Por que os tubos estão vazios e os sensores de turbididade ainda estão 'fingindo funcionar'?

Instalamos um equipamento de monitoramento on-line multiparâmetro de água potável para uma sala de bomba de abastecimento secundário de uma comunidade. Um fenômeno interessante ocorreu durante a depuração: quando a água no tubo da sala de bomba terminou e o vazio foi completo, o sensor de turbidez mostrou uma leitura de 0,1 NTU, em vez do "0" que muitas pessoas pensavam.

O cliente imediatamente se perguntou: “Não há água, por que a turbididade não é zero?” – isso não é um caso, e muitos amigos que entram em contato com o monitoramento da qualidade da água on-line têm uma confusão semelhante.

Hoje, vamos falar sobre a ciência por trás dessa "água desaparecida" e da "turbidez que não volta ao zero".

O ar em si é uma "fonte de interferência"

Quando o tubo é esvaziado, está cheio de ar. O ar não é vácuo, mas flutuando com poeira invisível ao olho nu, micróbios e moléculas de vapor de água. Essas minúsculas partículas também espalham a luz, fazendo com que o sensor "pense erroneamente" que ainda está funcionando. A leitura de 0,1 NTU é, na verdade, o "nível de limpeza" do fundo do ar.

2. O sensor também tem 'zumbido eletrônico'

Todos os aparelhos eletrônicos têm ruído subjacente – assim como há uma corrente elétrica fraca quando o som é silencioso. Os detectores fotoelétricos e os circuitos de amplificação de sinal geram pequenas flutuações de sinal durante o trabalho, que não são falhas, mas o "fundo" do mundo físico.

É como ajustar o volume do telefone ao máximo, mesmo que seja silencioso, você pode ouvir um pequeno ruído de fundo.

O “ponto zero” é relativo.

O '0' que não é um turbidômetro absoluto não existe naturalmente e é 'ensinado' manualmente por engenheiros com água ultrapura (abaixo de 0,02 NTU). É como uma balança de peso para zero, mas as pessoas de pé ou de pé têm uma faixa flutuante de ± 0,1 kg. A flutuação de 0-0,3 NTU é conhecida na indústria como "deriva de ponto zero" e é um fenômeno normal para equipamentos qualificados.

4. 'Efeito de memória' da parede do tubo

Mesmo que a água do tubo principal esteja vazia, a superfície da janela óptica do sensor ainda pode estar ligada a uma película de água extremamente fina ou com pequenas esferas de água. Essas águas residuais ainda causam uma dispersão fraca no caminho da luz. Assim como a parede do copo está vazia depois de uma bola de água.

No mundo real, a água absolutamente pura e totalmente livre de partículas quase não existe. A água ultrapura usada em laboratório, filtrada e purificada por vários canais, pode ter turbididade próxima de 0, mas o ambiente de campo de sensores on-line é muito mais complexo do que o laboratório.

Portanto, a engenharia geralmente convence a "localização do ponto zero" por meio da "calibração". Na fábrica, o turbidômetro é calibrado em ponto zero usando um líquido padrão de turbidão zero (geralmente água ultrapura filtrada especialmente). No entanto, no local, as condições são limitadas e geralmente fazemos apenas calibrações de escala (por exemplo, usando um líquido padrão de 20 NTU), enquanto o ponto zero usa leituras no ar ou no estado seco do tubo como "ponto zero de referência".

Ou seja, após o esvaziamento, 0,18 NTU pode ser considerado como um "ponto zero relativo" no ambiente atual. Quando o tubo é submerso, o valor real de turbidez deve ser a leitura atual menos o valor de compensação deste "ponto zero ambiental" (alguns equipamentos avançados podem ser automaticamente zerados ou corrigidos de deslocamento).

Não olhe para as leituras vazias, veja estes três padrões de ouro:

? Leituras estáveis do tubo vazio: as leituras flutuam entre 0 e 0,3 NTU após o esvaziamento e não aumentam continuamente, indicando que o dispositivo está normal.

Sensibilidade à resposta após o aquecimento: após a restauração do fornecimento normal de água, as leituras saltam para 0,1-0,5 NTU (padrão de água potável).

? Verificação de líquido padrão: teste com líquido padrão com turbidez conhecida (por exemplo, 10 NTU) com um erro inferior a ±5%.

Simplificando: o tubo vazio olha para "estável e instável", a água olha para "espírito fraco", a escola olha para "apropriado ou não".