1. オンライン水質監視センサーの定義
オンライン水質監視センサーは、水域の物理的および化学的パラメーターをリアルタイムで継続的に検出する精密分析装置です。物質の濃度や特性強度の微妙な変化を標準の処理可能な電気信号に変換し、水環境監視システムの24時間365日の自動記録、表示、データ分析を可能にします。
簡単に言えば、オンライン水質監視センサーの中核となる動作メカニズムは、
センシング と
信号変換という2 つの重要な機能に依存しています。.
センシング: イオン電極、透過膜、光プローブなどの専用の高感度コンポーネントを備えたセンサーは、水サンプル中の標的物質との特定の物理的または化学反応を引き起こし、リアルタイムの水質変化を捕捉します。
信号変換: 反応によって生成される微妙な変化 (電位差、電流、光の強度、温度変化など) は、4 ～ 20 mA のアナログ電流信号やデジタル通信信号などの標準化された電気出力信号に変換されます。
インテリジェントな水環境監視システムの中核となるフロントエンド ハードウェアとして、オンライン水質監視センサーは広く導入されています。
養殖水質監視システム、オンライン自動監視ステーション、水環境監視ブイ、移動監視船、工業用水のリアルタイム監視シナリオ。
2. 従来の水質測定パラメータ 5 つ
従来の 5 つの水質パラメータは、水環境の基本的な状態を評価するための最も基本的かつ権威ある指標であり、水域の物理的、化学的、生態学的特性の側面をカバーしています。広く認識されているコアパラメータは次のとおりです。
水温: ほぼすべての水質測定の基本的な補正パラメータ。水中の溶存酸素量、微生物の活動、水の化学反応速度に直接影響を与えるため、水環境評価の基本的な基準となります。
pH 値: 水域の酸性とアルカリ性を特徴付ける重要な指標。それは水生生物の生存と繁殖だけでなく、水中のさまざまな汚染物質の移動、変化、濃縮にも重大な影響を与えます。
溶存酸素 (DO) : 水に溶けている分子状酸素の濃度を指します。水域の自浄能力を判断し、水生生態環境の健全性を評価するための重要な評価指標です。
導電率: 水中の溶解イオンの総濃度を間接的に反映し、水の塩分と総溶解固形分 (TDS) に対応します。水域の鉱化度および無機汚染レベルを効果的に特徴付けることができます。
濁度：浮遊土砂、藻類、有機破片、その他の粒子状物質による水域の遮光度を示します。これは、水の清浄度と浮遊汚染度を評価するための重要な視覚的および物理的指標です。
注: 5 つの従来のパラメータの構成は、特定のアプリケーション シナリオに合わせてわずかに調整される場合があります。個々のモニタリングの要求に対しては、酸化還元電位 (ORP) または塩分が部分的なパラメータに置き換わることもありますが、上記の 5 つの指標は依然として最も広く採用され、業界で認知されている標準構成です。
3. 光学式水質センサーの分類と原理
光学式水質センサは、光の吸収、散乱、蛍光、燐光など、水物質と光との光学的相互作用特性に基づいて水質パラメータの検出を実現します。試薬の消費がなく、応答速度が速く、強力な電磁妨害耐性を備えているため、高精度の水環境検出における主流の監視デバイスとなっています。主な種類と用途を以下にまとめます。
3.1 紫外可視 (UV-Vis) 吸収スペクトルセンサー
動作原理: ランベルト ベールの法則に従い、センサーは特定の紫外線および可視波長における水サンプルの光吸収強度を検出し、吸光度と物質濃度の線形関係を通じて対象汚染物質の濃度を定量的に計算します。
主な用途：水中の化学的酸素要求量（COD）、硝酸態窒素（NO3-N）、全有機炭素（TOC）、ベンゼン系などの特徴的な有機汚染物質のリアルタイム検出。
3.2 蛍光センサー
動作原理：特定波長の励起光を水サンプルに照射し、水中の蛍光物質の励起により発生する長波長発光の強度を検出し、対象物質の定量モニタリングを実現します。
主な用途
• クロロフィル a センサー: 水中のクロロフィル蛍光強度を検出することで藻類のバイオマスと密度を推定し、藻類のブルームと水の富栄養化を早期に警告します。
• CDOM/FDOM センサー: 有色溶存有機物 (CDOM) および蛍光溶存有機物 (FDOM) の濃度を監視し、有機汚染追跡および水生態評価に適用されます。
• 石油汚染物質センサー: 石油物質に含まれる多環芳香族炭化水素の独特の蛍光特性を利用して、水油流出および油汚染のオンライン監視を実現します。
3.3 濁度/散乱光センサー
動作原理: 水中の浮遊粒子によって生成される光散乱強度を検出します。主に90°散乱光検出モードまたは180°透過光検出モードを採用し、水の濁度を定量化します。
主な用途: 地表水、生活下水、産業排水の水濁度を直接高精度にリアルタイム測定。
3.4 レーザースペクトルセンサー
動作原理：光源としてレーザーを採用し、高い単色性、高輝度、低干渉の利点を備えています。ラマン分光法および波長可変ダイオードレーザー吸収分光法技術と組み合わせることで、超高感度の微量検出を実現します。
主な用途：水中の微量溶存ガス（メタン、二酸化炭素など）や低濃度の微量汚染物質の検出。高水準の水環境の精密モニタリングに適しています。
4. イオン水水質センサーの分類
イオン水質センサーは、水中の特定のイオン物質を検出する専門的な検出装置です。同社の中核技術は、イオン選択性電極と高度な電気化学的センシング原理に基づいています。サンプル水中の対象イオンの活性と濃度を正確に捕捉することができ、構造が簡単で応答が速く、低コストであるため、従来の水質イオン指数モニタリングに広く使用されています。
