一种适用于光度法原理水质自动分析仪的抗干扰测量方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于光度法原理水质自动分析仪的抗干扰测量方法，根据吸收光谱特性的变化情况判定干扰物质对测量的影响情况和吸收光谱偏移情况，选择无干扰（或干扰最小）的测量波长作为最佳测量波长，分析待测样品溶液吸收光谱特性与参比吸收光谱特性的变化，并计算得出最终测量结果作为仪器本次测量的输出示值，实现抗干扰。

An anti-interference measurement method suitable for photometric principle water quality automatic analyzer

The invention discloses an anti-interference measurement method which is suitable for the water quality automatic analyzer of the photometric principle. According to the change of absorption spectrum characteristics, it determines the influence of the interfering material on the measurement and the migration of the absorption spectrum, and selects the measured wave length without interference (or the smallest interference) as the best measurement wavelength, and analyzes the pending measurement. The absorption spectrum characteristics of the sample solution and the characteristics of the reference absorption spectrum are changed, and the final measurement results are calculated as the output values of the instrument, and the anti-interference is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于光度法原理水质自动分析仪的抗干扰测量方法
本专利技术属于水质检测领域，具体涉及一种适用于光度法原理水质自动分析仪的抗干扰测量方法。
技术介绍
光度法原理水质自动在线分析仪具有结构简单、灵敏度高、重复性好等优点，在环境在线监测领域得到了广泛的应用。光度法原理水质自动在线分析仪主要基于朗伯比尔定律实现测量，即当一束平行的单色光通过均匀的含有吸光物质的溶液后，溶液的吸光度与吸光物质浓度及吸收层厚度成正比，可用公式表示为：A＝εbc式中：A为吸光度，为无量纲量；ε为摩尔吸光系数，与待测吸光物质的性质及仪器设定的测量波长相关，单位为L·mol-1·cm-1；b为吸收液层厚度，单位为cm；c为吸光物质浓度，单位为mol·L-1。现有光度法原理水质自动分析仪通常依据待测目标物质的吸光特性，选择某一特定的吸收波长作为测量波长，如此，该分析仪测量物质的摩尔吸光系数ε可理解为定值，并可通过标定计算得出，液层厚度b通常在分析仪生产完成后同样为定值，(通常亦通过标定直接计算摩尔吸光吸收ε和液层厚度b的乘积作为仪器参数)。从而，仪器经标定后即可通过测量样品溶液的吸光度和样品溶液浓度的对应关系计算得出待测目标物质的浓度。在实际测量中，特别是复杂水域的测量中，待测水样中除待测的目标物质外，还常常存在有干扰物质在选定的测量波长处同样有吸收，影响待测目标物质的测量。现有水质自动分析仪通常采用加入干扰离子掩蔽试剂的方法来减少干扰离子的影响，但是由于分析仪使用环境不同，其干扰离子种类及含量不同，故分析仪通过掩蔽试剂减少干扰离子影响的方法具有在较多的限制性。本
技术实现思路
暂未发现明显相似方案，中国专利CN101329252A中公开了一种化学需氧量检测方法，该方法测量待测污水样品在多个待测波段上的吸光度，并在所述各待测波段上，以波长为积分变量，对吸光度进行积分，计算所述待测污水样品在各待测波段上的吸光度的积分值，并通过计算求的化学需氧量，专利采用多波长的紫外线测量方法，使得测量结果能在较大的应用范围内准确测量化学需氧量的值，减小测量误差。该专利旨在通过一定的测量计算方法提高待测物质(即化学需氧量)的测量精度，不同于本专利通过多波长测量计算的方法抑制待测样品中干扰物质的影响，即虽然同样采用多波长测量技术，但是数据分析处理方法不同，达到的目的也不相同。博士论文《基于微型光谱仪的多参数水质检测仪关键技术研究》(魏康林)，中指出了通过多波长光谱分析法(P68-)消除背景干扰的方法，其方法是基于多波长测量技术，通过参比波长和测量波长和倍率系数建立数学模型，消除背景干扰(主要是指浊度)，其测量波长仍为固定测量波长，不同于本专利根据水样光谱选择最佳吸收波长的测量方法。硕士论文《基于分布式紫外-可见光谱法水质监测系统的数据处理方法技术研究》(汤戈)中指出了基于光全散射法的光谱全局校准算法研究(P33-)，其中提到最佳波长提取，但其目的是基于对最佳波长提取实现建立水中悬浮颗粒物的粒径分布函数，进而消除水中浊度测得的影响，不同于本专利中通过最佳测量波长的选择实现消除干扰离子吸收的影响，其“最佳测量波长”的实质内涵不同。现有光度法原理的水质自动分析仪主要依据朗伯比尔定律实现待测物质的定量测量，即一定波长的单色光透过待测溶液后，溶液的吸光度与吸光物质的浓度和吸收层厚度成正比。现有水质自动分析仪的单色光测量波长通常依据待测物质的吸收光谱特性选定，且为固定测量波长(例如通过水杨酸显色测量氨氮通常采用697nm的测量波长，通过二苯碳酰二肼显色测量六价铬通常采用540nm的测量波长)，该测量方法在简单水环境中可较好的满足测量要求，但是当待测物质中存在干扰物质时(即在选定的测量波长下，干扰物质同样存在吸收时)，由于多组分体系吸光度的加和性，导致分析仪测量出现误差，影响测量。目前水质分析仪测量可靠性差，尤其在待测水样中存在干扰物质的复杂环境下，仪器测量结果误差较大(干扰物质浓度约大，误差越大)，难以满足复杂水样测量要求。现有水质分析仪通常依据待测物质的吸收光谱特性，选择特定波长作为仪器的测量波长。在简单水样的场合下(没有干扰物质或干扰物质浓度较低时)，可较好的满足测量要求，但是在存在干扰物质的复杂水样场合测量时，由于干扰物质在分析仪设定的测量波长下同样存在吸收，其必然导致测量结果误差增大，影响仪器适用性和可靠性。如图1所示，某Xmol/L浓度下物质A(目标物质)的吸收光谱如图1所示光谱曲线1、某Ymol/L浓度下物质B(干扰物质)的吸收光谱为图1所示光谱曲线2，当该两份物质的溶液混合后，(样品溶液)吸收光谱则如光谱曲线3，如此，通过选定的特定波长下测得的吸光度计算所得的测量结果必然偏大，即导致测量结果误差。此外，在现有水质分析仪中，通常根据目标物质的吸收光谱特性选择某一特定波长(常为物质A的最大吸收波长，即700nm处)作为测量波长。但是由于分析仪光学系统漂移干扰因素，导致测得的样品溶液的吸收光谱曲线发生偏移，则其同样必然导致测量结果误差。如图2，目标物质A的吸收光谱如图2所示吸收光谱1，并选择700nm作为测量波长。实际测量中，由于干扰影响，吸收光谱发生偏移为图示吸收光谱2，则必然导致700nm处测得的吸收度改变，导致最终测量结果误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，本专利技术公开了一种新的适用于光度法原理水质自动分析仪的抗干扰测量方法，本方法是根据分析仪待测目标物质的吸收光谱特性，在一定波长范围内选定多个测量波长，选择无干扰(或干扰最小)的测量波长作为最佳测量波长，并基于该最佳测量波长的吸光度和相应的标准曲线方程计算测量结果，从而实现消除(或减少)干扰物质影响的效果，达到分析仪测量抗干扰的目的。为了解决达到上述目的，本专利技术技术方案如下：一种适用于光度法原理水质自动分析仪的抗干扰测量方法，包括以下步骤，S1，根据测量目标物质A的吸收光谱范围和仪器性能要求，选择满足分析仪性能要求选择的波长范围λa～λb，λa和λb分别为测量目标物质A的吸收光谱范围和满足分析仪性能要求的波长的最小值和最大值；在所述波长范围内选定λ1、λ2…λn为水质自动分析仪的测量波长，其中λ1为目标物质的最大吸收波长(或目标物质A的标准分析方法中的推荐吸收波长)；n为选取的测量波长的个数；S2，采用不同浓度的目标物质A的标准溶液校正水质自动分析仪，分别获取在选定测量波长λ1、λ2…λn下不同浓度溶液的吸光度，并依据测量波长λ1、λ2…λn下的吸光度和目标物质A的浓度的对应关系分别获得不同测量波长下的标准曲线方程Cλ1＝f1(Aλ1)、Cλ2＝f2(Aλ2)…Cλn＝fn(Aλn)，其中C1、C2…Cω分别为目标物质A的不同浓度的标准溶液；Aλ1、Aλ2…Aλn为各测量波长在不同浓度标准溶液下测得的吸光度f1(Aλ1)、f2(Aλ2)、…fn(Aλn)分别为测量波长λ1、λ2…λn下浓度Cλ1、Cλ2…Cλn相对于Aλ1、Aλ2…Aλn拟合所得的标准曲线方程；ω为标物质A的不同浓度的标准溶液的数量；S3，选择浓度Cj(1≤j≤ω)的吸收光谱作为参比吸收光谱，并记录浓度Cj的全光谱吸光度，其中浓度Cj的目标物质A对应的测量波长λ1、λ2…λn的吸光度分别为A1j、A2j…Anj；S4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于光度法原理水质自动分析仪的抗干扰测量方法，其特征在于，包括以下步骤，S1，根据测量目标物质A的吸收光谱范围和仪器性能要求，选择满足分析仪性能要求选择的波长范围λa～λb，在所述波长范围内选定λ1、λ2…λn为水质自动分析仪的测量波长，其中λ1为目标物质A的最大吸收波长；S2，采用不同浓度的目标物质A的标准溶液校正水质自动分析仪，分别获取在选定测量波长λ1、λ2…λn下不同浓度溶液的吸光度，并依据测量波长λ1、λ2…λn下的吸光度和目标物质A的浓度的对应关系获得不同测量波长下的标准曲线方程Cλ1＝f1(Aλ1)、Cλ2＝f2(Aλ2)…Cλn＝fn(Aλn)，其中目标物质A的不同浓度的标准溶液用C1、C2…Cω表示；Aλ1、Aλ2…Aλn为各测量波长在不同浓度标准溶液下测得的吸光度；f1(Aλ1)、f2(Aλ2)、…fn(Aλn)分别为测量波长λ1、λ2…λn下浓度Cλ1、Cλ2…Cλn相对于吸光度Aλ1、Aλ2…Aλn拟合所得的标准曲线方程；S3，选择浓度Cj(1≤j≤ω)的吸收光谱作为参比吸收光谱，并记录浓度Cj的全光谱吸光度，其中浓度Cj的目标物质A对应的测量波长λ1、λ2…λn的吸光度分别为A1j、A2j…Anj；S4、测量待测样品溶液，并记录待测样品溶液的全光谱吸光度；其中，记录待测样品溶液的测量波长λ1、λ2…λn处的吸光度分别为A'1、A'2…A'n；S5，分析待测样品溶液吸收光谱特性与参比吸收光谱特性的变化，将待测样品溶液在选定波长下测得的吸光度与相应波长下Cj浓度下测得的参比吸收光谱的吸光度进行比例计算，...

【技术特征摘要】
1.一种适用于光度法原理水质自动分析仪的抗干扰测量方法，其特征在于，包括以下步骤，S1，根据测量目标物质A的吸收光谱范围和仪器性能要求，选择满足分析仪性能要求选择的波长范围λa～λb，在所述波长范围内选定λ1、λ2…λn为水质自动分析仪的测量波长，其中λ1为目标物质A的最大吸收波长；S2，采用不同浓度的目标物质A的标准溶液校正水质自动分析仪，分别获取在选定测量波长λ1、λ2…λn下不同浓度溶液的吸光度，并依据测量波长λ1、λ2…λn下的吸光度和目标物质A的浓度的对应关系获得不同测量波长下的标准曲线方程Cλ1＝f1(Aλ1)、Cλ2＝f2(Aλ2)…Cλn＝fn(Aλn)，其中目标物质A的不同浓度的标准溶液用C1、C2…Cω表示；Aλ1、Aλ2…Aλn为各测量波长在不同浓度标准溶液下测得的吸光度；f1(Aλ1)、f2(Aλ2)、…fn(Aλn)分别为测量波长λ1、λ2…λn下浓度Cλ1、Cλ2…Cλn相对于吸光度Aλ1、Aλ2…Aλn拟合所得的标准曲线方程；S3，选择浓度Cj(1≤j≤ω)的吸收光谱作为参比吸收光谱，并记录浓度Cj的全光谱吸光度，其中浓度Cj的目标物质A对应的测量波长λ1、λ2…λn的吸光度分别为A1j、A2j…Anj；S4、测量待测样品溶液，并记录待测样品溶液的全光谱吸光度；其中，记录待测样品溶液的测量波长λ1、λ2…λn处的吸光度分别为A'1、A'2…A'n；S5，分析待测样品溶液吸收光谱特性与参比吸收光谱特性的变化，将待测样品溶液在选定波长下测得的吸光度与相应波长下Cj浓度下测得的参比吸收光谱的吸光度进行比例计算，S6，若其中R％为水质自动分析仪的重复性要求，则干扰物质造成的影响在仪器测量性能指标要求范围内，以最大吸收波长λ1为本次测量的最佳测量波长，通过最大吸收波长λ1测得的吸光度A'1和最大吸收波长λ1对应标准曲线方程Cλ1＝f1(Aλ1)，计算得...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗勇钢，卢欣春，孙颖奇，刘冠军，倪亮，丁新新，
申请(专利权)人：南瑞集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32