionnelles.

Fiche technique du capteur de qualité de l'eau à turbidité en ligne NBL-ZS-206

Capteur de qualité de l'eau à turbidité en ligne NBL-ZS-206.pdf