专利名称：便携式多功能比色仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量技术领域，特别是一种便携式多功能比色仪。
背景技术：
在工业水处理现场，有许多与水质有关的参数需要检测，有些是物理参数，如电 导，温度；有些是化学或者生物物质的浓度，如总磷，PH和钙离子浓度。便携式靠电池提供 电源的测量仪器已广泛使用。这些测量仪器包括用于测量电导，PH，氧化还原电位的仪器， 还有用于测定化学/生物化学物质浓度的比色分析仪。虽然这些便携式仪器的使用，与送 样到实验室相比大大地减少了水质分析的时间和操作难度，但在测量过程中需要使用多个 仪器，把样品分为多份进行测量而取得一系列参数。在传统便携式的比色仪中，一般只测量一个波长的吸光度，这样限制了比色仪的 应用范围，有些分析方法需要测量两个波长的吸光度，通过其差值或者比值来计算检测的 浓度。有时需要进行温度补偿。例如利用阳离子染料测共聚物的浓度时，温度对吸光度有 很大的影响，共聚物与阳离子染料的作用，使染料改变颜色。如果测量两个波长的吸光度， 测量精度会大大增加。同样的例子也适用于用PH指示剂测量pH，用pH指示剂在酸态和碱 态的吸光度的差值和温度能比单一吸光度更准确地确定PH值。如图1所示，在现有的比色分析仪中，比色皿6是与比色仪分开的。比色皿6通常 是长方形的，也可以是一个玻璃试剂瓶，液体样品放置于比色皿6中。在比色皿6中加入化 学试剂，再将比色皿6置于比色仪中的样品池1中，通过比色仪的光电二极管2和发光二极 管3测量比色皿6中液体的吸光度，比色皿6的几何尺寸而不是比色仪的样品池1决定比 色分析的光程。此外，因为测量物理参数的传感器一般要与水直接接触，而到目前为止，还 没有一款比色仪将比色分析的样品池与物理测量的样品池结合在一起，因此，现有比色仪 不能同时进行化学参数和物理参数的测量。如果比色分析结果需要物理参数进行校正时， 使用者需要使用一个测量物理参数的传感器装置和一个比色仪进行两次测量得到一个物 理参数和一个化学物质的浓度，用得到的物理参数对从比色仪得到的化学物质的浓度进行 校正，这样的校正一般需要使用者使用另一辅助设备来完成，根据校正的复杂程度，辅助设 备可能是计算机，计算器，或计算表格。

发明内容
本发明的目的在于提出一种多功能比色分析仪，可以同时对多个参数进行检测， 从而减少对一系列参数的分析时间，提高分析精度。一种便携式多功能比色仪，包括一样品池，用于容纳被测液体；多个用于测量被测液体的物理参数及电化学参数的测量元件；用于比色分析的测量元件；以及带有微处理器的电子系统，所述电子系统读取所述各测量元件的信息，对多个参数值进行多参数分析，同时测量多个水质参数及一个物质的浓度。优选地，所述多个测量被测液体的物理参数及电化学参数的测量元件密封于所述 样品池的内壁中，与被测液体直接接触测量。其中，所述样品池的池体是可透过250纳米到1000纳米光的玻璃或塑料材料。其中，所述用于比色分析的测量元件是发光二极管和光电二极管。其中，所述测量电化学参数的元件是金属电极，用于测量液体电导。其中，所述测量电化学参数的元件是铱氧化物电极/银_氯化银电极组成的电极 对或玻璃电极/银_氯化银电极组成的电极对，用于测量液体PH值。其中，所述测量物理参数的元件是温度传感器。其中，所述发光二极管的最大发射波长在250到1200纳米之间。其中，所述金属电极是钼电极、金电极、不锈钢电极或石墨电极。一种使用如上便携式多功能比色仪同时测量多个水质参数及一个物质的浓度的 方法，包括如下步骤a.将样品注入样品池中，测量多个参数，根据一个或多个参数值判断样品是否需 要予处理；b.如样品不需要予处理，便携式多功能比色仪提示使用者向样品中加入化学试 剂，在一给定时间测量一个或多个波长的吸光度，所述测量时间由一个或多个参数值计算 得到；c.根据至少一个参数和至少一个波长的吸光度计算被检测化学物质的浓度。使用本发明的多功能比色分析仪，可以同时对多个参数进行检测，同时测量多个 水质参数及一个物质的浓度，从而提高测量精度。


图1所示为现有便携式比色仪的结构示意图；图2所示为本发明便携式比色仪一较佳实施例的结构示意图；图3所示为本发明便携式比色仪另一较佳实施例的结构示意图；图4所示为本发明便携式比色仪测量方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。如图2所示，在比色仪的样品池1的两侧安装光电二级管2和发光二极管3，发光 二极管3提供最大发射波长在250到1200纳米之间的单色光。样品池是可透过200纳米 到1000纳米光的玻璃或塑料材料。光电二级管2和发光二极管3前还具有滤光片5。比色 仪的样品池1中还安装有多个棒装金属电极4，用于测量液体电导。金属电极4也可以是一 金属片，金属片的表面与样品池内壁平齐，以便在需要时可额外插入一个传统玻璃比色皿。 金属电极4是钼电极、金电极、不锈钢电极或石墨电极。任何熟悉本技术领域的技术人员可 轻易想到金属电极的形状和安装在样品池的位置的各种变化。如图3所示，比色仪的样品池1中还安装有多个用于测量电化学参数的元件6， 测量电化学参数的元件6是铱氧化物电极/银_氯化银电极组成的电极对或玻璃电极/银_氯化银电极组成的电极对，用于测量液体PH值。为了让银/氯化银参比电极的电解质 和多孔电桥可以便于更换，参比电极可如图3所示安装在样品池的底部，这样，参比电极可 以从比色仪的背部更换。这样设计，即使参比电极和样品池不能做到安全密封，水也不会渗 到比色仪的电子系统中。上述多个测量被测液体的物理参数及电化学参数的测量元件密封于所述样品池 的内壁中，与被测液体直接接触测量。很明显，样品池的壁上还可安装其它测量元件，只要测量元件尺寸足够小，而且可 用密封胶密封。例温度传感元件。在许多测量中，温度是一个很重要的参数，其它测量需要 温度校正。本发明的多功能比色样品池可以用注塑的方法将池体和金属电极一次注塑而成， 这样可以做到金属电极与池体间的密封，本发明的样品池也可以在注塑时预留安装电极的 孔道，以便用密封胶将电极和池体密封。同时，本发明的多功能比色样品池还带有微处理器的电子系统(图中未示出)，所 述电子系统读取所述各测量元件的信息，对多个参数值进行多参数分析，同时测量多个水 质参数及一个物质的浓度。如图4所示，本发明便携式比色仪测量方法流程图以同时测量pH和吸光度为例说 明本发明所具备的传统比色仪所不具备的新功能。如流程图所示，操作者首先向样品池中 加入水样品，比色仪测量样品PH，如果样品pH值不在比色分析方法要求的范围内，比色分 析仪指示操作者对样品PH进行调节。这似乎是很简单的功能，即使使用一 PH仪和一传统 比色仪也不能实现此功能，这是因为操作者必须知道比色分析方法的PH范围。而使用本发 明的比色仪时，某一比色分析方法的PH范围可以预先设定并存储在比色仪内。如流程图所 示，在加完分析试剂后，比色仪对样品_试剂反应体系的PH进行测量，这一 pH不同于在加 试剂之前的PH，它反应样品-试剂反应体系的pH，如果这一 pH值不在此比色分析方法的最 优化范围内，比色分析的结果可以用测量的PH值加以校正。实施例1测亚硝酸盐浓度用偶氮化方法测定亚硝酸盐浓度时，测量反应时间与样品温度有关，如果水样品 温度在25度以上，测量反应可在15分钟内完成。使用本发明多功能比色分析仪时，将水样 品加入样品池中，测量样品温度和对吸光度归零，操作人员向水样品中加入偶氮化试剂，如 果样品温度在25度以上，比色分析仪在15分钟内时读取吸光度值，跟据吸光度值计算亚硝 酸盐浓度。如果样品温度在18到25度之间，比色分析仪在20分钟内时读取吸光度值，跟 据吸光度值计算亚硝酸盐浓度。如果样品温度在18度以下，比色分析仪提醒操作人员，样 品温度太低，需要把样品加热到接近25度。目前的方法需要操作人员使用另一温度测量装 置来测量样品温度，不能在进行比色分析时就测量样品温度，更不能让比色仪使用温度信 息来对比色分析作某种判断和分析。实施例2用测量多波长吸光度的方法来增加可测浓度范围用钼蓝法在820纳米使用22mm样品池测正磷时，可测正磷浓度在3ppm内。由钼 蓝的可见光谱可知，钼蓝在650nm的吸光度大约是它在820nm的一半，在本发明比色仪中，如果820nm的吸光度大于一预定下限，本发明的比色仪会自动测量650nm吸光度，用650nm 吸光度来计算正磷浓度。实施例3用测量多波长吸光度多参数的方法来测量阴离子聚合物的浓度阳离子染料可用于测量阴离子聚合物浓度，此方法有以下特点阳离子染料与阴 离子聚合物的作用产物在某波长的吸光度是温度的函数；如果水样品的电导很高，阳离子 染料与阴离子聚合物的作用产物的光谱会发生很大的变化。用本发明的比色仪测量阴离子 聚合物浓度时，先测量样品的电导，如电导值高于某一预设值，比色分析仪提醒操作人员需 要对样品进行稀释。如电导值在某一预设范围内，比色分析仪提醒操作人员加入化学试剂， 在一定时间时测量一个或两个波长的吸光度和样品池中溶液的温度，用所测吸光度值和温 度值跟据预先设定的校正方程计算阴离子聚合物浓度。本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本 发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、 推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
权利要求
一种便携式多功能比色仪，其特征在于包括一样品池，用于容纳被测液体；多个用于测量被测液体的物理参数及电化学参数的测量元件；用于比色分析的测量元件；以及带有微处理器的电子系统，所述电子系统读取所述各测量元件的信息，对多个参数值进行多参数分析，同时测量多个水质参数及一个物质的浓度。
2.如权利要求1所述的便携式多功能比色仪，其特征在于所述多个测量被测液体的物 理参数及电化学参数的测量元件密封于所述样品池的内壁中，与被测液体直接接触测量。
3.如权利要求1所述的便携式多功能比色仪，其特征在于所述样品池是可透过250纳 米到1000纳米光的玻璃或塑料材料。
4.如权利要求1所述的便携式多功能比色仪，其特征在于所述用于比色分析的测量元 件是发光二极管和光电二极管。
5.如权利要求1所述的便携式多功能比色仪，其特征在于所述测量电化学参数的元件 是金属电极，用于测量液体电导。
6.如权利要求1所述的便携式多功能比色仪，其特征在于所述测量电化学参数的元件 是铱氧化物电极/银_氯化银电极组成的电极对或玻璃电极/银_氯化银电极组成的电极 对，用于测量液体PH值。
7.如权利要求1所述的便携式多功能比色仪，其特征在于所述测量物理参数的元件是 温度传感器。
8.如权利要求4所述的便携式多功能比色仪，其特征在于所述发光二极管的最大发射 波长在200到1200纳米之间。
9.如权利要求5所述的便携式多功能比色仪，其特征在于所述金属电极是钼电极、金 电极、不锈钢电极或石墨电极。
10.一种使用如权利要求1-9之一所述的便携式多功能比色仪同时测量多个水质参数 及一个物质的浓度的方法，其特征在于包括如下步骤a.将样品注入样品池中，测量多个参数，根据一个或多个参数值判断样品是否需要予 处理；b.如样品不需要予处理，便携式多功能比色仪提示使用者向样品中加入化学试剂，在 一给定时间测量一个或多个波长的吸光度，所述测量时间由一个或多个参数值计算得到；c.根据至少一个参数和至少一个波长的吸光度计算被检测化学物质的浓度。
全文摘要
本发明提出一种便携式多功能比色仪，包括一样品池，用于容纳被测液体；多个用于测量被测液体的物理参数及电化学参数的测量元件；用于比色分析的测量元件；以及带有微处理器的电子系统，所述电子系统读取所述各测量元件的信息，对多个参数值进行多参数分析，同时测量多个水质参数及一个物质的浓度，从而提高测量精度。
文档编号G01N21/31GK101923055SQ20101022626
公开日2010年12月22日 申请日期2010年7月4日 优先权日2010年7月4日
发明者杨庆荣, 肖才斌, 黄洁 申请人:肖才斌;黄洁;杨庆荣