[发明专利]标准介质悬浮体、光学颗粒测量仪器、以及用于光学颗粒测量仪器的检定方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学颗粒测量仪器领域，具体而言，涉及标准介质悬浮体、光学颗粒测量仪器以及用于光学颗粒测量仪器的检定方法。

背景技术

浊度计或比浊计是用于测量或研究悬浮介质中的颗粒的仪器。比浊计一般指的是用于检测和/或测量液体或气态胶体中的悬浮颗粒的光学仪器。与此相对照，浊度计一般指的是用于检测和/或测量水中的颗粒物质的光学仪器。因此，所述悬浮介质可以包括水。将悬浮介质放置在样本室中并将光投射通过悬浮介质，作为进入到悬浮介质中的入射光束或入射光锥。悬浮体内的颗粒通过反射、衍射以及折射的复杂的相互作用来散射所述入射光。从颗粒散射的光的一部分被仪器的检测器接收。

检测器通常被设置在相对于入射光源和所得到的照明光轴约九十度处。为了量化悬浮介质内的颗粒量，必须比较接收到的散射光与使用已知颗粒浓度的类似悬浮介质获得的散射光水平。然后可以使用被调整或校准以读取与已知悬浮体的值相同的值的仪器来确定未知的颗粒浓度。可以将未知的颗粒浓度与已知的校准值相比较且可以通过校准值的估计或外推来确定该未知的颗粒浓度。

图1示出现有技术的浊度计/比浊计。光源沿着照明轴发射光，且将光发射到包含在样本室内的悬浮体中。来自该光源的光可以不受阻碍地传播通过悬浮体且另外可以通过撞击悬浮体内的颗粒而与悬浮体相互作用。撞击在颗粒上的光可以潜在地沿着包括后向散射射线路径、前向散射射线路径的多个射线路径之一散射，并且可以沿着与入射光束基本上成九十度的射线路径散射。以直角散射的光撞击到光接收器上且被光接收器量化。光接收器借助于光电效应将光子能转换成电信号。可以对通常在信号强度方面很弱或低的电信号进行放大和处理以便确定颗粒浓度。随后可以将该颗粒浓度输出到计量器、显示器、打印输出、或其它有用的指示器。

为了降低不必要的校准的成本，已经发明各种可再用的检定方法和装置以检查浊度计或比浊计的使用的准备状态和适合性。检定通常在校准程序之后执行，其中，获得检定信息并将其存储以供将来的检定使用。随后将所存储的检定信息与现场的仪器读数相比较，于是，通过将仪器读数与所存储的检定信息相比较来进行关于服务的需要的确定。周期性检定在诸如药品制造、食品和饮料生产或饮用水的生产和分配等应用中尤其关键。

起草了当前对饮用水的机构管理要求，诸如由环境保护局(EPA)发布的规章，以强制和控制浊度的测试。执行此测试以便保证配水系统中的颗粒材料、病原体或寄生虫的量低于预定值或阈值。一般地，管理要求规定颗粒不超过约一个比浊法浊度单位(NTU)，这大大地降低了对总人口的健康风险。因此，在使用浊度测量设备来确定水的质量的情况下，必须进行该浊度测量设备的准确度的周期性测试。在由国家、政府和/或州及地方自治市所设定的指导方针下执行测试以确保所报告的浊度值的准确度。

确认浊度系统的符合性的现有方法可以利用一级液体标准物，诸如Formazin的悬浮体和/或苯乙烯二乙烯苯聚合物粒(SDB或BaS4)的液体悬浮体。或者，符合性测试可以使用诸如液态胶乳的二级液体标准物或诸如丙烯酸、玻璃或玻璃-陶瓷(诸如SCHOTT‘Zerodur(微晶玻璃)’)的固态二级标准物，其与一级标准物相比具有等效值。饮用水配水网的安全的置信度涉及比浊测量系统的准确度和操作准备状态的确认频度。

一级标准物可以用于如授予Williams的美国专利No.7,180,594中的检定。然而，此类一级标准物的使用是昂贵的，并且因此对于频繁或广泛的检定而言，一级标准物是不理想的。

可替换地，如授予Bannerjee的美国专利No.5,912,737中所公开的那样或授予King的美国专利No.5,059,811中所公开的那样，已经使用固态标准物来替代液体标准物。然而，此现有技术方法也具有缺点。固态浊度标准物必须相对于照明光束和检测装置两者被准确地对准并定向。另外，固态标准物的使用需要操作比浊系统的服务，包括液体样本的完全去除和所有表面的清洁。

现有技术的检定装置和方法一般要求在安装检定装置之前清洁和干燥仪器样本室。其它现有技术的检定装置和方法要求用包含固定浊度值的腔室或小室(cell)来替换样本室以针对最后记录的检定进行比较。

因此，需要浊度或比浊仪器的干净且空的测试室，因为在将液体测试流体或固态测试样品用于检定过程之前必须维护并调节测试室。虽然在从未使用的比浊装置上不要求清洁，但根据授予O′Brien的美国专利No.5,757,481，例行地将现场操作比浊系统置于清洁且干燥的条件确实引起相当大的工作量。不能完全去除样本可能导致在固态标准物上形成样本的冷凝物。