红外光学传感技术赋能智能家居：TSW-30 浊度传感器的创新应用指南
在智能家居设备日益普及的今天，水质监测已成为提升家电智能化水平的关键环节。传统家电如洗碗机、洗衣机往往缺乏对水质的实时感知能力，导致洗涤效果不稳定或资源浪费。TSW-30 浊度传感器作为一款基于红外光学原理的低成本解决方案，正在改变这一现状。这款由 GE 公司开发的传感器模块，通过创新的光电检测技术，为家电产品赋予了'水质视觉'能力，让设备能够像人类一样感知水的清洁程度。
1. 红外光学传感原理与技术解析
1.1 光学浊度检测的核心机制
TSW-30 浊度传感器采用红外对管设计，其核心是一个发射红外光的 LED 和一个接收光信号的光敏二极管。当红外光穿过被测水体时，水中的悬浮颗粒会导致两种光学现象：
- 光散射：悬浮颗粒使部分光线改变传播方向
- 光吸收：颗粒物质吸收特定波长的光能
传感器通过测量透射光强度的变化来计算浊度值，其物理关系可表示为：
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透射光强 (I) = 初始光强 (I₀) × e^(-τ×L)
其中τ为浊度系数，L 为光程长度。TSW-30 的工作波长范围为 500-1050nm，专门优化了对水中常见悬浮物的检测灵敏度。
1.2 温度补偿算法实现
环境温度变化会显著影响红外 LED 的发光效率和光敏元件的响应特性。TSW-30 内置温度补偿机制，采用以下校正公式消除温度影响：
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△U = -0.0192 × (T - 25)
实际应用中，开发者需要同时采集传感器输出的电压值 (U) 和环境温度 (T)，通过微控制器进行实时补偿计算。典型的数据处理流程包括：
- ADC 采集原始电压信号
- 读取温度传感器数据
- 应用温度补偿公式修正电压值
- 通过浊度转换公式计算最终结果：
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TU = -865.68 × U_cor
