[发明专利]吸收测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量在介质的吸收行为中反映的、介质的至少一种性质，特别是诸如至少一个吸收系数的性质的吸收测量系统，该吸收测量系统包括在测量操作中填充有介质的测量腔室；在测量操作中通过测量腔室发射辐射的发射单元；和接收通过测量腔室的辐射并且对依赖于在介质中的吸收的辐射强度进行测量的测量和接收单元；以及基于测量辐射强度确定介质的性质的测量电子设备。 

背景技术

吸收测量系统当今被应用于大量的工业应用中，特别是在化学和生物化学工业中，以及在水或者废水处理中，以在线地以及为移除样本而测量吸收特性。在测量样本的情形中，测量腔室通常地具有能够利用介质的样本填充的试管；试管被插入测量布置中并且通过测量布置的、被相应地放置的窗口而受到照射。连同它一起地，还存在将介质抽吸到测量腔室中的吸收测量系统。在在线测量中，测量布置例如被实现为一种探针，该探针被送入介质中。这里，测量腔室由探针中的空腔形成；空腔被介质填充，并且通过被安装在空腔的相对侧上的窗口照射空腔。 

根据应用，在相应的单色或者多频发射单元的应用下，吸收测量是在不同的频率范围，具体地是在可视范围、紫外线范围、或者红外范围中执行的。 

关联于介质中的吸收的、对于从测量腔室出现的辐射强度的测量能够在预定频率范围上一体地进行，或者可以作为频率的函数经由频谱仪进行。 

使用吸收测量系统测量介质的吸收系数；例如，关联于预定频率范围的频率，或者作为在预定光谱范围上平均化的变量，对于预定频率确定吸收系数。 

能够使用相应的评价方法，基于这些吸收系数来确定在介质的吸收行为中反映的其它性质；这种性质包括例如被确定为在介质中包含的物质和/或这种物质的浓度，以及诸如例如浊度或者着色的性质。而且，也能够使用相应的评价方法推导介质的其它性质，诸如，例如总有机碳含量或者化学需氧量。 

在US 6,956,648 B23中描述了一种用于测量在介质的吸收行为中反映的介质性质的、被实现为频谱仪探针的吸收测量系统。该系统包括： 

-在测量操作中填充有介质的测量腔室， 

--在其中，具有相等长度的可辐射测量路径完全地穿过介质延伸； 

-在测量操作中穿过测量腔室沿着测量路径发射辐射的发射单元； 

-测量和接收单元， 

--所述测量和接收单元接收在测量路径上穿过测量腔室的辐射，并且测量依赖于介质性质的、它的穿过测量腔室的辐射强度；以及 

-基于测量辐射强度和测量路径的长度而确定性质的测量电子设备。 

与测量腔室邻接并且类似地在测量操作中填充有介质的基准腔室被另外地设置在这里描述的探针中；具有相等长度的基准路径平行于测量腔室中的测量路径而延伸穿过基准腔室；基准路径比测量路径更短。在这里通过相对于在基准路径上穿过基准腔室的辐射比较在测量路径上穿过测量腔室的辐射的光学光谱，而辨识测量布置的变化，所述变化诸如，例如吸收测量系统的发射系统或者光学发射系统的发射功率的时效相关变化。 

具有以上引用的类型的吸收测量系统基本上具有以下问题，即，测量范围和能够在测量范围中实现的测量准确度高度地依赖于测量路径的预定长度L。其原因在于，由发射单元发射的辐射强度I₀在介质中的测量路径的预定长度L上与介质的吸收系数μ成指数关系地降低。对于在测量和接收单元上入射并且由测量和接收单元测量的辐射强度I，以下等式相应地适用： 

I＝I₀e^-μL

由此，测量范围和在测量范围中的可实现测量准确度被如下的准确度所固定，其通过发射辐射强度I₀与测量辐射强度I的比率，除以对数测量路径的长度L而确定。 

由于受到当今的测量和记录单元的受限的动力学的影响，仅当测量效果，即，在发射辐射强度I₀和测量辐射强度I之间的差异足够地大并且发射辐射强度I₀和测量辐射强度I的绝对值处于能够以计量方式登记的数值范围中时，测量才是可能的。 

结果，较小的吸收系数μ的准确测量要求大的测量路径长度L，而较大的吸收系数μ的准确测量要求较小的测量路径长度L。 

这意味着由于测量路径的预定长度L，使用者仅仅能够在狭窄地受限的测量范围中操作吸收测量系统，并且朝着已经狭窄地受限的测量范围的边缘，能够实现的测量准确度会进一步降低。