比濁計及檢測比濁計的樣品試管污染的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測量透明樣品試管中的液體樣品的濁度的比濁計。
【背景技術】
[0002]比濁計通過向樣品試管內(nèi)的液體樣品中投射光束來確定懸浮在所述試管內(nèi)的液體樣品中的固體顆粒的濃度。光檢測器檢測由懸浮的固體顆粒相對于所述光束的軸線以至少30°的角度(優(yōu)選相對于所述光束的軸線以直角的角度)散射的光量。但是，不僅懸浮在液體樣品中的顆粒產(chǎn)生散射光，試管的任何光污染(例如透明試管內(nèi)壁上的污垢層或試管本體上的劃痕)也可能散射光。
[0003]US 2011/0043807 Al公開了一種濁度計，所述濁度計具有兩個獨立的光源和兩個獨立的光檢測器，從而能提供不同的散射角和不同的穿透距離的不同濁度測量值。另外，對不同的濁度測量結果的合理性進行檢查，若不同的濁度測量值看起來不合理，則產(chǎn)生警告信號。其技術工作較繁重，并且，液體樣品內(nèi)的強烈不均一性也可能導致不合理的測量結果O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個目的是提供一種光學濁度計的簡單裝置和一種檢測液體樣品試管中的污染的簡單方法。
[0005]此目的是通過具有權利要求1所限定的特征的濁度計以及具有權利要求9所限定的特征的方法實現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明的用于測量液體樣品中的濁度的比濁計配有透明樣品試管，所述樣品試管可以是完全透明的，也可以是至少部分地透明的，以限定兩個或更多光學窗口。所述濁度計可作為采用可更換試管的實驗室裝置，所述試管在插入到濁度計中時已填充有液體樣品；或者，所述濁度計也可作為使用靜態(tài)試管進行準連續(xù)測量的過程裝置，所述試管具有用于向試管中連續(xù)輸送液體樣品的液體樣品入口和液體樣品出口。對于長時間使用試管而不更換的過程裝置，以及試管本體內(nèi)壁上的污垢會造成問題的過程裝置，本發(fā)明特別有利。
[0007]所述濁度計具有用于向試管中發(fā)射軸向平行光束的測量光源。所述軸向由光束本身限定，而不是由試管限定。所述光束例如可由發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)生，例如由激光LED產(chǎn)生。所述光束的直徑通常在0.5毫米和數(shù)毫米之間。由激光LED產(chǎn)生的單色光束具有很高的光學質(zhì)量，但是對試管污染很敏感。因此，對于采用激光LED作為光源的濁度計，合理、可靠地檢測試管污染特別重要。
[0008]所述濁度計具有用于接收來自于包含液體樣品的試管的散射光的散射光檢測器。所述散射光檢測器布置為不與所述光束在軸向上處于同一條直線上，因而所述散射光檢測器不接收直接來自于測量光源的光，在此方面，所述散射光檢測器在設計上是散射光度型的。所述散射光檢測器僅接收由液體樣品中的顆粒沿非軸向反射的光。
[0009]所述散射光檢測器例如可相對于軸向光束布置在大致直角的角度。在第一種實施方式中，所述散射光檢測器可至少接收幾度或甚至小于1°的小扇形區(qū)域范圍內(nèi)的散射光，或者，可替代地，所述散射光檢測器可實現(xiàn)為圓周型檢測器布置形式，接收并收集相對于所述光束軸在整個360°圓周上的散射光。
[0010]所述濁度計具有可切換漫射器，所述漫射器具有光漫射器本體和漫射器致動裝置，所述漫射器致動裝置用于在第一位置(或停放位置)和第二位置(或測試位置)之間移動所述漫射器本體。在停放位置，所述漫射器本體不與發(fā)射光束干涉，因而所述光束作為一條集中的平行光束進入試管。在測試位置，所述漫射器本體已移動至光源和試管之間的位置，在該位置，所述漫射器本體與發(fā)射光束干涉，從而產(chǎn)生進入試管的漫射測試光。若所述漫射器切換至測試位置，則來自于測量光源的平行光束會被轉(zhuǎn)入位于所述漫射器本體中的漫射光發(fā)生器中。因此，包含液體樣品的試管僅在測試模式中暴露于漫射光中。在一種可替代的實施方式中，所述漫射光發(fā)生器可以是獨立于測量光源的獨立的可切換漫射光源。
[0011]通過使用所述散射光檢測器來確定由被附著在試管本體上的顆?；蛟嚬鼙倔w的劃痕等反射的所述漫射光發(fā)生器的光導致的散射測試光，可隨時使用包括所述可切換漫射器的濁度計進行污染測試。例如，可在每次對液體樣品進行濁度測量后要求并進行污染測試，以利用污染測試的測量值來控制濁度測量值的合理性?？商娲蚋郊拥兀墒褂没虿皇褂靡后w測試溶液定期地進行污染測試，例如每隔幾小時或每天進行一次。污染測試一般可利用空試管、填充有無色透明參考液體的試管、或填充有樣品液體的試管進行。污染測試和參考測量例如可利用試管中的無色透明測試溶液進行。
[0012]在要求進行污染測試后，檢測濁度計的樣品試管污染的方法可按以下方法步驟進行:
[0013].激活漫射器致動裝置，以把漫射器本體從其停放位置移動至其測試位置，
[0014]?激活光源，
[0015].測量由散射光檢測器接收的測試光強度It，
[0016].把測得的測試光強度It與參考散射光強度Ir對比，和
[0017].若參考光強度Ir與測得的測試光強度It之間的差值超過閾值，則產(chǎn)生污染信號。
[0018]參考光強度Ir可以是在參考存儲器的查找表中存儲的參考值，在所述查找表中，對于每個樣品測量強度I，存儲著預期參考光強度Ir。若測得的測試光強度It大致等于該特定樣品測量強度I的存儲參考光強度Ir，則表明具有良好的合理性，此時不產(chǎn)生污染信號。通過此過程，可確定待控制的每個樣品測量值的合理性。
[0019]附加地或可替代地，參考光強度Ir可以是單個標定值，所述標定值基于利用潔凈的試管和填充在試管中的純凈參考液體獲得的參考測量值。參考光強度Ir可在濁度計生產(chǎn)過程結束時測量，也可由用戶測量，例如在使用新試管時測量。測得的參考光強度Ir存儲在濁度計的參考存儲器中。例如，可在每天早上啟動濁度計之后進行污染測試。
[0020]試管的污染包括導致試管的原有非漫射光學特性發(fā)生變化的各種試管光透射特性變化。尤其是，試管的內(nèi)表面和/或外表面上的劃痕、污點、灰塵、指紋、冷凝物和/或污垢可能是試管的光污染，這種光污染可能破壞每個樣品測量值。
[0021]在本發(fā)明的一種實施方式中，試管是圓筒狀的，并具有圓筒狀側(cè)壁和平坦的底壁。圓筒狀側(cè)壁允許相對于試管把所述散射光檢測器置于每個扇形角度，使得濁度計內(nèi)的試管的轉(zhuǎn)動位置不相干。圓筒狀壁還允許使用圓周型散射光檢測器布置形式，這種散射光檢測器不僅從試管接收來自于小圓周扇形內(nèi)的散射光，而且還接收來自于圓周的一大部分或整個圓周上的散射光。角錐透鏡是一種已知的收集試管圓周周圍的散射光的光學裝置。
[0022]平坦的底壁允許把平行光束以直角導向所述底壁，即使所述光束不是完美地與圓筒狀試管的縱軸線軸向?qū)φA筒狀試管(包括平坦的底壁)使得濁度計更能容忍測量光源與試管之間的少量幾何像差。
[0023]在本發(fā)明的一種實施方式中，提供有清潔裝置，用于對試管的圓筒壁內(nèi)側(cè)進行機械清潔。所述清潔裝置可具有由清潔電機轉(zhuǎn)動的清潔刷。所述清潔刷可具有移位裝置，所述移位裝置允許把所述清潔刷移入試管中，以根據(jù)需要自動清潔試管的圓筒壁的內(nèi)側(cè)。在本發(fā)明的一種實施方式中，所述清潔裝置例如可在污染信號產(chǎn)生之后激活。當所述清潔裝置完成清潔操作后，可要求進行另一次污染測試，以驗證試管是否不再有污染。
[0024]在本發(fā)明的一種實施方式中，提供有獨立的光源檢測器，所述光源檢測器負責漫射器本體的光學檢測，以從處于測試位置的所述漫射器本體直接接收漫射光。所述光源檢測器基本上僅從處于測試位置的漫射器本體接收漫射光。在本發(fā)明的方法中，實測光源強度Ims由光源檢測器確定，并與存儲的參考光源強度Irs對比。若實測的光源強度與存儲的光源強度之間的差值超過閾值，則產(chǎn)生光源故障信號。這能確保使用作為參考光強度Ir的相同光源光強度測量所述測試光強度It。
[0025]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述散射體由填充有散射顆粒的透明基體材料構成。所述基體材料例如可為均勻填充有散射顆粒(可為微粒)的透明塑料材質(zhì)。所述塑料材質(zhì)可為PMMA或其它的高透明性材質(zhì)。所述顆粒例如可為磷酸鈣、氟化物、二氧化錫、二氧化鈦或其它適當?shù)念w粒粉末。其粒徑應在由光源產(chǎn)生的光的波長范圍之內(nèi)和/或在光檢測器的敏感波長范圍之內(nèi)，例如在1.0至5.Ομπι范圍之內(nèi)。
[0026]可替代地，所述散射體可由毛玻璃構成，或者是基本上完全透明但在其一面或兩面上經(jīng)過一定程度的磨砂處理的類似散射體。
[0027]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述測量光源相對于所述試管沿軸向布置，并且在所述試管的平坦底壁的下方。這種布置形式可實現(xiàn)一種易于從頂部操作的試管容納構造，以便輕松地從頂部豎直地裝入試管，或者豎直地把試管移到頂部并取出。
【附圖說明】
[0028]下面將參照附圖通過【具體實施方式】來更詳細地說明本發(fā)明，在附圖中:
[0029]圖1示出了一種濁度計，其中，可切換漫射器處于停放位置；
[0030]圖2示出了圖1的濁度計，其中，可切換漫射器處于測試位置，并且所述濁度計帶有潔凈的試管;和
[0031]圖3示出了圖2的濁度計，其中，所述濁度計帶有被污染的試管。
【具體實施方式】
[0032]附圖中示出了一種用于測量和檢測樣品試管40中的液體樣品49的濁度的濁度計
10。在此實施方式中，濁度計10是所謂的過程裝置，而不是所謂的實驗室裝置。因此，所述濁度計具有樣品入口和樣品出口構造(在附圖中未示出)，并且連續(xù)或不連續(xù)地向試管40中栗送液體樣品。試管40很長時間不更換，例如在數(shù)天甚至數(shù)月內(nèi)不更換。
[0033 ]液體的濁度是懸浮在液體樣品49中的固體顆粒的濃度的一個指征。濁度是通過向液體樣品49中投射光束62并測量由液體樣品49相對于液體樣品49中的光束的縱軸以90°角散射的光的光強度來確定的。
[0034]濁度計10具有外殼，所述外殼在其頂端具有開口，用于向所述外殼內(nèi)的適當試管接收裝置插入樣品試管40，并從所述試管接收裝置彈出樣品試管40。所述試管接收裝置把插入的樣品試管40置于規(guī)定的試管位置。樣品試管40是圓筒狀的，并具有豎直的圓筒壁42和水平的平坦底壁41，這些壁共同限定試管本體。所述試管本體由透明無色的玻璃制成。
[0035]測量光源20布置在試管的底壁41的下方。測量光源20具有LED電驅(qū)動裝置24，所述LED電驅(qū)動裝置24對作為激光LED的發(fā)光二極管(LED)2