专利名称：校准和/或调整用于液体、特别是水溶液中的化学物质的分析装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于校准和/或调整用于在液体、特别是在水溶液中的化学物质的分析装置的方法，在该情况下，通过将参考液体与用于产生颜色变化的试剂混合，接着利用预定波长的光照射，来在参考液体中测量化学物质的预定浓度；其中，基于通过参考液体对光的吸收来确定浓度，并将该浓度与参考液体的预定浓度相比较。
背景技术：
本发明涉及过程分析，在该情况下检验在水中、特别是在废水或饮用水中的化学物质的浓度。由DElO 2004 015 387A1，已知一种用于水溶液的总硬度的光度确定方法，在该情况下试剂与待检验的水溶液的样品混合。在这种情况下，该试剂引起待检验的液体的颜色变化，然后使其经受光度测量。借助所测量的对光的吸收，确定水溶液的硬度。EP2264449A1同样公开了 一种用于定量确定在水中的分析物的光度方法，在该情况下，在过程分析程序中，分析物的取样和计量通常是完全自动化进行。在过程分析装置中，对水中的化学物质进行自动的和实质上连续的光度定量确定。在这种情况下，液体样品被泵送至光度测量区域。在到该处的途中，经由另一个泵，将液体试剂引入液体样品流，这使得液体样品的颜色变化。然后对液体样品进行光度检验。为了校准或调整在这种光度测定方法中采用的分析装置，使用包含预定浓度的化学物质的标准溶液。这种情况下的不利之处是，尤其是在非线性浓度/信号关系的情况下，需要许多标准溶液来校准或调整该分析装置。在这种情况下，取决于待检验的液体中的化学物质的浓度的高低，必须选择标准溶液中的一种，其具有的化学物质的浓度最接近于待检验的液体中化学物质的浓度。然后将所选择的标准溶液作为参考液体手动应用到分析装置中。接着，执行校准或调整步骤。将在校准或调整步骤中测量的参考液体中的化学物质的浓度与该参考液体中先验已知的浓度比较。参考液体的选择和手动交换导致了在进行过程分析的测量过程时测量过程的延长的中断。

发明内容
因此本发明的目的是提供一种用于校准和/或调整用于液体、特别是用于水溶液的分析装置的方法，在该情况下，在测量过程没有长中断的情况下与测量过程有关的校准和/或调整是可能的。根据本发明该目的通过特征实现，该特征包括通过混合至少两种包含不同浓度的化学物质的标准溶液，来得到参考液体中的化学物质的预定浓度。这具有参考液体中的化学物质的浓度能够非常快地与待检验的液体中起支配作用的条件匹配的优点。在校准或调整程序中自动产生期望的参考液体浓度。因此，总是确保将分析装置调整到正确的工作点或工作范围。不需要在前选择参考液体，即手动替换所需的参考液体，由此测量过程中由校准或调整程序的中断被减少到最小。为了使得可获得尽可能大的浓度范围，其中可以经由两种标准溶液的混合而得到化学物质的浓度，当标准溶液的浓度之间彼此显著不同时是有利的。有利地，第一标准溶液中的化学物质的第一浓度位于分析装置测量范围的下限附近，而第二标准溶液在测量范围的上限区域中具有化学物质的第二浓度。例如，第一标准溶液关于测量范围可以具有0%的浓度(即分析装置在纯标准溶液中测量0%的浓度)，而第二标准溶液关于测量范围包含100%的这种化学物质的第二浓度(即由分析装置仍可检测的最高浓度，也就是所说的装置的“满刻度偏转”)。第二标准溶液也可以是物质的饱和溶液。由于在标准溶液中的化学物质的不同浓度，可以产生任何需要的混合比例一以及由此参考液体的浓度。在这种情况下，不需要进行手动混合，因为混合过程可以以软件驱动方式执行，这代表了特别简单的进行方式。在一个变型中，根据如在在前测量中测量的待检验的液体的至少一个浓度测量值来确认参考液体中的化学物质的预定浓度。基于在正常测量过程期间得到的浓度测量值的评估，可以通过自学习确认参考液体的预定浓度。以这种方式，校准或调整程序与分析过程中实际的现有条件相匹配。在这种情况下可以被省略需要手动选择参考液体的详细的初始调查。在进一步的变型中，根据平均浓度值确定参考液体的预定浓度，该平均浓度值根据在在前测量过程中获得的对于待检验的液体的多个浓度测量值而形成。由于形成平均值是确定参考液体的预定浓度的最简单的方法，从而考虑了待检验的液体中的化学物质的实际浓度的平均条件，由此使得精确设定分析装置的工作点成为可能。在一个实施方式中，根据化学物质的浓度选择光的波长，利用该光照射在实际测量过程中的有色的参考液体和/或有色的待检验的液体。此过程也经由软件自动进行，这代表自适应过程。在一个另外的变型中，在分析装置的调整步骤期间，当参考液体的预定浓度与测量的浓度之间出现差异的情况下，确定校正值，利用该校正值校正随后的待检验的液体中化学物质浓度测量值。由于分析装置的这种自动的自调整，在正在进行的测量过程期间得到对于待检验的液体的高精确度的浓度测量值。操作人员的介入不是必须的。有利地，根据时间和/或根据事件执行分析装置的校准和/或调整。这意味着，在正在进行的测量过程中，分析装置的校准和/或调整自动发生，其中因此通过根据得到的对于待检验的液体的浓度测量值而自学习来确定需要的参考液体的预定浓度。经由重复的校准和调整，将参考液体连续地改变，并且自动将其自身与待检验的液体的实际条件匹配。在一个另外的实施方式中，当由于分析装置的校准而检测到在参考液体中的化学物质的测量的浓度超过了根据预定浓度推导的阈值时，执行分析装置的调整。这样，提示了的时间点，在该时间点重新调整分析装置并且引入具有化学物质的新浓度的参考液体，从而将分析装置调整到正确的工作点上，并且过程分析能够总是在最好的前提条件下进行。


本发明适合于许多形式的实施例。将基于附图更详细的描述这些实施例中的一个，该单独的附图如下所示附图1，用于确定水溶液中化学物质浓度的分析装置的示意图。
具体实施例方式附图1示意性示出了分析装置I。从待检验的液体2中，分析装置I抽吸样品，该样品经由线路3和线路6馈送至样品室7。在这种情况下，线路3与阀4连接，阀4通过测量电子元件10打开和关闭。同样安装在线路3中的第一泵5将从打开的阀4中流出的待检验的液体2经由线路6移动到分析装置I的样品室7中。另两条线路8和9另外地连接到线路6。线路8延伸进入包含标准溶液11的储存容器中，标准溶液11由水构成且不包含化学物质。线路8连接到第二阀12，第二阀12也同样根据来自测量电子元件10的信号打开和关闭。根据需要，泵13将从打开的阀12中流动的标准溶液11馈送进线路6，并且接着进入样品室7。使第二标准溶液14经由包含第三阀15和第三泵16的线路9而同样到达线路6，并且然后到达分析装置I的样品室7，该第二标准溶液14包含等同于100%测量范围的量的化学物质。泵5、13和16通过测量电子元件10与阀4、12和15同步操作。此外，样品室7包括排放线路17，排放线路17中布置有另外的阀18。为了确定样品室7中的待检验的液体中化学物质的浓度，设置了光源19，其以预定波长的光照射光透射样品室7。布置于样品室7后面的光检测器20测量光的强度，并将与光的强度相对应的电信号输送到测量电子元件10，测量电子元件10中包括存储器21。接下来，通过举例，将经常存在于来自洗碗机的废水中的磷酸盐视为待检验的液体2中的化学物质。在这种情况下，第二标准溶液14包含等同于100%测量范围的量的磷酸盐。在正常的测量过程期间，测量包含磷酸盐的待检验的液体2的η个样品。对于每个测量，阀4打开，并且待检验的液体2的样品经由第一泵5泵送入样品室7。然后关闭阀4。阀12和15在此程序中保持关闭。在待检验的样品2中混合了以抗坏血酸溶液(ascorbic acidsolution)和铺钥氧化物酒石酸盐溶液(moIybdate antimony oxidetartratesolution)形式的两种试剂。由于混合了这些试剂，待检验的液体2的样品变成蓝色。这是因为吸收了可见光光谱范围的广阔剩余，直到近红外区域。广泛的光谱范围使得对于磷酸盐分析能够在发射波长上有大的选择。对于非常低的磷酸盐浓度，选择的波长位于最大吸收(IR)附近，而对于高磷酸盐浓度，可以选择例如绿光。对应于样品室7中包含的待检验的液体2的磷酸盐浓度，经由测量电子元件10确定在测量过程中从光源19发射到样品室7中光的波长。以预定波长发射的光在样品室7中被部分吸收。离开样品室7的光的降低的强度被光检测器20测量，其中光检测器20将相应的电信号发射到测量电子元件10。根据进入样品室7之前和从样品室7离开之后的光的强度的差异，经由测量电子元件10确定光的吸收。此后，测量电子元件10从其存储器21—包含在待检验的液体2中的磷酸盐浓度与光的吸收程度之间的关系——中提取与测量的吸收程度对应的值，用于包含在待检验的液体的被调查样品中的磷酸盐浓度。以此方式确定的待检验的液体的浓度值被储存在存储器21中。接着，包含于样品室7中的待检验的液体的样品经由阀18而从样品室7移除。然后，在正常的测量过程中，检验了相同类型的η个样品，执行分析装置I的调整步骤。为了该目的，关闭阀4，使位于样品室7中的待检验的液体2经由打开的阀18而被输送出，由此可获得空的样品室7用于调整过程。然后关闭阀18。根据存储的η个浓度测量值，测量电子元件10确定了对于化学物质磷酸盐的平均浓度，该浓度测量值是从对于待检验的液体的正常测量过程中得到的。然后，产生具有该平均浓度值的参考液体。这通过测量电子元件10以如下方式激活阀12和15，使得分别通过泵13和16将标准溶液11 (不含磷酸盐的水)和标准溶液14(分析装置的磷酸盐测量范围的100% )以使得在样品室7中可获得具有平均浓度值的参考液体的量而计量到样品室7中而发生。因为使用了能够高精确度地计量两种标准溶液11和14的泵13，16，可以非常迅速地并且无需人工干预地提供参考液体。以抗坏血酸溶液和锑钥氧化物酒石酸盐溶液形式的两种试剂混合入该产生的参考液体中，并且引起了颜色反应。接着，利用特定波长的光照射包含由参考液体和试剂制成的反应产物的透明样品室7，其中测量电子元件10已经根据平均浓度值选择了该波长。而且，在调整分析装置I时，光检测器20测量到通过参考液体的光的强度。测量电子元件10继而确定由光源19发射的光的强度(100%)和光检测器20测量的光的强度之比。该商数与具有预定平均浓度的化学物质磷酸盐的参考液体吸收的光相对应。根据存储器21中储存的吸收程度和化学物质磷酸 盐的测量的浓度之间的关系，使用该确认的吸收程度，可以确定参考液体中磷酸盐的测量的浓度。接着将测量的参考浓度与由标准溶液11和14混合的平均浓度值比较。如果利用参考液体测量的浓度与平均浓度值相符，则分析装置I在正常工作范围内运行。如果测量的浓度与平均浓度值之间出现差异，则根据该差异确定校正因子。以此方式，调整程序结束并且继续进行正常的测量过程，在这种情况下，再次将m个样品依次从待检验的液体2的储存容器中取出并填充入样品室7，并且在那里利用与吸收有关的所述光度测定方法评价，其中，根据吸收程度，再次确定m个样品中的每一个的化学物质浓度。利用在调整分析装置期间确认的校正因子校正m个样品中的每一个，由此确保总是保证精确确定待检验的液体2中的化学物质——磷酸盐——的浓度。在确定了 m个样品中的磷酸盐浓度后，进行进一步的调整步骤，该步骤以与前述的调整步骤同样的方式进行，只有在这种情况下，考虑最后测量部分的测量的m个浓度值用于确定参考液体的平均浓度值。在这种情况下，经由测量电子元件10，重新确定标准溶液11和14的量，以便产生对于参考液体的新的平均浓度值。由于所述的程序，校准或调整程序中所需的参考液体的浓度与待检验的液体2中的当前的起支配作用的污染物自适应的匹配，由此分析装置I总是在正确的工作点或工作范围运行。这样，确保了待检验的液体2中包含的化学物质浓度的高精确度测量。本发明不仅限于确定磷酸盐浓度，而是还可以应用于大量其它化学物质。
权利要求
1.一种用于校准和/或调整分析装置的方法，所述分析装置用于在液体、特别是在水溶液中的化学物质，在该情况下通过将参考液体和用于产生颜色变化的试剂混合，接着利用预定波长的光照射，来在所述参考液体中测量化学物质的预定浓度；其中，基于通过所述参考液体对所述光的吸收来确定浓度，将所述浓度与所述参考液体的所述预定浓度相比较，其特征在于 通过混合至少两种标准溶液(11，14)得到所述参考液体中的所述化学物质的所述预定浓度，所述标准溶液中包含不同浓度的所述化学物质。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于 相对于所述分析装置对于相同化学物质的测量范围，第一标准溶液(11)中的所述化学物质的第一浓度等于0%，而第二标准溶液(14)中包含100%的第二浓度。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于 根据如在在前测量中测量的对于待检验的液体的至少一个浓度测量值来确定所述参考液体中的所述化学物质的所述预定浓度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于 根据平均浓度值确定所述参考液体的所述预定浓度，所述平均浓度根据在在前测量中得到的对于所述待检验的液体的多个浓度测量值而形成。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于 根据所述化学物质的浓度选择所述光的波长，利用所述光照射所述有色的参考液体。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于 在所述分析装置(I)的调整步骤期间，在所述参考液体的所述预定浓度和测量的浓度之间出现差异时，确定校正值，利用所述校正值校正随后的所述待检验的液体中的所述化学物质的浓度测量值。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于 根据时间和/或根据事件执行所述分析装置(I)的校准和/或调整。
8.根据权利要求8所述的方法，其特征在于 当由于所述分析装置(I)的校准而检测到在参考液体中的化学物质的测量的浓度超过了根据所述预定浓度推导的阈值时，执行所述分析装置(I)的调整。
全文摘要
本发明涉及一种校准和/或调整用于液体、特别是水溶液中的化学物质的分析装置的方法，在该情况下通过将参考液体与用于产生颜色变化的试剂混合，接着利用预定波长的光照射，来测量在参考液体中的化学物质的预定浓度；其中，基于通过参考液体对光的吸收来确定浓度，将该浓度与参考液体的预定浓度相比较。在用于校准和/或调整用于液体的分析装置的方法中，在该情况下与测量过程相关的校准和/或调整使得测量过程中没有长的中断成为可能，通过混合至少两种标准溶液(11，14)得到参考液体的预定浓度，该标准溶液中包含不同浓度的化学物质。
文档编号G01N21/78GK103033500SQ20121038982
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月27日 优先权日2011年9月30日
发明者安德里·格罗斯, 乌尔里希·卡特, 托马斯·席普洛夫斯基, 拉尔夫·施托伊尔瓦尔德 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司