obs-3+ section 10 cn

1、中文版手册· 3 / 27目录第一章 绪论1第二章 警示性声明2第三章 初步检查3第四章 概览44.1 介绍44.2设计细节5第五章 规格7第六章 安装96.1 部署前的测试96.2 电气连接和布线96.3 数据采集器和其他主机设备106.3.1 数据采集器连接106.3.2 数据采集器编程11第七章 校准177.1 浊度177.1.1 材料和设备187.1.2 安装197.2 泥沙207.2.1 干校准207.2.2 湿校准207.2.3 现场校准20第八章 故障排除24第九章 维护25提醒25第10章. 影响浊度和悬浮沉积物测量的因素2610.1 粒度2610.2 泥和沙的悬浮物

2、2710.3 颗粒形状影响2710.4 高浓度28附录A 数据采集器连接30附录B CR10X 程序例子31附录C CR200(X)程序例子33 第一章 绪论OBS-3 +和OBS300是水中的浊度传感器，使用OBS®技术来测量悬浮物和浊度的，应用范围从淡水河流和溪流中的水质到沉积物运输和疏通的监控。 OBS-3+和OBS300除了其光学系统的方向外其他是相同的。 OBS-3+“看的方向”垂直于该传感器的长度，而OBS300从传感器的端部往外“看”。在本手册中任何时间OBS提到的传感器，为OBS-3 +和OBS300它是有效的。在安装OBS传感器钱，请研究第2节，警示性声明第3节，

3、初检在第6章提供了安装过程。第7章提供了规定的校准程序，必须对传感器用监测水域的悬浮固体进行校准。 33 / 38第二章 警示性声明虽然OBS-3 +和OBS300是坚固耐用的，但他们应该被作为精密科学仪器处理。钛金属机身选项（选项-TB），必须浸没在海水中使用。在海水中使用不锈钢外壳（选项-SB）的OBS传感器会失去保修，并导致腐蚀和泄漏。传感器外壳内没有用户可维修的部件。不要去除传感器或连接器的压力外壳。这会导致保修失效，并可能导致泄漏。不要使用溶剂，如甲乙酮，甲苯，丙酮，三氯乙烯清洁感应器。第三章 初步检查收到的OBS-3 +或OBS300，先检查是否有包装和内容损坏。运输公司文件损害赔

4、偿。传感器在出厂时的校准表和一份使用说明书或DVD的。当从制造商处收到传感器，在现场安装前应该演习测试，以确保其正常运作。（见第6.1节，预部署测试）。第四章 概览4.1 介绍一个OBS®传感器的心脏是一个近红外（NIR）的激光和光电二极管，用于检测从在水中的悬浮颗粒的散射光的强度。电气连接用模型电缆组装在MCIL湿-插拔水下连接器的电缆组件。凭借其独特的光学设计（美国专利号4841157），OBS传感器比大多数现场浊度显示器在以下方面有更好的表现：小尺寸和低功耗高线性响应气泡和有机物质不敏感环境光抑制和低温度系数OBS传感器可用于河流，海洋，实验室和工业环境中的各种监测任务。它们可

5、以集成在水质监测系统，CTD，实验室仪器，和沉积物传输监测器上。应用包括：符合许可证，水质指南，和规定在水生生态系统中粒子和相关污染物运输和速率的测定地表水的养护，保护和恢复水和土地利用管理的性能评估监控水边建筑物，采矿，疏浚作业废水和能源生产废水的特性跟踪水井完工(water-well completion)，包括开发和利用。 从概念上讲，浊度是基于光学特性浊度单位（NTU）的一种数值表达，水由于光散射和悬浮物吸收的结果出现朦胧或阴云状。操作上，NTU值是从邻近的Formazin，StablCal试液和SDVB的校准标准液光散射测量值的内插值。浊度是由悬浮和溶解物质如泥沙，浮游生物，细菌，病

6、毒，和有机和无机染料造成的。在一般情况下，随着水中悬浮物的浓度增加，其浊度也增大，作为光吸收物质的溶解物的浓度的增加，浊度将减少。影响浊度的因素在第10节中描述。像所有其他光学浊度监测器一样，OBS响应取决于悬浮颗粒的大小，组成，和悬浮物颗粒形状，并且因为这个原因，必须以被监测水域的悬浮固体对传感器进行校准。没有“标准”的浊度计设计或通用的公式来转换NTU值为物理单位，例如mg·L-1或ppm。 NTU值没有内在的物理，化学或生物学意义。浊度和环境条件之间的经验关系，通过现场校准建立，对水质调查很有用。4.2设计细节在干净的水里，OBS传感器检测水中的悬浮物和浊度的角度范围从90&#

7、176;到165°的光的后向散射的相对强度。OBS-3+的主要组成部分的3D示意图如图4-2所示。 OBS300具有相同的组件，但布置不同。 OBS光源是垂直腔面表面发射激光二极管（VCSEL），其转换5毫安的电流为2000W的光功率。探测器是一个低漂移的硅光电二极管，具有增强的近红外响应性，即每单位光功率AW-1中产生的电流的比。有一个光挡板防止由所述光源和相耦合直接照明的检测器，否则将产生大信号偏差。日光-阻滤波器块阻挡太阳光谱的可见光并且减少环境光的干扰。除了过滤器，同步检测电路，用于消除由环境光引起的偏置。VCSEL由一个具有温度补偿的电压控制电流源（VCCS）驱动。光学系统

8、和水样之间的界面是由光学环氧树脂制成的一个窗口。注意窗口透射比必须保持不变，以防止校准漂移，因此保持OBS窗口清洁是最重要的保养项目，请参阅第9章，维护。VCSEL源的光束发散角是42°（包含95的光束功率在42°的圆锥内）。OBS-3传感器必须连接到一个主机装置诸如数据采集器，以提供电源，数字化信号，将转换信号为工程单位，并记录数据。OBS-3 +和OBS300都是双量程传感器，同时具有低和高范围输出。标准低量程是250，500，1000，或4000 NTU，相应的高量程是1000，2000，4000，和4000 NTU。可以购买低范围4-20mA电流输出，和高范围05

9、V电压输出的OBS传感器。电压输出可以是02.50或5 V，参见第5节，规格。另外，也可以购买配置有从5伏电源操作的传感器，但是，输出跨度被限制为2.5 V。第五章 规格特点：测量悬浮物和浊度高达4000 NTUS提供了一个紧凑的，经过实地验证的低功率探头兼容所有Campbell公司的数据采集设备（包括CR200（X）系列）不锈钢的外体允许使用在500米水下淡水使用钛的外体允许使用在淡水或咸水水至1500米配有MCBH-5-FS，湿插拔连接器多电缆长度可供选择精确，坚固耐用兼容传感器CR200(X) series CR800 series CR1000 CR3000 CR5000 CR9000

10、(X) CR7X CR510 CR10(X) CR23X 21X 操作温度：0° to 40°C 范围浊度（低/高）：250/1000 NTU；500/2000 NTU;1,000 /4000 NTU泥1：5,00010,000毫克/升沙1：50,000至100,000毫克/升1范围取决于对沉积物的大小，颗粒形状，和反射率。准确性浊度2：2的读数或0.5 NTU泥2：读数的2或1 mg·L-1 沙2：读数的4或10 mg·L-1 2以较大者为准。高度OBS-3 +：14.1厘米（5.56英寸）OBS300：13.1厘米（5.15英寸）直径：2.5厘米（0

11、.98英寸）重量：181.4克（0.4磅）功率电压输出：515 Vdc/15毫安（电压输出） 4-20 mA变送器：9至15 Vdc/45 mA最大。 （4-20 mA输出）工作波长：850±5nm光功率：2000W漂移：<2每年日光反射：-28分贝（re：48毫瓦每平方厘米）最大数据速率：10 Hz最大深度不锈钢机身500米（1640.5英尺）钛金属机身1500米（4921.5英尺第六章 安装6.1 部署前的测试当从制造商收到OBS传感器接，在现场安装之前应该进行测试，以确保其功能之正常。提供的单体内的红色和黑色的电线电缆连接到一个9 - 或12伏电池，参见图6-1和表6-1

12、。将电缆插到单体里，再连接到数据采集器或数字万用表（DMM）上，交叉蓝的（+测试导线）和绿色（ - 测试线）线，在距OBS传感器窗户约20毫米处挥动你的手指。仪表显示波动信号范围从几毫伏或4 mA的跨度上，依据校准证书，则是2.5，5 V或20 mA，见图6-3。 切换+ DMM测线到白线，重复测试。结果应该是相似的。6.2 电气连接和布线图6-1显示了MCIL/MCBH-5连接器的接触号码，表6-1列出了电气功能和线的颜色。用户只需要关注8425电缆的电线颜色因为MCBH线是无法访问的。当用一个从第三方供应商购买的自组装电缆组件连接OBS传感器到电流表或CTD时，用户将无法访问任何表6-1中

13、列出的电线。表6-1 针数，电气功能和OBS传感器大头连接器的线颜色编码接头号电气功能线颜色（MCBH）线颜色（8425）1电源（5-15V）红红2电源接地黑黑3一般信号绿绿4高量程信号（4X）白白5低量程信号（1X&4-20A）蓝蓝无连接电缆屏蔽6.3 数据采集器和其他主机设备OBS传感器可以连接到数据采集器（图6-2），电流计，和CTD仪器。这些主机设备可以给OBS传感器供电，数字化模拟信号，计算NTU和SSC值，并在闪存中记录统计结果。为了从数字化信号工程单位（例如，NTU，毫克升-1，和ppm）的转换，该主机设备在其操作的程序中必须具有校准方程，或者转换必须通过后处理完成。图6

14、-3显示了一个典型的校准证书，校准系数可以从那里得到。注意：使用某些主机设备时，建议当连接时应该精确地校正OBS传感器。这样做的原因是，工厂校准是通过NIST-可追溯的数字万用表完成的，而一些不具有NIST-认证的主机设备报告的数值会有差异。6.3.1 数据采集器连接表6-2和图6-2显示了推荐的布线配置将OBS传感器连接到坎贝尔科学数据记录器的数据记录仪由其他公司制造的接线是相似的。在此配置中，单端模拟输入被用于测量的OBS传感器的电压信号。红色电源线被连接到一个开关12 V通道，它允许的OBS传感器被关闭时，它是不进行测量。这样可以减少电流消耗。没有接通12 V通道的数据记录器，可以使用继

15、电器关闭和打开OBS传感器。附录A提供了有关使用一个中继。6.3.2 数据采集器编程使用短的的剪切，CRBasic，或Edlog编程Campbell公司的数据采集器读OBS传感器。 “出奇制胜”是最简单的数据记录器进行编程，通常是首选的方法。 “出奇制胜”，选择“OBS-3 +传感器的OBS-3 +和OBS300。然后，选择您的输出设置了一系列的菜单和“出奇制胜”，将创建一个自定义的程序和接线图。 CRBasic和Edlog都包含在我们的PC400和LoggerNet数据采集器支持软件套件。 CRBasic支持我们的新的数据记录器（例如，（X），CR200，CR800，CR1000，CR300

16、0）。 Edlog支持我们的CR7和我们退休的数据记录器（例如，CR510，CR10（X），CR23X）。这些程序生成器使用单端电压指令（VoltSE（）在CRBasic说明：1，在Edlog），测量高输入电压范围，另一种单端的指令来衡量的低输入范围。的毫伏测量然后转换为NTUS的，提供的校准证书的使用系数。我们单位毫伏，伏提供的校准曲线（见图6-3和图6-4）。烧毛端的电压指令的乘法器，用于如果使用的电压曲线的系数，需要为0.001。如果使用毫伏曲线的系数，单端电压指令的乘法器，用于需要为1.0。注意：确认你试用了正确的单位下面是一个例子CR1000程序，其他CRBasic数据采集器的编程是

17、类似的。在这个程序中使用的校准值的校准证书，如图6-4所示。中所提供的校准曲线两者的毫伏和伏。示例程序使用的电压曲线的系数。每个探头的校准值是不同的。请确保您使用正确的单位。例子一个CR10X计划和CR200（X）计划在附录B，附录C。毫伏伏转换到NTUS的的多项式的形式：NTUS= A（X）2+ B（X）+ C哪里X =毫伏，伏取决于您使用的是曲线上的转换到台大的多项式是在上面的每一条曲线（见图6-3和图6-4）。第七章 校准7.1 浊度图7-1所示的一个OBS传感器的归一化的响应曲线，苯乙烯二乙烯基苯的珠（SDVB）浊度范围从0到4000 NTU。如插图所示，普遍的响应曲线的响应函数被包含

18、在线性区域'A'。然而，非线性的残差，可通过校准，并通过一个二阶多项式计算NTU的来与除去。本节介绍了如何做一个浊度校准。AMCO清水®SDVB浊度标准液被用来校准一个OBS传感器。 SDVB标准液是用来单一仪器和一类模型的浊度计的标准，不能被用来校准不同的模型。校准OBS的标准值是：125 NTU（GFS第8428号），250 NTU（GFS第8429号），：500 NTU（GFS型号8430），1000 NTU（GFS部件号：8431），2000 NTU （GFS部分第8432号），和4000 NTU（GFS产品编号8433）。表7-1给出了标准低量程的标准溶液值

19、和数量要求。 SDVB标准溶液的保质期为两年，假定它们存储在密封的容器和蒸发量减至最小。标准液的NTU值将保持不变，只要水质量（体积）与粒子质量的比（粒子数）不变。蒸发会导致这个比例增加，灰尘，细菌生长，肮脏的玻璃器皿也导致其增加。所以：1）总是用干净的玻璃器皿和校准容器;2）不要将标准液放在工作台上敞开的容器中，或者标准瓶不盖塞子。尽可能快地进行校准并且将AMCO溶解放回到瓶子里3）浸入到标准液之前，用消毒酒精浸湿的布清洗脏的传感器;4）容器之间转移要整个瓶子，避免通风和震动玻璃器皿使多余的液体溅出。由于所使用的SDVB在制造（GFS Chemicals生产）和稀释程序中固有的误差而形成的N

20、TU值的不确定性，是标准液瓶上指示值的±1。因此，一个典型的夏季的一天（RH= 90和空气温度。=18O C），在无覆盖的100-mm的标定杯中1升标准液的NTU值将在10小时内增加1。例如，100毫米杯中NTU值为2000-NTU的标准液，将每小时增加约2 NTU（0.1）。表7-2给出了一些其他的，常用的标准液。7.1.1 材料和设备l 带测试电缆的OBS传感器l 数据采集器或带测试线的平均功能的DMM（数字多用表），12 V凝胶电池l 装测量清水的大的黑色聚乙烯塑料桶l 100毫米和200毫米的黑色PE校准杯l 100-mm校准杯使用NTU值大于250的标准液，200毫米的杯用

21、于与125和250 NTU之间的标准液。7.1.2 安装1）将测试电缆插进OBS传感器，红色和黑色导线连接到电池，数字多用表或数据记录仪测试线导线夹在蓝色（+）和绿色（ - ）线上。2）用酒精浸湿的毛巾消毒传感器。7.1.3 步骤1）在一个黑色的大缸内，新鲜的自来水，对准OBS传感器，使它的光学传感器到缸的远角为最大距离（参见图7-2）。记录一个10秒的低量程输出的平均。在校准记录表上记录平均输出。2）交换数字多用表或数据采集器的测试线的+为高量程输出线（白色），并记录一个10秒的高量程输出的平均。在校准记录表上记录平均输出。3）倒入1st SDVB的标准液到适当大小的杯中，（见表7-1和第7

22、.1.1节，材料和设备）。4）如图7-3所示定位OBS和并且记录1低-和高量程的10秒的平均值。在校准记录表上记录平均输出。5）将标准液倒回到其容器内。6）用干净的干毛巾擦拭传感器，以除去残留的标准液。7）用其他标准液重复步骤3，4，5，和6。8）对校准数据执行2阶多项式回归，得到转换OBS信号为NTU值的系数。7.2 泥沙有三种基本方法来用泥沙沉积物校准OBS传感器。然而，这些在下面的章节中描述的，只有干燥沉积物的程序步骤在本说明书中介绍。7.2.1 干校准干沉积物校准是将沉积物进行沉淀，干燥，粉碎成粉状后进行的校准。这是能做的最简单的校准，因为沉积物的量可以用电子秤精确地确定，并且悬浮物的

23、水容积可以用体积玻璃器皿准确地测定。在这三种方法中，干校准导致沉积物的最大程度的物理和化学变化。沉积物的尺寸变更的处理，结果可以显著的影响标定斜率。以图10-1为例，显示出研磨过程中减少晶粒大小可以增加OBS灵敏度两个量级（见灵敏度定义）。7.2.2 湿校准湿校准是对采集得到的水样或尚未干燥和粉碎的一条河流的河床沉积物进行校准。在存储和处理过程中的固结和生化变化会导致湿的沉积物发生一些变动，基于这个原因，使用前沉积物和水样应存放在摄氏4度下。来自现场的湿沉积物应放入沉积物悬浮器中。通过过滤和重量分析测定SSC，这种校准要求每次加入沉淀物后水样要从悬浮器拿回，。7.2.3 现场校准现场校准在OB

24、S传感器最近处，采取足够时间的感器暴露的全范围的SSC值的水样进行。这些样品的获得的SSC与同时测量的OBS传感器信号对于1个仪器通过回归分析为未来的SSC转换建立数学关系。这是最好的沉积物标定方法，因为这些粒子并没有改变，从他们的自然形成的河流中来（见Lewis，1996）。它也是最繁琐的，昂贵的，耗时的方法。对于一个大河，这可能需要数年的水样采集，同时OBS测量，记录完整的SSC值范围。7.2.3.1 材料和设备带测试电缆的OBS传感器OBS传感器的使用位置处的，干的，分散的沉积物（应该是研磨，筛分，粉碎不改变沉积物其粒度分布的状态）平均数字多用表或数据采集器带测试线，12 V胶体电池悬浮

25、器（如果悬浮器没有，使用200毫米的ID黑塑料容器和带喷漆螺旋桨转动马达）10毫克校准的电子天平20毫升称量皿大的黑色聚乙烯塑料桶用于装测量清水1升，A类，容量瓶圆底的茶杯茶匙7.2.3.2 安装1）用校准砝码检查天平，如有必要，重新调整。2）将测试电缆插进OBS传感器，红色和黑色导线连接到电池，数字多用表或数据记录仪测试线导线夹在蓝色（+）和绿色（ - ）线上。3）用量瓶在悬浮器中加入三公升的自来水，4）测量清水信号，（第1步，第7.1.3节）后，传感器安装在在悬浮器中。传感器的位置取决于传感器是一个OBS-3+或OBS300。对于OBS-3+，安装在距离底部50毫米以上，然后将其固定在一个

26、位置，最大限度地减少从壁面反射，参见图7-4。对于OBS300，安装使激光二极管刚好被淹没在水面以下，最大程度上使探测器器和容器的底部距离最远。7.2.3.3 步骤1）记录和采集清水信号，如在第1步，第7.1.3节，见图7-2。2）如设置所描述的将OBS传感器放入悬浮器。3）称量500±10毫克的泥沙称量瓶中，并将其转移到茶杯里。在校准记录表上记录重量，并从悬浮器中加入约10毫升的水到茶杯，并小勺将水和沉淀物混合成平滑的浆。4）加入沉积物泥浆到杯子中，用水清洗茶杯，汤匙，并将所有的东西到悬浮器中。5）打开悬浮器，并让它运行10分钟或直到OBS信号稳定。6）用数字多用表或数据采集仪采集

27、一分钟平均的低和高量程信号，并输入校准记录表。7）计算沉积物增重如下：Wi= 2500毫克（RNG/ VX），其中：Wi=增重的泥沙，RNG= OBS传感器的范围（2.5V，5V，或16毫安），和Vx=从第6步的平均的输出信号。注：如果输出是4-20毫安，VX等于产出输出4毫安。结果得到的重量给出了增加的沙量，得到5个均匀分布的校准点。8）加入足够的额外沉积物，以获得一个完整的泥沙增量，Wi±5。重复步骤4，5，和6。9）重复步骤8，直到5个全部增量的泥沙已添加或直到OBS信号超过输出范围。10）对数据执行3阶多项式回归，得到转换OBS输出为SSC的系数。第八章 故障排除注意:不要使

28、用传感器的不锈钢外壳在海水中。这会导致保修失效，并导致腐蚀和泄漏。以下三种测试用于诊断故障的OBS传感器的。 1）手指波测试，以确定是否OBS传感器是'活'。电源OBS传感器之间连接DMM的高或低范围的输出引线（见第7.1.2节设置）。约20毫米远离它，挥动您的手指在传感器窗口。的的DMM应该显示几mV的满量程信号输出波动。如果没有本命令的信号波动，有一个问题，需要注意。 2）震动测试，以确定是否有水内压力壳泄漏。拔下电缆，轻轻摇动你的耳朵旁边，听碰杯水传感器。这个测试提供适量的水在住房是大到足以破坏电路，但过小是听得见的假阴性结果。 3）如果工作OBS传感器需要重新校准，校准

29、进行检查，以验证。为了有意义的，用户必须有一个标准，这个测试。例如，该标准，可能会对5。传感器被放置在校准标准的第一和第二NTU值列在表7-1和数字万用表的读数被记录。如果任一读数相差超过5，则传感器的出厂校准证书，或者用户自己的校准数据报告的，应重新校正。如果前两个校准点的验收标准范围内，那么第三个值可以进行测试。校准检查的频率是季度时，OBS传感器是经常使用的。否则，它应在使用前。可以在现场做校准检查。第九章 维护提醒传感器外壳内没有用户可维修的部件。请勿从压力外壳上移除传感器或连接器。这会导致保修失效，并可能导致漏水。最重要的保养项目是保持窗口清洁。对于大多数类型的窗口污染，一个Skot

30、chBrite冲刷垫的工作原理很有效。首先弄湿垫，然后将其放在一个计数器用的塑料层压板的顶部，从而使垫的一侧与计数器的边缘对齐。工作窗口的OBS传感器的来回垫，直到它是干净的，同时消除尽可能小环氧树脂。如果包馅的生物，如藤壶或管虫已附着到传感器，它将有一个灵活的刀片使用垫之前要轻轻刮下。某些应用程序将导致在传感器表面的点蚀。坑可以去除砂布。波兰的传感器窗口，如下：1）带400目湿或干磨砂布条的边缘计数器（见上文）;2）添加几滴清水的磨料和传感器的窗口中在布上使用的计数器作为导向边缘光滑单向笔画;及3）继续直到传感器光泽和免坑。重要的是要尽可能少的环氧尽可能除去。第10章. 影响浊度和悬浮沉积物

31、测量的因素本节总结一些影响因素OBS测量的因素，并显示忽视它们可能会怎样导致错误的数据。如果你能肯定悬浮物特征在您的调查期内不会变化，并且您的OBS在用你调查现场的沉积物出厂前校准了，那么你只需要略读本节，以确认没有任何问题盲点。10.1 粒度地表水（河流，河口和海洋）中悬移质泥沙颗粒的大小通常在约0.2500m范围内。如果大小，形状和颜色保持常数，粒子垂直于光束的面积将确定一定的体积的悬浮物散射光的强度。图10-1所示的沉积物测试结果表明大范围的OBS的灵敏度与细泥和粗砂（约两个数量级）相关。这些结果的意义是，在在现场和实验室一定调查区域的观测过程中，大小的变化会产生与真正的含沙量浓度改变无关的明显的NTU和SSC值偏移。图10-2显示了明显的浊度的差异，可能由于不同的分散悬浮物方式。10.2 泥和沙的悬浮物正如在第10.1节提到的，颗粒的后向散射与以质量浓度为基础的颗粒大小呈负相关。流区粒子的大小随时间变化时，这可能会导致严重的困难。