CN116448721A - 一种带压下浊度传感器的标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带压下浊度传感器的标定方法，通过静态标定建立标准溶液的实际浊度值与浊度传感器输出电压之间的映射关系，以及得到该传感器的灵敏度；然后，在压力和流量可调的模拟测试装置中使用浊度标准溶液模拟管道内水流，建立浊度标准液的实际浊度值与带压流动条件下浊度测量值的线性关系，以线性关系斜率得到浊度传感器灵敏度修正系数；将浊度传感器安装于带压管道中，将实际浊度值与浊度测量值进行比较得到差值，为偏移量，最终得到贴合实际带压管道的浊度测量值。本发明在静态标定基础上，引入浊度传感器灵敏度修正系数和偏移量，实现带压管道浊度值的准确测量。

Description

一种带压下浊度传感器的标定方法

技术领域

本发明属于带压管道中浊度测量技术领域，特别涉及一种带压下浊度传感器的标定方法。

背景技术

浊度是衡量饮用水水质优劣的重要指标之一，也是监控工业水处理安全的重要依据之一。目前常采用基于90°散射光原理的浊度传感器进行浊度在线连续监测。浊度传感器在投入使用前，由于浊度传感器输出电压与标准溶液的浊度值之间存在映射关系，因此可以通过浊度标准溶液对浊度传感器进行标定，确保其准确测量。浊度传感器在使用一段时间后，由于光学测量表面附着污物及浊度传感器本身性能漂移等因素会引起浊度传感器测量结果发生变化，与真实浊度值产生一定的偏差，因此浊度传感器每隔数月也需要重新进行标定，以确保其准确测量。

目前浊度传感器的标定方法大多为静态标定，即浊度传感器在静置的浊度标准液中完成标定工作。但这种方法并不适用于带压安装使用的浊度传感器，因为在静态条件下完成标定的浊度传感器安装至带压管道后，受水流速、水压等测量环境改变的影响，导致在静态标定条件下建立的电压信号值与水样浊度值的映射关系发现偏移，进而造成浊度在线监测的输出值与真实值存在一定偏差。因此需要优化带压下浊度传感器的标定方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的第一个目的在于提供一种带压下浊度传感器的标定方法,可以对带压条件下使用的浊度传感器进行标定，引入灵敏度修正系数和偏移量，解决因测量环境与静态标定环境不一致，而导致的浊度传感器测量结果偏差的问题，能够有效提高浊度传感器应用于带压环境下测量数据的准确度。

本发明的目的第二个目的在于提供一种压力和流量可调的模拟测试装置，能够用于浊度标准溶液模拟水介质在带压管道内流动状态，能够通过使用标准浊度液对带压流动下的浊度传感器进行标定。

实现本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案达到：

一种带压下浊度传感器的标定方法，包括步骤：

将浊度传感器置于静态浊度标准溶液中，建立浊度标准溶液的浊度值FTU与浊度传感器电压值V_静之间的映射关系，并得到静态条件下所述浊度传感器的灵敏度A_静，完成静态标定；

将静态标定后的浊度传感器置于实际浊度值为FTU₁₁的浊度标准液中，得到浊度测量值FTU_测1，将浊度标准液的实际浊度值FTU₁与浊度测量值FTU_测1进行比较得到差值△FTU₁；

对比差值△FTU₁与本领域常规设定的阈值，判断是否需要重复进行静态标定，直至静态标定合格；

将静态标定合格的浊度传感器放置于带压流动的实际浊度值为FTU_n的不同浊度标准溶液中，建立浊度标准液的实际浊度值FTU_n与带压流动条件下浊度测量值FTU_测n之间的线性关系式；以所述线性关系式中的斜率a为灵敏度修正系数；修正后的灵敏度为A_修正＝aA_静；

将静态标定合格的浊度传感器安装于带压管道中，根据浊度传感器电压值V_动1和灵敏度A_修正计算得到浊度测量值FTU_测动1，将带压管道中实际浊度值FTU_动1与浊度测量值FTU_测动1进行比较得到差值△FTU_动1，△FTU_动1即为偏移量补偿值；

静态标定合格的浊度传感器安装于带压管道中，再次测得浊度传感器电压值V_动2，并根据灵敏度修正系数A_修正及偏移量补偿值△FTU_动1，得到浊度传感器输出的浊度测量值FTU_测动2，将实际浊度值FTU_动2与浊度测量值FTU_测动2进行比较得到差值△FTU_动2；

对比差值△FTU_动2与本领域常规设定的阈值，判断是否需要重新进行偏移量补偿，直至偏移量补偿合格，待偏移量补偿合格后完成带压下浊度传感器的标定及现场安装。

进一步的，静态标定中，浊度测量值FTU_测1是根据浊度传感器电压值V_静1和灵敏度A_静计算得到；FTU_测1＝A_静·V_静1。

进一步的，所述静态标定采用两点标定，分别采用低浓度的浊度标准液，确定浊度标准液的标准浊度值与浊度传感器电压值之间的对应关系，完成低浊度点的标定；测量高浓度的浊度标准液，确定浊度标准液的标准浊度值与浊度传感器电压值之间的对应关系，完成高浊度点的标定；所述浊度传感器的灵敏度A_静为高浓度标定点和低浓度标定点通过最小二乘法拟合曲线得到的斜率。

进一步的，所述低浊度点标定所用浊度标准液的浊度值尽可能接近0NTU，所述高浊度点标定所用浊度标准液的浊度值尽可能接近所述浊度传感器的满量程工作点浓度；优选的，所述高浓度的浊度标准液的实际浊度值为所述浊度传感器的满量程工作点80％时的浓度。

进一步的，浊度标准液的浊度值FTU_n至少包括静态标定中的低浊度点标定使用的浊度标准液和高浊度点标定时使用的浊度标准液的浊度值。

进一步的，在静态标定前，还包括对浊度传感器进行清洗。

进一步的，在对浊度传感器进行清洁之前，还包括使用标准浊度仪器对管道内水样进行检测并与浊度传感器的检测结果进行对比。

进一步的，在对浊度传感器进行清洁之后，还包括使用浊度传感器对浊度标准溶液进行测量并与浊度标准溶液的实际浊度值进行对比的步骤。

进一步的，将静态标定合格的浊度传感器放置于带压流动的实际浊度值为FTU_n的不同浊度标准溶液中，所述带压流动为浊度标准液模拟饮用水在供水管网内动态流动。

进一步的，所述浊度标准液为福尔马肼浊度标准液；所述静态标定在避光条件下测量。

实现本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案达到：

一种压力和流量可调的模拟测试装置，所述一种压力和流量可调的模拟测试装置用于浊度标准溶液模拟水介质在带压管道内流动状态；

所述模拟测试装置包括依次相连的储液箱、循环水泵、浊度测量口、流量计，其中储液箱上设有出水口和进水口，进水口位于储液箱下部，与所述循环水泵相连，出水口位于储液箱上部，与流量计相连。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明的一种带压下浊度传感器的标定方法，在已有浊度传感器静态标定基础上，通过引入浊度传感器灵敏度修正系数和偏移量补偿值，消除了测量环境改变对浊度传感器测量结果造成的影响，能够有效提高浊度传感器应用于带压流动环境下测量数据的准确度。

2、本发明通过压力和流量可调的模拟测试装置能够改变模拟测试装置工况条件，得到不同条件下的浊度传感器灵敏度修正系数，在浊度传感器静态标定后灵敏度系数相同的前提下，可针对不同工况的带压管道使用不同的灵敏度修正系数，扩大了浊度传感器的应用场景，从而有效提升浊度传感器在不同安装环境下的匹配度。

3、本发明通过引入浊度传感器灵敏度修正系数和偏移量补偿值，不改变静态条件下确定的灵敏度系数。使得在现场维护时，不用重新通过模拟测试装置，根据静态比对结果即可以判断传感器灵敏度系数是否发生偏移，进而通过浊度传感器静态标定恢复准确测量。提高了浊度传感器后期维护的操作灵活度。

附图说明

图1为一带压下浊度传感器标定流程框图。

图2为一实施例的安装于供水管网的浊度传感器维护标定流程框图。

图3为一种压力流量可调的模拟测试装置的示意图；

其中，1、水箱；2、进水口；3、水管；4、循环水泵；5、浊度测量口；6、浊度传感器；7、转子流量计；8、出水口。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。

现有的带压下浊度传感器标定方法，一般是在静态条件下建立标准溶液的浊度值与浊度传感器输出电压之间的映射关系后，直接用于带压流动条件下测量，这就会使得从静态到带压流动状态的测量环境的改变，从而影响浊度传感器应用于带压管网在线测量时的数据准确度。因此本发明提供一种带压下浊度传感器的标定方法，能够消除测量环境改变对浊度传感器测量结果造成的影响，有效提高浊度传感器应用于带压流动环境下测量数据的准确度，并且有效提升浊度传感器在不同安装环境下的匹配度，也降低了浊度传感器后期维护的操作难度。如图1所示，一种带压下浊度传感器的标定方法，包括步骤：

将浊度传感器置于静态浊度标准溶液中，建立浊度标准溶液的浊度值FTU与浊度传感器电压值V_静之间的映射关系，并得到静态条件下所述浊度传感器的灵敏度A_静，完成静态标定；

将静态标定后的浊度传感器置于实际浊度值为FTU₁₁的浊度标准液中，得到浊度测量值FTU_测1，将浊度标准液的实际浊度值FTU₁与浊度测量值FTU_测1进行比较得到差值△FTU₁；

对比差值△FTU₁与本领域常规设定的阈值，判断是否需要重复进行静态标定，直至静态标定合格；

将静态标定合格的浊度传感器放置于带压流动的实际浊度值为FTU_n的不同浊度标准溶液中，建立浊度标准液的实际浊度值FTU_n与带压流动条件下浊度测量值FTU_测n之间的线性关系式；以所述线性关系式中的斜率a为灵敏度修正系数；修正后的灵敏度为A_修正＝aA_静；

将静态标定合格的浊度传感器安装于带压管道中，根据浊度传感器电压值V_动1和灵敏度A_修正计算得到浊度测量值FTU_测动1，将带压管道中实际浊度值FTU_动1与浊度测量值FTU_测动1进行比较得到差值△FTU_动1，△FTU_动1即为偏移量补偿值；

静态标定合格的浊度传感器安装于带压管道中，再次测得浊度传感器电压值V_动2，并根据灵敏度修正系数A_修正及偏移量补偿值△FTU_动1，得到浊度传感器输出的浊度测量值FTU_测动2，将实际浊度值FTU_动2与浊度测量值FTU_测动2进行比较得到差值△FTU_动2；

对比差值△FTU_动2与本领域常规设定的阈值，判断是否需要重新进行偏移量补偿，直至偏移量补偿合格，待偏移量补偿合格后完成带压下浊度传感器的标定及现场安装。

该标定方法在已有浊度传感器静态标定基础上，通过引入浊度传感器灵敏度修正系数和偏移量，消除了测量环境改变对浊度传感器测量结果造成的影响，实现带压管道中浊度值的准确测量。通过改变测试装置工况条件，得到不同条件下的浊度传感器灵敏度修正系数，有效提升浊度传感器在不同安装环境下的匹配度。因为不改变静态条件下确定的灵敏度系数，在现场维护时，根据静态比对结果可以判断传感器灵敏度系数是否发生偏移，进而通过浊度传感器静态标定恢复准确测量。有效降低了浊度传感器后期维护的操作难度。

在其中的一个实施方式中，静态标定过程中建立浊度标准溶液的浊度值FTU与浊度传感器电压值V_静之间的映射关系通过以下步骤得到：

在国家标准规定的操作条件下，配制系列不同浓度的浊度标准溶液FTU_n；在一个实施例中，所述浊度标准液为福尔马肼浊度标准液；标定装置可以是桶状或者与传感器匹配的任意形状的密闭遮光容器，用来盛放浊度标准液；

将浊度传感器置于浊度传感器标定容器中，依次倒入不同浊度标准溶液FTU_n，将浊度传感器放入浊度校准装置中并固定好，轻轻摇晃除去浊度传感器表面附着的气泡；在避光条件下进行测量；待浊度传感器测量值稳定后，得到在不同浊度标准溶液FTU_n中，浊度传感器在静态条件下对应的电压值V_静n，建立浊度标准溶液的浊度值FTU_n与浊度传感器电压值V_静n之间的映射关系。

由米氏散射定律可知，在一定波长范围内的非相干光，通过颗粒大小均匀的标准溶液，在入射光光强I₀不变的情况下，所产生的散射光强度I与待测溶液浊度的浓度N成正比关系，N∝I，K为散射系数。

散射光强度I经处理后可以电压信号的形式输出，散射光强度I与电压信号值V成正比关系，I∝V。因此，待测溶液浊度的浓度N与电压信号值V也成正比关系，N∝V。根据浊度标准溶液浊度的浓度值N与输出电压V之间的映射关系，可得到该传感器在静态条件下工作量程范围内的灵敏度系数A，A＝N/V。

在其中的一个实施方式中，因此根据FTU_n与V_静n数值以及上述式(1)得到静态条件下该传感器工作量程范围内的灵敏度A_静。

在其中的一个实施方式中，静态标定采用多点标定，均匀选取多个浊度点的浊度标准液，测量每个浊度点的浊度标准液，确定建立浊度标准溶液的浊度值FTU与浊度传感器电压值V_静之间的映射关系。因此浊度传感器的灵敏度A_静为所有标定点通过最小二乘法拟合曲线得到的斜率。优选的，所述多个浊度点中至少包括一个低浊度点和一个高浊度点。

在其中的一个实施方式中，所述静态标定采用两点标定，分别采用低浓度的浊度标准液，确定浊度标准液的标准浊度值与浊度传感器电压值之间的对应关系，完成低浊度点的标定；测量高浓度的浊度标准液，确定浊度标准液的标准浊度值与浊度传感器电压值之间的对应关系，完成高浊度点的标定；因此浊度传感器的灵敏度A_静为高浓度标定点和低浓度标定点通过最小二乘法拟合曲线得到的斜率。

在其中的一个实施方式中，所述低浊度点标定所用浊度标准液的浊度值尽可能接近0NTU，所述高浊度点标定所用浊度标准液的浊度值尽可能接近所述浊度传感器的满量程工作点浓度；优选的，所述高浓度的浊度标准液的实际浊度值为所述浊度传感器的满量程工作点80％时的浓度。

在其中的一个实施方式中，还需要将静态标定后的浊度传感器置于实际浊度值为FTU₁的浊度标准液中，得到浊度测量值FTU_测1，将浊度标准液的实际浊度值FTU₁与浊度测量值FTU_测1进行比较得到差值△FTU₁；

在本实施方式中，浊度测量值FTU_测1是根据浊度传感器电压值V_静1和灵敏度A_静计算得到；FTU_测1＝A_静·V_静1。

对比差值△FTU1与本领域常规设定的阈值，判断是否需要重复进行静态标定，直至静态标定合格。

在此实施方式中，当差值△FTU₁在设定阈值范围内，说明浊度传感器的静态标定是达标的，因此可以结束标定。如果差值△FTU₁超出设定阈值范围，则需要进行重复静态标定；其中设定阈值根据本领域常规进行设定。

设定阈值参考CJJ/T 271－2017附录C的C.1.2，标准溶液标称值或实际水样的标准方法检测值≤1NTU时，设定阈值为±0.1NTU，标准溶液标称值或实际水样的标准方法检测值＞1NTU时，设定阈值为检测值±10％。本发明的一个实施例中设定阈值为±0.1NTU。

浊度传感器的静态标定，克服传感器性能偏移，使得浊度传感器的输出值尽可能的接近供水管网中水的实际浊度。但是标定是在静态下进行的，而供水管网生活饮用水浊度在线监测的浊度传感器，在静态条件下完成标定后安装至供水管网，会受水流、水压等测量环境改变造成影响，导致在静态标定条件下建立的电压信号输出值与实际浊度值的映射关系发生改变，进而造成浊度传感器的浊度测量值与真实浊度值存在一定偏差。

因此在静态标定后，还对浊度传感器继续进行动态标定，对灵敏度系数修正和对偏移量补偿，减小了测量环境改变对浊度传感器测量结果造成的影响，有效提高浊度传感器应用于供水管网在线测量时的数据准确度。

在其中的一个实施方式中，使用浊度标准液模拟水介质在供水管内动态流动，通过调节压力流量等影响参数，模拟供水管内测试环境，从而减小测量环境改变对浊度传感器测量结果造成的影响，提高数据的准确度。

在其中的一个实施方式中，使用浊度标准液模拟水介质在供水管网内带压流动，浊度标准液在模拟测试装置中的模拟水压为0.25±0.05Mpa，模拟流量为30±1m³/h，浊度传感器水样采集流量控制为30±1L/h，使得模拟状态尽可能与实际使用情况相近，获得更加准确的灵敏度修正系数。

本发明的方法不受水压、流量的影响，在带压管网的合理水压0.03-1.0MPa、流量5-100m³/h范围内，均可满足本发明。

由米氏散射定律可知，维持入射光光强I₀和标准溶液浊度值N不变的条件下，改变测试环境，由静止状态调整为带压流动状态，受水体流动的影响引入部分杂散光，散射光强度I发生偏移，导致浊度传感器输出电压发生改变，浊度传感器的浊度测量值为N’，N’＝AV’，引入测量环境改变后的灵敏度修正系数a，使得N＝aN’，即a＝N/N’。经灵敏度系数修正后的浊度传感器的测量值为：

N＝aAV’ (2)

式中：N—浊度传感器的浊度测量值；A—静态条件下灵敏度系数；V′—受压力流量影响后的输出电压；a—灵敏度修正系数。

理论上绝对零浊度水对应的I为0，但考虑到现实水体不存在绝对零浊度水，因此引入偏移量b，使输出值更贴合实际应用环境。经偏移量补偿后的浊度传感器输出值为：

N＝aAV’+b (3)

在其中的一个实施方式中，使用浊度标准液模拟水介质在供水管网内动态流动，将静态标定合格的浊度传感器放置于带压流动的实际浊度值为FTU_n的不同浊度标准溶液中，建立浊度标准液的实际浊度值FTU_n与带压流动条件下浊度测量值FTU_测n之间的线性关系式；以所述线性关系式中的斜率a为灵敏度修正系数；修正后的灵敏度为A_修正＝aA_静；

使用实际浊度值为FTU₂的浊度标准溶液模拟水介质在供水管网内动态流动,并使用静态标定后的浊度传感器测量浊度值为FTU₂的浊度标准液的浊度得到测量值FTU_测2；改变浊度标准液的浊度，使用浊度为FTU₃的浊度标准液模拟水在供水管网内动态流动，并使用静态标定后的浊度传感器测量浊度标准液的浊度得到测量值FTU_测3；通过(FTU₂，FTU_测2)和(FTU₃，FTU_测3)在坐标系中做直线，直线的斜率为灵敏度修正系数。

在其中的一个实施方式中，可以是更多不同浓度的浊度标准液进行测量，例如还可以继续测量FTU₄、FTU₅、FTU₆等，测量得到相应的FTU_测4、FTU_测5、FTU_测6等，通过(FTU₂，FTU_测2)、(FTU₃，FTU_测3)、(FTU₄，FTU_测4)、(FTU₅，FTU_测5)、(FTU₆，FTU_测6)等在坐标系中做直线；测量数据个数根据工作人员实际情况增加；直线的斜率为灵敏度修正系数。

在其中的一个实施方式中，确定灵敏度修正系数时，浊度标准液的浊度至少应该包括低浊度点和高浊度点，优选的，所述低浊度点标定所用浊度标准液的浊度值尽可能接近0NTU，所述高浊度点标定所用浊度标准液的浊度值尽可能接近工作点浓度。进一步优选的，确定灵敏度修正系数时所选取的标准溶液浊度值至少包括静态标定中完成低浊度点标定时的低浓度的浊度标准液和完成高浊度点标定时的高浓度的浊度标准液。这样与静态标定使用的浊度标准液浓度相近的浓度下进行，所确定的灵敏度修正系数更加准确。

在其中的一个实施方式中，还包括偏移量的标定。其中将静态标定合格的浊度传感器安装于带压管道中，根据浊度传感器电压值V_动1和灵敏度A_修正计算得到浊度测量值FTU_测动1，将带压管道中实际浊度值FTU_动1与浊度测量值FTU_测动1进行比较得到差值△FTU_动1，△FTU_动1即为偏移量补偿值，记为偏移量b。

然后将静态标定合格的浊度传感器安装于带压管道中，再次测得浊度传感器电压值V_动2，并根据灵敏度修正系数A_修正及偏移量补偿值△FTU_动1，得到浊度传感器输出的浊度测量值FTU_测动2，将实际浊度值FTU_动2与浊度测量值FTU_测动2进行比较得到差值△FTU_动2；优选的，浊度传感器电压值V_动2与浊度传感器电压值V_动1为不同时间段测量得到的测量值。

然后判断是否需要重新进行偏移量补偿，直至偏移量补偿合格，待偏移量补偿合格后完成带压下浊度传感器的标定及现场安装。其中判断是否需要重新进行偏移量补偿时，若差值△FTU_动2超出本领域常规设定的阈值，即偏移量补偿不合格，需重新进行偏移量补偿；若差值△FTU_动2满足本领域常规设定的阈值，即偏移量补偿合格，完成带压下浊度传感器的标定及现场安装。

在本实施方式中，带压管道中实际浊度值FTU_动1利用标准浊度仪器进行检测得到。

在其中的一个实施方式中，在静态标定前，包括对浊度传感器的清洗步骤。对浊度传感器进行常规清洗，可以使得浊度传感器消除传感器光学镜面表面污染的问题，减少测量值不准确的因素。

具体为从供水管网上的浊度测量口取出浊度传感器，，用清水冲洗浊度传感器光学镜面一段时间，并用软布擦拭干净，随后将传感器装回供水管网上的浊度测量口。用清水冲洗传感器光学镜面的时间可以是10s、20s、30s、60s或其他时间，并没有具体限定，以浊度传感器光学镜面没有明显污渍为准。

在其中的一个实施方式中，在对浊度传感器进行清洁之前，还包括使用标准浊度仪器对管道内水样进行检测并与浊度传感器的检测结果进行对比。

供水管网浊度在线测量装置在进行现场维护时，第一步先取管道水样通过便携式浊度测量仪进行测量，再将浊度在线测量值与管道水实际测量值进行比对，若达标，则可结束维护工作。若不达标，进行下一步骤。

如果通过便携式浊度测量仪对比发现浊度传感器的测量是达标的，则可以停止维护，这样后续步骤，节省了维护步骤和时间。如果发现不达标，则可以对浊度传感器进行清洁，对浊度传感器光学镜面进行清洗，减少测量不准确的因素。进行完清洗之后，再重复使用标准浊度仪器对管道内水样进行检测并与浊度传感器的检测结果进行对比，判断是否达标，如果达标，则说明测量偏差来自浊度传感器光学镜面的污染；可以结束维护。如果不达标，则说明浊度传感器光学镜面的清洁情况对测量没有大的影响，需进行进一步的维护。

在其中的一个实施方式中，在对浊度传感器进行清洁之后，包括使用浊度传感器对浊度标准溶液进行测量的步骤。

在此步骤中，清洁镜头后，与现场测量结果相比还是不达标，则使用浊度传感器对浊度标准溶液进行测量，能够判断是否便携式浊度测量仪本身的问题导致了结果的不达标。如果使用浊度传感器对浊度标准溶液进行测量的浊度值与浊度标准液实际浊度值差值在本领域设定的阈值内，说明浊度传感器测量结果是达标的，浊度传感器测量准确；如果使用浊度传感器对浊度标准溶液进行测量的浊度值与浊度标准液实际浊度值差值超出本领域设定的阈值，说明浊度传感器测量结果是不达标的，需进行静态标定。

在静态标定前使用上述前置的测定方法，能够快速找出问题所在，减少误差，缩短传感器的维护时间。

为了更好的实现本发明的方法，本发明还提供了压力和流量可调的模拟测试装置，可以更好的使用浊度标准液模拟水在供水管网内动态流动。结构如图3所示。

具体的，所述模拟供水管网试验装置包括依次通过水管3相连的储液箱1、循环水泵4、浊度测量口5、流量计7，其中储液箱上设有出水口8和进水口2，进水口2位于储液箱1下部，与所述循环水泵4相连，出水口8位于储液箱1上部，与流量计7相连。

储液箱1用来盛放浊度标准液，水泵给浊度标准液进行加压，浊度测量口5可以用来插放浊度传感器6，流量计7可以显示管道3内浊度标准液的流速。在其中一个实施方式中，流量计7是转子流量计。

在进行动态标定时，使用浊度标准液模拟水在供水管网内动态流动可以在所述压力和流量可调的模拟测试装置内进行模拟，包括：

S151、将浊度传感器6安装至压力和流量可调的模拟测试装置的浊度测量口5内；

S152、在储液箱1中加入浊度标准液；

S153、打开循环水泵4，使浊度标准液在管道3中循环流通；

S154、进行浊度在线测量，待浊度传感器6测量值稳定后，记录测量值FTU_测n和浊度标准液的实际浊度FTU_n。

本发明的压力和流量可调的模拟测试装置，可以模拟供水管网内水的动态流动，用于动态测量，消除了测量环境改变对浊度传感器测量结果造成的影响，无需复杂的辅助设备，使得浊度传感器在安装现场安装于压力和流量可调的模拟测试装置上的浊度测量口上就能进行标定，降低了传感器后期维护的操作难度和成本投入。

为了更好地理解本发明，下面结合一个具体实施例对该方法应用进行介绍。如图2所示。

应用于供水管网在线监测的浊度传感器在进行现场维护时，第一步先取管道内水样通过标准浊度仪器进行浊度测量，获得实际浊度值，再将浊度传感器的浊度测量值与浊度实际值进行比对，若满足本领域常规设定的阈值，则比对达标，可结束维护工作。

若不达标，则取出浊度传感器，用清水冲洗传感器光学镜面30s，并用软布擦拭干净，随后将传感器装回供水管网上配套的浊度测量容器内，重新进行浊度测量值与浊度实际值比对，若达标，则可结束维护标定工作。

若不达标，则取出传感器，在浊度标定容器中进行浊度标准液静态测量，验证浊度标准溶液与浊度传感器输出的电压值的映射关系，是否改变，即验证该浊度传感器灵敏度是否发生偏移。可用实际浊度值接近工作浓度0.5NTU的浊度标准溶液进行单点检验，也可以用实际浊度值接近0NTU和实际浊度值接近满量程浓度1.0NTU的浊度标准溶液进行两点检验。

若静态测量结果达标，说明浊度标准溶液与浊度传感器输出的电压值的映射关系，没有改变，即该浊度传感器灵敏度没有发生偏移，则将该浊度传感器装回供水管网上配套的浊度测量容器内，该测量容器与模拟测试装置上配套的测量容器尺寸一致。直接使用安装前确定的灵敏度修正系数，并根据安装现场浊度测量值和浊度实际值的差值，重新补偿偏移量，再进行测量比对，若达标即完成维护标定工作。若比对不达标，重新根据安装现场浊度测量值和浊度实际值的差值，重新补偿偏移量，再进行测量比对，直至达标，则可结束维护标定工作。

若静态测量结果不达标，则说明浊度标准溶液与浊度传感器输出的电压值的映射关系，发生改变，即该浊度传感器灵敏度发生偏移，需要对传感器重新进行静态标定。在国家标准规定的操作条件下，配制浓度分别为0.2NTU、0.5NTU，0.8NTU，1.0NTU的浊度标准溶液，依次分别倒入浊度传感器校准容器中，校准容器需满足遮光测试要求。将洗净后的浊度传感器放入浊度标定容器中并固定好，轻轻摇晃除去浊度传感器表面附着的气泡；待浊度传感器测量值稳定后，测得浊度标准溶液下浊度传感器的输出电压值，确定浊度标准溶液实际浊度值与浊度传感器输出的电压之间的对应关系，重新确定灵敏度A_静，完成静态标定。

静态标定完成后，将浊度传感器置于实际浊度值为0.7NTU的浊度标准液中，根据重新确定的灵敏度，计算得到浊度测量值为0.71NTU，浊度标准液的实际浊度值0.70NTU与浊度测量值0.71NTU比较后差值为-0.01NTU，满足≤0.1NTU的阈值，则静态标定合格；若浊度标准液的实际浊度值与浊度测量值比较后差值为不满足±0.1NTU的阈值要求，则需要重新进行静态标定，直至达标。

将静态标定合格的浊度传感器放置于压力和流量可调的模拟测试装置上配套的浊度测量容器内，重新确认该浊度传感器的灵敏度修正系数。分别在装置内加入配制好的浊度浓度分别为0.2NTU、1.0NTU的浊度标准溶液。根据标定完成得到的灵敏度，建立浊度标准液的实际浊度值与带压流动条件下浊度测量值之间的线性关系式，重新确认线性关系式中的斜率，即灵敏度修正系数a。将该浊度传感器装回供水管网上配套的浊度测量容器内，该测量容器与模拟测试装置上配套的测量容器尺寸一致。使用重新确定的灵敏度修正系数，并根据安装现场浊度测量值和浊度实际值的差值，重新补偿偏移量，再进行测量比对，若达标，则可结束维护标定工作。若仍不达标，重新根据安装现场浊度测量值和浊度实际值的差值，重新补偿偏移量，再进行测量比对，直至达标，则可结束维护标定工作。

该标定方法在已有浊度传感器静态标定基础上，通过引入浊度传感器灵敏度修正系数和偏移量，消除了测量环境改变对浊度传感器测量结果造成的影响，实现带压管道中浊度值的准确测量。通过改变测试装置工况条件，得到不同条件下的浊度传感器灵敏度修正系数，有效提升浊度传感器在不同安装环境下的匹配度。因为不改变静态条件下确定的灵敏度系数，在现场维护时，根据静态比对结果可以判断传感器灵敏度系数是否发生偏移，进而通过浊度传感器静态标定恢复准确测量。有效降低了浊度传感器后期维护的操作难度。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种带压下浊度传感器的标定方法，其特征在于，，包括步骤：

将浊度传感器置于静态浊度标准溶液中，建立浊度标准溶液的浊度值FTU与浊度传感器电压值V_静之间的映射关系，并得到静态条件下所述浊度传感器的灵敏度A_静；

将静态标定后的浊度传感器置于实际浊度值为FTU₁₁的浊度标准液中，得到浊度测量值FTU_测1，将浊度标准液的实际浊度值FTU₁与浊度测量值FTU_测1进行比较得到差值△FTU₁；

对比差值△FTU₁与本领域常规设定的阈值，判断是否需要重复进行静态标定，直至静态标定合格；

将静态标定合格的浊度传感器放置于带压流动的实际浊度值为FTU_n的不同浊度标准溶液中，建立浊度标准液的实际浊度值FTU_n与带压流动条件下浊度测量值FTU_测n之间的线性关系式；以所述线性关系式中的斜率a为灵敏度修正系数；修正后的灵敏度为A_修正＝aA_静；

将静态标定合格的浊度传感器安装于带压管道中，根据浊度传感器电压值V_动1和灵敏度A_修正计算得到浊度测量值FTU_测动1，将带压管道中实际浊度值FTU_动1与浊度测量值FTU_测动1进行比较得到差值△FTU_动1，△FTU_动1即为偏移量补偿值；

静态标定合格的浊度传感器安装于带压管道中，再次测得浊度传感器电压值V_动2，并根据灵敏度修正系数A_修正及偏移量补偿值△FTU_动1，得到浊度传感器输出的浊度测量值FTU_测动2，将实际浊度值FTU_动2与浊度测量值FTU_测动2进行比较得到差值△FTU_动2；

对比差值△FTU_动2与本领域常规设定的阈值，判断是否需要重新进行偏移量补偿，直至偏移量补偿合格，待偏移量补偿合格后完成带压下浊度传感器的标定及现场安装。

2.根据权利要求1所述的一种带压下浊度传感器的标定方法，其特征在于，

所述静态标定采用两点标定，分别采用低浓度的浊度标准液，确定浊度标准液的标准浊度值与浊度传感器电压值之间的对应关系，完成低浊度点的标定；测量高浓度的浊度标准液，确定浊度标准液的标准浊度值与浊度传感器电压值之间的对应关系，完成高浊度点的标定；所述浊度传感器的灵敏度A_静为高浓度标定点和低浓度标定点通过最小二乘法拟合曲线得到的斜率。

3.根据权利要求2所述的一种带压下浊度传感器的标定方法，其特征在于，

所述低浊度点标定所用浊度标准液的浊度值尽可能接近0NTU，所述高浊度点标定所用浊度标准液的浊度值尽可能接近所述浊度传感器的满量程工作点浓度；优选的，所述高浓度的浊度标准液的实际浊度值为所述浊度传感器的满量程工作点80％时的浓度。

4.根据权利要求1-4任一项所述的一种带压下浊度传感器的标定方法，其特征在于，

浊度标准液的浊度值FTU_n至少包括静态标定中的低浊度点标定使用的浊度标准液和高浊度点标定时使用的浊度标准液的浊度值。

5.根据权利要求1所述的一种带压下浊度传感器的标定方法，其特征在于，

在静态标定前，还包括对浊度传感器进行清洗。

6.根据权利要求5所述的一种带压下浊度传感器的标定方法，其特征在于，

在对浊度传感器进行清洁之前，还包括使用标准浊度仪器对管道内水样进行检测并与浊度传感器的检测结果进行对比。

7.根据权利要求5所述的一种带压下浊度传感器的标定方法，其特征在于，

在对浊度传感器进行清洁之后，还包括使用浊度传感器对浊度标准溶液进行测量并与浊度标准溶液的实际浊度值进行对比的步骤。

8.根据权利要求1所述的一种带压下浊度传感器的标定方法，其特征在于，

将静态标定合格的浊度传感器放置于带压流动的实际浊度值为FTU_n的不同浊度标准溶液中，所述带压流动为浊度标准液模拟饮用水在供水管网内动态流动。

9.根据权利要求1所述的一种带压下浊度传感器的标定方法，其特征在于，

所述浊度标准液为福尔马肼浊度标准液；所述静态标定在避光条件下测量。

10.一种压力和流量可调的模拟测试装置，其特征在于，

所述一种压力和流量可调的模拟测试装置用于浊度标准溶液模拟水介质在带压管道内流动状态；

所述模拟测试装置包括依次相连的储液箱、循环水泵、浊度测量口、流量计，其中储液箱上设有出水口和进水口，进水口位于储液箱下部，与所述循环水泵相连，出水口位于储液箱上部，与流量计相连。