CN102047097B - 水质分析仪 - Google Patents
水质分析仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102047097B CN102047097B CN200880129610.4A CN200880129610A CN102047097B CN 102047097 B CN102047097 B CN 102047097B CN 200880129610 A CN200880129610 A CN 200880129610A CN 102047097 B CN102047097 B CN 102047097B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- absorbance
- pollution degree
- conversion formula
- water pollution
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims abstract description 177
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 116
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 claims description 82
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 48
- 238000003556 assay Methods 0.000 claims description 42
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 39
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 34
- 238000003149 assay kit Methods 0.000 claims description 15
- 238000010202 multivariate logistic regression analysis Methods 0.000 claims description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 2
- 230000001915 proofreading effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 abstract description 5
- 230000015654 memory Effects 0.000 abstract description 5
- 238000011481 absorbance measurement Methods 0.000 abstract 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 12
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
- G01N2201/129—Using chemometrical methods
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
为了提高输入操作和计算的操作性，在理想方式中，计算部保持用于将总吸光度转换为水质污染度的换算式以根据吸光度测量值计算水质污染度，其中的总吸光度是对吸光度测量值加权后进行线性组合得到的函数。该换算式经由可装卸的外部存储介质从计算装置提供。计算装置基于从输入部输入的水质污染度分析值和经由可装卸的外部存储介质提供的来自分析装置的关于多个样本的多个波长的吸光度测量值，在换算式计算部中计算换算式，经由外部存储介质提供给分析装置。
Description
技术领域
本发明涉及以排水或环境水的紫外线(UV)吸光度与水质污染度(将COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)以及TOC(总有机碳)总称为水质污染度)的测量值的相关关系为前提，生成将UV值转换为这些值的换算式(回归式)，基于此根据测量样本水得到的UV值获得换算水质污染度值的水质分析仪。
背景技术
日本工业标准(JIS)规定了水质监控用紫外线吸光度自动测量器，UV测量值与COD值相关联，用于与水质总量控制有关的水质污浊负载量的计算等。
COD值的测量使用吸光光度计。来自低压水银灯等光源的光照射到测量元件。测量元件将样本引导至一定光路长度的空间中，使来自光源的光透过测量元件。透过测量元件的光透过干涉滤光片以选择特定的波长，例如254nm，用检测器进行检测，将该检测信号用放大器转换为吸光度。
利用COD成分主要为有机物、吸收紫外线的成分较多的特性，调查紫外区域的特定波长(通常是254nm)的吸光度与另外求出的COD测量值的相关关系以生成COD换算式，从吸光度换算为COD值。此处，作为紫外区域的波长，使用单一的波长。但是，一般样本水中包含的物质是多样的，另外根据样本水不同，物质的组成也有所不同。因此，使用单一紫外线波长的吸光度的COD换算式有时无法得到较好的与COD值的相关性。
这种情况并不限定于COD测量，也存在于BOD测量和TOC测量，在水质污染度的测量中是共同的问题。对此，本发明的发明者们提出，作为在紫外区域中测量样本水的COD成分等测量用的吸光度的波长，使用多个波长(参照专利文献1)。
COD测量等按照如下过程进行。
(1)分别存储使用现场采样的多个样本由吸光光度计等分析装置取得的吸光度的测量值和由手动分析的化学分析取得的COD值等分析值。
(2)基于此使用最小二乘法计算换算系数。
(3)将计算的换算系数设定在分析装置中。
在分析装置中，使用以此方式设定的换算系数将吸光度测量值转换为COD值。
专利文献1：美国专利US7,362,438B2
发明内容
发明要解决的问题
若要使用多波长的吸光度进行COD值等水质污染度的测量，与使用单波长的吸光度的情况相比，在计算换算系数时必须存储的吸光度的数目变多，因此存储的项目数目、将存储的数据输入计算机的项目数目变多，操作变得麻烦。
本发明的目的是，COD等水质污染度的化学分析取得的手动分析结果的输入从输入装置通过手动操作进行，但除此之外的吸光度测量值的输入和计算处理实现自动化，据此提高输入操作和计算的操作性。
用于解决问题的手段
本发明的水质分析仪的第一方式是将分析装置与计算装置作为相互独立的不同装置构成的。在该方式中，分析装置包括：光学测量部，测量紫外区域的多个波长的吸光度；计算部，能够保持从外部提供的用于将总吸光度转换为水质污染度的换算式，并使用保持的换算式根据所述光学测量部中的吸光度测量值计算水质污染度，其中的总吸光度是对由所述光学测量部测量的吸光度测量值加权后进行线性组合得到的函数；外部存储介质连接部，能够与外部存储介质可装卸地连接，能够将所述光学测量部取得的多个波长的吸光度测量值提供给外部存储介质，并能将利用外部存储介质从外部提供的换算式提供给所述计算部；以及控制部，控制所述计算部以及外部存储介质连接部的动作。计算装置包括：输入部，输入水质污染度分析值；换算式计算部，基于所述分析装置中的关于多个样本的所述多个波长的吸光度测量值以及输入到所述输入部的多个样本各自的水质污染度分析值，计算所述计算部要保持的换算式；以及外部存储介质连接部，能够与外部存储介质可装卸地连接，能够将利用外部存储介质从外部提供的所述分析装置中的关于多个样本的所述多个波长的吸光度测量值提供给所述换算式计算部，并能将所述换算式计算部计算的换算式提供给外部存储介质。
在该方式中，所述计算装置可以包括计算机与程序。此处，所述程序可以是用于使计算机作为以下单元起作用的程序：将所述分析装置中的关于多个样本的所述多个波长的吸光度测量值经由该计算装置的所述外部存储介质连接部从外部存储介质读入的单元；对于由所述外部存储介质读入单元读入的所述多个波长的吸光度测量值的全部或其中的一个或多个构成的所有组合生成总吸光度的单元；读入输入到所述输入部的水质污染度分析值的单元；基于由所述总吸光度生成单元生成的所有总吸光度和由所述水质污染度分析值读入单元读入的关于多个样本的水质污染度分析值利用多变量分析计算回归式的单元；选择由所述回归式计算单元计算的回归式中与所述水质污染度分析值的相关关系最优的回归式的单元；以及将由所述选择单元选择的回归式作为换算式输出到所述外部存储介质连接部的单元。
本发明的水质分析仪的第二方式是分析装置与计算装置作为一个整体装置构成的。该方式的水质分析仪包括：光学测量部，测量紫外区域的多个波长的吸光度；计算部，能够保持用于将总吸光度转换为水质污染度的换算式，并使用保持的换算式根据所述光学测量部中的吸光度测量值计算水质污染度，其中的总吸光度是对由所述光学测量部测量的吸光度测量值加权后进行线性组合得到的函数；输入部，输入水质污染度分析值；以及换算式计算部，基于所述光学测量部中的关于多个样本的所述多个波长的吸光度测量值以及输入到所述输入部的多个样本各自的水质污染度分析值，计算所述计算部要保持的换算式，并将其保持到所述计算部。
在该方式中，所述换算式计算部可以包括计算机与程序。此处，所述程序是用于使计算机作为以下单元起作用的程序：读入所述光学测量部中的关于多个样本的所述多个波长的吸光度测量值的单元；对于由所述读入单元读入的所述多个波长的吸光度测量值的全部或其中的一个或多个构成的所有组合生成总吸光度的单元；读入输入到所述输入部的水质污染度分析值的单元；基于由所述总吸光度生成单元生成的所有总吸光度和由所述水质污染度分析值读入单元读入的关于多个样本的水质污染度分析值利用多变量分析计算回归式的单元；选择由所述回归式计算单元计算的回归式中与所述水质污染度分析值的相关关系最优的回归式的单元；以及将由所述选择单元选择的回归式作为换算式保持到所述计算部的单元。
作为相关关系的优劣的判断，可以使用相关系数的优劣，或者换算水质污染度值与实际测量的水质污染度值的相对误差的优劣。
所述吸光度中除了特定波长的吸光度以外，可以包括指定波长范围的吸光度积分值。
所述总吸光度除了包括紫外区域中的波长的吸光度以外，还可以包括用于混浊度校正的可见区域中的波长的吸光度。
(发明效果)
在本发明的水质分析仪中，设定为由光学测量部测量的多个波长的吸光度值经由外部存储介质或直接地提供给换算式计算部以计算换算式，计算的换算式经由外部存储介质或直接地提供给计算水质污染度的分析装置的计算部，因此能够减少通过人手输入由光学测量部测量的多个波长的吸光度值的麻烦和将换算式设定到分析装置的麻烦，提高了操作性。
往往将分析装置设置在河流等测量现场，定期或随时取得样本并流至由流量计(flow cell)构成的测量单元以自动进行测量。在这种情况下，对于该测量现场处的样本一旦求出换算式后，样本的组成等只要不发生大的变化，便无须更改换算式。在将分析装置与计算装置作为相互独立的不同装置构成的第一方式中，将分析装置设置在测量现场，作为计算装置使用设置在其他场所的计算机，它们之间的数据传送经由外部存储介质进行，据此，能够在多个分析装置中共用作为计算装置的一台计算机，能够降低每个分析装置的成本。
在分析装置与计算装置作为一个整体装置构成的第二方式中，无须进行分析装置与计算装置之间的由人手进行的传送，因此进一步提高了操作性。
附图说明
图1是表示第1实施例的分析装置的模块图。
图2是表示同一实施例的计算装置的模块图。
图3是表示同一实施例的换算式计算部的算法的模块图。
图4是表示同一实施例的动作的模块图。
图5是表示同一实施例的换算式计算部的动作的流程图。
图6是表示同一实施例的计算装置的显示装置的显示画面的一个例子的图。
图7是表示另一实施例的模块图。
图8是表示同一实施例的换算式计算部的算法的模块图。
符号说明
2，2a分析装置；5光学测量部；10，10a计算部；12外部存储介质连接部；16，16a控制部；20计算装置；22外部存储介质连接部；24，24a输入部；26，26a换算式计算部；28外部存储装置；30外部存储介质读入单元；30a吸光度读入单元；32总吸光度生成单元；34水质污染度分析值读入单元；36回归式计算单元；38选择单元；40换算式输出单元；40a保持单元
具体实施方式
参照图1至图5，说明将分析装置与计算装置作为相互独立的不同装置构成的本发明的第一方式。图1表示分析装置，分析装置2包括光学测量部5、计算部10、外部存储介质连接部12以及控制部16。
光学测量部5包括测量单元4、光源6以及光检测器8，使来自光源6的光射入测量单元4，透过测量单元4的光由光检测器8检测。为了使光学测量部5能够测量紫外区域中的多个波长的吸光度，光源6能够发出紫外区域中较广范围的连续光谱或多个亮线光谱。并且，为了能够进行多个波长的吸光度测量，在射入测量单元4之前的光路上或在射出测量单元4之后的光路上设置可多级切换的滤光片或分光器以依次选择射入光检测器8的光的波长，或者，作为光检测器8使用光电二极管阵列，在测量单元4的出射侧的光路上作为分光器设置多色仪(polychromator)从而能够同时检测多个波长的光。光学测量部5必须包含紫外区域中的多个波长，此外更为理想的是在可见区域中也能测量吸光度。
计算部10能够保持从外部提供的用于将总吸光度转换为水质污染度的换算式，并使用保持的换算式根据光学测量部5中的吸光度测量值计算水质污染度，其中的总吸光度是对由光学测量部5测量的吸光度测量值加权后进行线性组合得到的函数。
外部存储介质连接部12能够与外部存储介质14可装卸地连接，能够将光学测量部5取得的多个波长的吸光度测量值提供给外部存储介质14，并能将利用外部存储介质14从外部提供的换算式提供给计算部10。作为外部存储介质14，只要是CF(compact flash，小型闪存)存储器、软盘、USB存储器等可装卸并可携带的装置，可以是任何种类。
控制部16控制计算部10以及外部存储介质连接部12的动作。具体而言，控制部16做出指示，从而使光检测器8检测的光强度信号在计算部10中转换为吸光度，使该吸光度对外部存储介质连接部12存储在外部存储介质14中，使外部存储介质14从后述的计算装置20取得并保持的换算式保持到计算部10中，并且在计算装置20中进行使用保持的换算式将吸光度测量值转换为COD值等水质污染度的计算。该指示由操作者进行。
图2表示计算装置20。计算装置20包括输入由化学分析得到的COD值等水质污染度分析值的输入部24、换算式计算部26以及外部存储介质连接部22。
换算式计算部26基于分析装置2中的关于多个样本的多个波长的吸光度测量值以及输入到输入部24的多个样本各自的水质污染度分析值，计算计算部10要保持的换算式。
外部存储介质连接部22能够与外部存储介质14可装卸地连接，能够将利用外部存储介质14从外部提供的分析装置2中的关于多个样本的多个波长的吸光度测量值提供给换算式计算部26，并能将换算式计算部26计算的换算式提供给外部存储介质14。
换算式计算部26计算的换算式还保管在硬盘装置等外部存储装置28中。
计算装置20能够使用个人计算机等通用计算机或专用计算机，换算式计算部26能够作为程序实现。如图3所示，实现换算式计算部26的程序是用于使计算机作为以下单元起作用的程序：将分析装置2中的关于多个样本的多个波长的吸光度测量值经由外部存储介质连接部22从外部存储介质14读入的单元30、对于由外部存储介质读入单元30读入的多个波长的吸光度测量值的全部或其中的一个或多个构成的所有组合生成总吸光度的单元32、读入输入到输入部24的水质污染度分析值的单元34、基于由总吸光度生成单元32生成的所有总吸光度和由水质污染度分析值读入单元34读入的关于多个样本的水质污染度分析值利用多变量分析计算回归式的单元36、选择由回归式计算单元36计算的回归式中与水质污染度分析值的相关关系最优的回归式的单元38、以及将由选择单元38选择的回归式作为换算式经由外部存储介质连接部22输出到外部存储介质14的单元。
图4表示该方式中计算换算式的动作的流程。作为水质污染度的COD等在实验室或检查室等中利用化学分析求出，并手动输入到计算装置20中。分析装置2与计算装置20之间的吸光度数据与换算式的数据移动经由存储介质14进行。
计算装置20中求出的换算式经由存储介质14被传送到分析装置2，并且作为保存数据被存储到与计算装置20连接的存储装置28或计算装置20中内置的存储装置28中。28例如是硬盘装置。
概略地说明计算换算式的动作的整体。首先，准备用于求出换算式的样本。样本是从要测量的河流或工厂废水等中以不同时间取得的多个样本。首先，对最初的样本使用分析装置2进行吸光度测量。吸光度利用设定的5个紫外线波长和1个可见光波长进行。紫外线波长的选择没有特殊限制，但较为理想的是作为通常使用的代表性波长加入254nm。另外，较为理想的是，作为可见光波长，选择为了测量混浊度而经常使用的546nm。
与分析装置2中的吸光度测量并行地，使用相同样本进行化学分析以求出COD等水质污染度。同样，对于准备的多个样本依次重复相同的动作，求出各个样本的吸光度值与水质污染度测量值。
分析装置2中的吸光度测量在样本放入单元4中后自动进行。从光源6发出的紫外线(有时也包含可见光线)透过单元4中的样本，透过单元的紫外线射入检测器8后被转换为电信号。利用来自检测器8的与透射光强度对应的电信号，在计算部10中计算吸光度。依次替换单元4的样本，对准备的所有样本进行吸光度测量。控制部16从外部收到存储指示后，将其通知给计算部10，将计算部10中求出的吸光度通过外部存储介质连接部12存储到外部存储介质14中。
外部存储介质14中存储的吸光度被传输到计算装置20，用于换算式的计算。
随后，计算装置20中求出的换算式再次经由外部存储介质14被传输到分析装置2。在分析装置2中，控制部16收到读入指示后，通过外部存储介质14读入换算式即换算系数等参数，改变计算部10的设定。
计算装置20的换算式计算部26中的求出换算式的分析算法如下所述。该分析算法由软件实现。
[基本思路]
本软件中重要的是确定相关系数高的换算系数、权重系数和混浊度校正系数。若以下面的方式对式子进行转换，则能通过进行多变量的回归分析进行各系数的计算。
总吸光度计算式：
X＝c1·x1+c2·x2+c3·x3+c4·x4+c5·x5 (1)
此处，X为总吸光度，xj为波长λj的紫外线吸光度，cj为波长λj的紫外线吸光度的权重系数。
由VIS(可见光)进行的混浊度校正后的总吸光度计算：
X’＝X-d·x6 (2)
此处，X’为混浊度校正总吸光度，x6为可见光吸光度，d为混浊度校正系数。
测量值换算式：
Y＝A+B·X’ (3)
此处，Y为换算值，A、B为换算系数。
将(1)式与(2)式代入(3)式展开后如下。
Y＝A+B·c1·x1+B·c2·x2+B·c3·x3+B·c4·x4+B·c5·x5-B·d·x6(4)
此处，若令：
b0＝A
bj＝B·cj(j＝1，2，……，5)
b6＝-B·d
则(4)式可变为如下所示。
Y＝b0+b1·x1+b2·x2+b3·x3+b4·x4+b5·x5+b6·x6 (5)
该式(5)的b0～b6能够通过多元回归分析确定。若根据该回归式的回归系数以如下方式进行逆运算，则求出各个系数。
A＝b0
B＝b1+b2+b3+b4+b5
cj＝bj/B(j＝1，2，……，5)
d＝-b6/B (6)
[分析过程]
根据各波长的COD等水质污染度的实际测量值，利用下面的过程1计算换算系数(A，B)、权重系数(cj)以及混浊度校正系数(d)。
(过程1)
(1-1)对于下面的所有模式(62组)，利用后述的过程2进行换算系数(A，B)、权重系数(cj)、混浊度校正系数(d)、总吸光度(X)、换算值和相关系数的计算。其中，令未选择的紫外线波长的权重系数为0.00。在不使用可见光吸光度的情况下将混浊度校正系数固定为1.0。
紫外线吸光度通过5个波长测量，1个波长称为1ch(channel，通道)。因此在紫外区域中具有5ch的吸光度。该5ch中第2ch采用254nm。
1)使用紫外线吸光度5ch中任意1ch的情况的5个模式。
2)使用紫外线吸光度5ch中任意1ch+可见光吸光度的情况的5个模式。
3)使用紫外线吸光度5ch中任意2ch的情况的10个模式
4)使用紫外线吸光度5ch中任意2ch+可见光吸光度的情况的10个模式
5)使用紫外线吸光度5ch中任意3ch的情况的10个模式
6)使用紫外线吸光度5ch中任意3ch+可见光吸光度的情况的10个模式
7)使用紫外线吸光度5ch中任意4ch的情况的5个模式
8)使用紫外线吸光度5ch中任意4ch+可见光吸光度的情况的5个模式
9)使用紫外线吸光度5ch的情况的1个模式。
10)使用紫外线吸光度5ch+可见光吸光度的情况的1个模式。
(1-2)过程(1-1)的模式中，在满足以下条件的情况下进行以下处理，计算总吸光度(X)，添加计算了换算系数、相关系数的模式。
条件：所有权重系数(cj)为0以上，254nm(ch2)的吸光度的权重系数(c2)为0.00。
处理：令254nm(ch2)的吸光度的权重系数(c2)为0.01，将其他波长的吸光度的最大权重系数减少0.01。
(1-3)过程(1-2)的模式中，在满足以下条件的情况下进行以下处理，计算总吸光度(X)，添加计算了换算系数、相关系数的模式。
条件：混浊度校正系数(d)大于1.0或小于0。
处理：在混浊度校正系数(d)为负的情况下令d＝0.0。在混浊度校正系数(d)超过1.0的情况下令d＝1.0。
(1-4)在全部模式中，除了以下条件的模式之外，选择相关系数最大的模式。
a.权重系数(cj)中包含负的权重系数的模式
b.混浊度校正系数(d)为负的模式
c.混浊度校正系数(d)大于1.0的模式
(过程2)
1)使用多变量分析的多元回归分析，计算(5)式的回归式。
2)利用(6)式计算各个系数。
3)计算各个样本的总吸光度(Xi)。
3-1)在不使用可见光吸光度的情况下：
Xi＝c1·xi1+c2·xi2+c3·xi3+c4·xi4+c5·xi5
3-2)在使用可见光吸光度的情况下：
Xi＝c1·xi1+c2·xi2+c3·xi3+c4·xi4+c5·xi5-d·xi6
此处，Xi为样本编号i的总吸光度，xij为样本编号i的Chj的紫外线吸光度(j＝1，2，……，5)，xi6为样本编号i的可见光吸光度。
4)根据各个样本的总吸光度(Xi)与COD等水质污染度值的实际测量值计算相关系数。
归纳示出求出换算式的过程，如图5的流程图所示。从存储介质14输入多个样本的吸光度值。假设对各个样本测量了5个紫外线波长的吸光度与1个可见区域的吸光度。
手动输入对各个样本利用化学分析另外求出的COD等水质污染度值。
通过作为多变量分析的一种的多元回归分析，执行前面所示的(过程1)与(过程2)，对于全部62组模式求出作为换算式的回归式。选择这些回归式中相关关系最优的回归式。在以上说明中，作为相关关系的优劣的判断方法，选择相关系数最大的回归式，但也可以选择使用得到的换算式计算的换算水质污染度值与实际测量的水质污染度值的相对误差最小的回归式。作为该情况下的相对误差，使用在换算式的计算中使用的全部样本的相对误差的总和。
这样确定换算式后，将该换算式的各个系数经由存储介质14传送到分析装置2。
图6中表示计算装置20中的显示画面的一个例子。在画面中央部分示意了作为ch1～5的紫外线区域的波长选择UV1(243nm)、UV2(254nm)、UV3(265nm)、UV4(275nm)和UV5(290nm)。作为可见区域的波长VIS选择546nm。关于样本编号1～12显示测量日期时间和每个波长的吸光度数据。记做“测量值”的栏是COD等水质污染度值，它是另外进行化学分析后手动输入的值。“总吸光度”栏中，为每个样本显示基于换算式计算部26求出的换算式计算的总吸光度值，使用该总吸光度值换算的COD等水质污染度值显示在“换算值”栏中。
在画面下侧，构成换算式计算部26求出的换算式的总吸光度的式子中包含的权重系数显示在5个紫外线波长UV1～UV5的下面，并且显示可见光的校正系数。得到的换算式在下端的中央部显示为“y＝a(-1187)+b(2905)x”。x表示总吸光度X或混浊度校正后的总吸光度X’。在此情况下，作为“总吸光度”显示“UV-VIS”，因此作为总吸光度也使用可见光的吸光度，x意味着混浊度校正总吸光度X’。还显示了作为测量值测量COD值。
还显示了作为得到的换算式的回归式的相关系数为0.8501。它下面的吸光度形式表示：为了在分析装置的测量单元的光路长度不同的情况下统一进行处理，显示的吸光度是为使光路长度成为10mm而进行了换算后的值。
将以此方式计算的换算式设定到分析装置2中，以后分析装置2中测量了测量对象样本的吸光度后，使用该设定的换算式计算COD等换算水质污染度，并在分析装置2中显示或输出到外部设备。
接着，作为其他实施例，参照图7说明在分析装置内作为一个整体安装计算装置的方式。在该分析装置2a中，光学测量部5由测量单元4、光源6以及光检测器8构成，由于与图1的分析装置中所示的结构相同，所以省略详细的说明。
计算部10a与图1的计算部相同，能够保持用于将总吸光度转换为水质污染度的换算式，并使用保持的换算式根据光学测量部5中的吸光度测量值计算水质污染度，其中的总吸光度是对由光学测量部5测量的吸光度测量值加权后进行线性组合得到的函数。
换算式计算部26a和输入部24a与前面的实施例中作为与分析装置2分开的独立装置构成的计算装置20中设置的部件相同。输入部24a中输入利用化学分析另外测量的COD值等水质污染度分析值。换算式计算部26a基于光学测量部5中的关于多个样本的多个波长的吸光度测量值以及输入到输入部24a的多个样本各自的水质污染度分析值，计算计算部10a要保持的换算式，并将其保持到计算部10a中。
控制部16a控制计算部10a以及换算式计算部26a的动作。具体而言，在计算换算式时，控制部16a使光检测器8检测的光强度信号在计算部10a中转换为吸光度，将该吸光度提供给换算式计算部26a并使换算式计算部26a读取之，读取输入到输入部24a的COD值等水质污染度值，在换算式计算部26a中计算换算式，并将换算式计算部26a计算的换算式保持在计算部10a中。在测量测量对象样本时，指示使用计算部10a中保持的换算式进行将吸光度测量值转换为COD值等水质污染度的计算。该指示由操作者进行。计算的换算水质污染度在分析装置2a中显示或输出到外部设备。
计算部10a与换算式计算部26a能够使用个人计算机等通用计算机或专用计算机，换算式计算部26能够作为程序实现。如图8所示，实现换算式计算部26a的程序是用于使计算机作为以下单元起作用的程序：读入光学测量部5中的关于多个样本的多个波长的吸光度测量值的单元30a、对于由读入单元30a读入的多个波长的吸光度测量值的全部或其中的一个或多个构成的所有组合生成总吸光度的单元32、读入输入到输入部24a的水质污染度分析值的单元34、基于由总吸光度生成单元32生成的所有总吸光度和由水质污染度分析值读入单元34读入的关于多个样本的水质污染度分析值利用多变量分析计算回归式的单元36、选择由回归式计算单元36计算的回归式中与水质污染度分析值的相关关系最优的回归式的单元38、以及将由选择单元38选择的回归式作为换算式保持到计算部10a的单元40a。
换算式计算部26a中的换算式计算的算法与前面的实施例相同，因此省略说明。
Claims (9)
1.一种水质分析仪，其特征在于：
包括分析装置以及计算装置，其中，
所述分析装置包括：光学测量部，测量紫外区域的多个波长的吸光度；计算部，保持从外部提供的用于将总吸光度转换为水质污染度的换算式，并使用保持的换算式根据所述光学测量部中的吸光度测量值计算水质污染度，其中的总吸光度是对由所述光学测量部测量的吸光度测量值加权后进行线性组合得到的函数；外部存储介质连接部，可装卸地连接外部存储介质，将所述光学测量部取得的多个波长的吸光度测量值提供给外部存储介质，并将利用外部存储介质从外部提供的换算式提供给所述计算部；以及控制部，控制所述计算部以及外部存储介质连接部的动作；
所述计算装置包括：输入部，输入水质污染度分析值；换算式计算部，基于所述分析装置中的关于多个样本的所述多个波长的吸光度测量值以及输入到所述输入部的多个样本各自的水质污染度分析值，计算所述计算部要保持的换算式；以及外部存储介质连接部，可装卸地连接外部存储介质，将利用外部存储介质从外部提供的所述分析装置中的关于多个样本的所述多个波长的吸光度测量值提供给所述换算式计算部，并将所述换算式计算部计算出的换算式提供给外部存储介质。
2.根据权利要求1所述的水质分析仪，其特征在于：
所述计算装置包括计算机与程序，
所述程序是用于使计算机作为以下单元起作用的程序：
经由该计算装置的所述外部存储介质连接部从外部存储介质读入所述分析装置中的关于多个样本的所述多个波长的吸光度测量值的外部存储介质读入单元；
对于由所述外部存储介质读入单元读入的所述多个波长的吸光度测量值的全部或其中的一个或多个构成的所有组合生成总吸光度的总吸光度生成单元；
读入输入到所述输入部的水质污染度分析值的水质污染度分析值读入单元：
基于由所述总吸光度生成单元生成的所有总吸光度和由所述水质污染度分析值读入单元读入的关于多个样本的水质污染度分析值利用多变量分析计算回归式的回归式计算单元；
选择由所述回归式计算单元计算出的回归式中与所述水质污染度分析值的相关关系最优的回归式的选择单元；以及
将由所述选择单元选择的回归式作为换算式经由所述外部存储介质连接部输出到外部存储介质的单元。
3.根据权利要求2所述的水质分析仪，其特征在于：
作为所述相关关系的优劣的判断，使用总吸光度与水质污染度分析值之间的相关系数的优劣。
4.根据权利要求2所述的水质分析仪，其特征在于：
作为所述相关关系的优劣的判断，使用换算水质污染度值与实际测量的水质污染度值的相对误差的优劣。
5.一种水质分析仪，其特征在于包括：
光学测量部，测量紫外区域的多个波长的吸光度；
计算部，保持用于将总吸光度转换为水质污染度的换算式，并使用保持的换算式根据所述光学测量部中的吸光度测量值计算水质污染度，其中的总吸光度是对由所述光学测量部测量的吸光度测量值加权后进行线性组合得到的函数；
输入部，输入水质污染度分析值；以及
换算式计算部，基于所述光学测量部中的关于多个样本的所述多个波长的吸光度测量值以及输入到所述输入部的多个样本各自的水质污染度分析值，计算所述计算部要保持的换算式，并将其保持到所述计算部，
所述换算式计算部包括计算机与程序，
所述程序是用于使计算机作为以下单元起作用的程序：
读入所述光学测量部中的关于多个样本的所述多个波长的吸光度测量值的读入单元；
对于由所述读入单元读入的所述多个波长的吸光度测量值的全部或其中的一个或多个构成的所有组合生成总吸光度的总吸光度生成单元；
读入输入到所述输入部的水质污染度分析值的水质污染度分析值读入单元；
基于由所述总吸光度生成单元生成的所有总吸光度和由所述水质污染度分析值读入单元读入的关于多个样本的水质污染度分析值利用多变量分析计算回归式的回归式计算单元；
选择由所述回归式计算单元计算出的回归式中与所述水质污染度分析值的相关关系最优的回归式的选择单元；以及
将由所述选择单元选择的回归式作为换算式保持到所述计算部的单元。
6.根据权利要求5所述的水质分析仪，其特征在于：
作为所述相关关系的优劣的判断，使用总吸光度与水质污染度分析值之间的相关系数的优劣。
7.根据权利要求5所述的水质分析仪，其特征在于：
作为所述相关关系的优劣的判断，使用换算水质污染度值与实际测量的水质污染度值的相对误差的优劣。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的水质分析仪，其特征在于：
所述吸光度中包括指定波长范围的吸光度积分值。
9.根据权利要求8所述的水质分析仪，其特征在于：
所述总吸光度除了包括紫外区域中的波长的吸光度以外，还包括用于混浊度校正的可见区域中的波长的吸光度。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2008/061018 WO2009153855A1 (ja) | 2008-06-17 | 2008-06-17 | 水質分析計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102047097A CN102047097A (zh) | 2011-05-04 |
| CN102047097B true CN102047097B (zh) | 2013-01-23 |
Family
ID=41433786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200880129610.4A Active CN102047097B (zh) | 2008-06-17 | 2008-06-17 | 水质分析仪 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5158198B2 (zh) |
| CN (1) | CN102047097B (zh) |
| WO (1) | WO2009153855A1 (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102323234A (zh) * | 2011-08-09 | 2012-01-18 | 上海广照光电科技有限公司 | 自适应式在线cod监测方法和仪器 |
| CN103969206A (zh) * | 2014-04-23 | 2014-08-06 | 北京金达清创环境科技有限公司 | 一种基于紫外-可见吸收光谱的水质多指标传感探头 |
| CN104897598B (zh) * | 2015-06-15 | 2017-07-04 | 南京大学 | 水质cod的光谱测量装置及测量方法 |
| CN105911003B (zh) * | 2016-04-11 | 2018-08-17 | 重庆大学 | 基于rbm回归的水质toc浓度分析方法 |
| CN107490552A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-12-19 | 安徽华脉科技发展有限公司 | 一种紫外、可见光谱水质多参数测量检测系统 |
| CN107643258B (zh) * | 2017-09-06 | 2020-07-07 | 河海大学 | 一种水质参数光电准确测量方法 |
| CN108872122A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-11-23 | 中国计量大学 | 一种用于水质检测的光纤氧气传感器 |
| JP7056612B2 (ja) * | 2019-02-28 | 2022-04-19 | 横河電機株式会社 | 濁度測定方法及び濁度計 |
| CN110779889A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-11 | 华润三九（雅安）药业有限公司 | 数学模型建立方法及装置、总皂苷含量测定方法及装置 |
| CN111650146A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-09-11 | 深圳市长隆科技有限公司 | 分离式水质检测设备及系统 |
| CN113670879B (zh) | 2021-08-27 | 2022-09-13 | 生态环境部南京环境科学研究所 | 基于多变量和pmf模型对黑臭水体底泥重金属源的分析方法 |
| CN116297280B (zh) * | 2023-05-22 | 2023-08-01 | 成都博瑞科传科技有限公司 | 基于阵列光谱的水中有机物的uvcod系数检测方法及传感器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1400459A (zh) * | 2002-04-26 | 2003-03-05 | 常春 | 一种在线cod水质测试方法 |
| CN1769868A (zh) * | 2004-11-05 | 2006-05-10 | 株式会社岛津制作所 | Cod测定方法及装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3067640B2 (ja) * | 1996-05-30 | 2000-07-17 | 株式会社島津製作所 | Ｔｏｃ計 |
| JP2006194775A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Shimadzu Corp | 光路長可変型セル、それを使用した吸光度測定方法、並びにそれらを使用したｃｏｄ測定方法及び装置 |
-
2008
- 2008-06-17 WO PCT/JP2008/061018 patent/WO2009153855A1/ja active Application Filing
- 2008-06-17 JP JP2010517580A patent/JP5158198B2/ja active Active
- 2008-06-17 CN CN200880129610.4A patent/CN102047097B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1400459A (zh) * | 2002-04-26 | 2003-03-05 | 常春 | 一种在线cod水质测试方法 |
| CN1769868A (zh) * | 2004-11-05 | 2006-05-10 | 株式会社岛津制作所 | Cod测定方法及装置 |
| JP2006133044A (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Shimadzu Corp | Ｃｏｄ測定方法及び装置。 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 郝瑞霞等.用紫外光谱参数表征污水中溶解性有机污染物.《北京工业大学学报》.2006,第32卷(第12期),1062-1066. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102047097A (zh) | 2011-05-04 |
| WO2009153855A1 (ja) | 2009-12-23 |
| JP5158198B2 (ja) | 2013-03-06 |
| JPWO2009153855A1 (ja) | 2011-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102047097B (zh) | 水质分析仪 | |
| CN106198424B (zh) | 一种基于全光谱水质在线监测设备及其监测方法 | |
| EP1659392B1 (en) | COD measuring method and device | |
| CN102661923A (zh) | 一种复合型水质多参数在线自动监测仪 | |
| CN103323400A (zh) | 一种多参数集成的水质在线监测传感系统 | |
| CN104777108B (zh) | 一种叶绿素含量的检测装置及方法 | |
| CN109115697A (zh) | 一种集合光学探头的水质多参数在线监测装置 | |
| CN110887801B (zh) | 基于光谱法对复杂水体进行长时间原位探测的装置及方法 | |
| CN202393706U (zh) | 基于荧光式探头的光纤多参数水质分析仪 | |
| CN101943658A (zh) | 主元分析理论和光谱分析技术结合对水质连续监测的方法 | |
| CN203385656U (zh) | 一种基于光电比色法的水质监测装置 | |
| CN1295494C (zh) | 集成化微型光学分析仪 | |
| CN206906239U (zh) | 水质检测探头及水质检测仪 | |
| CN108318428A (zh) | 一种光电传感测量装置 | |
| CN206906244U (zh) | 基于近红外光谱的磨煤机气体分析仪 | |
| CN116953184A (zh) | 余氯在线检测模型的构建方法及余氯浓度在线检测方法 | |
| Chen et al. | A practical portable photometer using LEDs as inspection light source | |
| CN104937393A (zh) | 自动分析装置 | |
| CN106644995A (zh) | 一种基于紫外可见光谱检测的水质检测系统 | |
| Schima et al. | Mobile monitoring—open-source based optical sensor system for service-oriented turbidity and dissolved organic matter monitoring | |
| CN208171847U (zh) | 一种光电传感测量装置 | |
| CN106596433A (zh) | 一种带有加热系统的水质检测系统 | |
| CN202393698U (zh) | 一种全自动生化分析仪的光学系统 | |
| CN112147101A (zh) | 一种便携式溶解性有机物与硝态氮水质分析仪及方法 | |
| CN2711726Y (zh) | 集成化微型光学分析仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |