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技术

根据本发明专利技术，提供了一种用于光学颗粒测量仪器的检定和校准且被配置为是被至少部分地浸入样本流体中的标准介质悬浮体（１５０）。悬浮体（１５０）包括基本上为固态的外表面，该外表面包括沿着照明轴Ａ设置的第一末端（１５１）和第二末端（１５２）以及至少一个外表面（１５３）。第一末端（１５１）被配置为接纳入射光。悬浮体还包括内体积。所述内体积的至少一部分包括被配置为散射预定量的入射光的基本悬浮的光散射材料（１５５）。悬浮体（１５０）还包括形成在所述第二末端（１５２）上且包括光吸收材料的端盖（１５６）。离开第二末端（１５２）的光基本上被端盖（１５６）吸收。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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，已经专利技术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Barmerjee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0' 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。通过使用放置在干燥的空样本室内的标准悬浮体浓度进行校准是耗时且昂贵的。 每次使用需要新的标准悬浮体以保证标准物的正确值并使在重复使用标准物的情况下可 能发生的标准物污染减少或最小化。另外，在校准之前，必须在将标准物引入样本室中之前 保证仪器的清洁以便不会由于标准悬浮体的污染而稀释或改变结果。在检定完成时，必须 再次维护仪器以便使仪器恢复至操作条件。检定装置的恢复或清除过程能够由于不适当地 执行的组装或恢复而使仪器准备就绪的完善性或准确地读取的能力改变或者使之无效。不能精确地对准固态标准物并定向或不能使比浊系统进入适当地清洁且干燥的 状态会影响测量结果的精度。这继而引起不必要的校准、生产率损失或不能检测容差之外 或不适合使用的比浊系统。不适当或不完整校准或检定之后的操作可能因此而引起对饮用水分配的完善性 的威胁。
技术实现思路
在本专利技术的某些方面，用于光学颗粒测量仪器的检定且被配置为至少部分地浸入 样本流体中的标准介质悬浮体包括基本上为固态的三维外表面，其包括沿着照明轴A设置的第一末端和第二末端和 在所述第一末端与所述第二末端之间延伸的至少一个外表面，其中，所述第一末端被配置 为允许光进入标准介质悬浮体中；8内体积，其中，所述内体积的至少一部分包括被配置为散射预定量的入射光的基 本悬浮的光散射材料；以及端盖，其形成在所述第二末端上并包括光吸收材料，其中，离开所述第二末端的光 基本上被所述端盖吸收。优选地，所述标准介质悬浮体包括与样本流体折射率基本上匹配的折射率。优选地，所述标准介质悬浮体还包括基本上为固态的悬浮材料体和被所述固态悬 浮材料保持为悬浮状态的光散射材料。优选地，所述标准介质悬浮体还包括基本上为固态的悬浮材料体和所述悬浮材料 的至少一部分中的无定形或非无定形分子键。优选地，所述标准介质悬浮体还包括基本上为固态的悬浮材料体和遍布于所述悬 浮材料的至少一部分的泡。优选地，所述标准介质悬浮体还包括外壳和被保持在所述外壳中的悬浮材料，其 中，所述悬浮材料包括悬浮的光散射材料。优选地，所述悬浮材料包括悬浮液体、悬浮凝胶、半固体或包含在所述外壳中的其 它可置位(settable)液体。优选地，所述标准介质悬浮体还包括在所述标准介质悬浮体的第一末端处的用于 允许入射光进入所述标准介质悬浮体的第一光学表面、在所述第二末端处的用于透射基本 上沿着照明轴A基本上传播通过并离开所述标准介质悬浮体的未散射光的第三光学表面、 以及至少部分地在所述第一末端与所述第二末端之间延伸的用于透射基本上垂直于照明 轴A地离开所述标准介质悬浮体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合用于光学颗粒测量仪器的检定的标准介质悬浮体（１５０），其被配置为至少部分地浸入样本流体中，该标准介质悬浮体（１５０）包括：基本上为固态的三维外表面，其包括沿着照明轴Ａ设置的第一末端（１５１）和第二末端（１５２）以及在所述第一末端（１５１）与所述第二末端（１５２）之间延伸的至少一个外表面（１５３），其中，所述第一末端（１５１）被配置为允许光进入标准介质悬浮体（１５０）；内体积，其中，所述内体积的至少一部分包括被配置为散射预定量的入射光的基本悬浮的光散射材料（１５５）；以及端盖（１５６），其形成在所述第二末端（１５２）上并包括光吸收材料，其中，离开所述第二末端（１５２）的光基本上被所述端盖（１５６）吸收。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PA帕伦博，
申请(专利权)人：哈赫公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]