基于正交相敏解调的浊度传感器设计及性能研究

针对传统非调制浊度检测技术在低浊度检测中存在最低检出性能较差和精度较低的问题,提出一种基于正交相敏解调的浊度检测技术。基于浊度检测原理,分析水体中散射光的传播机理,建立了浊度与散射光强的响应特性关系;为实现微弱光电信号提取,采用一种由双通道模拟开关构成的正交相敏解调电路,详细推导正交相敏解调原理的选频鉴相特性,通过信号频谱选定和相位偏差影响修正,实现了非同频非同相噪声抑制,进而提高该系统的信噪比;研制一款浊度传感器,搭建了相应的测试装置,并对该传感器性能进行评估。实验结果表明,在0~5 NTU测量范围内,该浊度传感器具有良好的线性度、准确性和稳定性,最低检出限可达0.0049 NTU。该方法大大提高了最低检出性能和测量精度,并且从方法上避免了在低信噪比时直流漂移噪声和宽带噪声对浊度测量的影响。