CN102395869A - 用于测试重量法水分测定的测量仪器的方法和样本 - Google Patents

Abstract

一种用于测试重量法水分测定的测量仪器(10)的方法，其中所述测量仪器(10)具有测试腔(30)，具有样本保持架(60)且用于确定位于测量位置的测试腔(30)中的样本(62)的质量的称重装置(40)，以及至少一个用于加热(31)可放在所述样本支持架(60)上的样本(62)的模块，其中所述方法包括以下步骤：在所述样本支持架(60)上放置测试样本(62)，确定所述测试样本(62)的起始质量m₀，利用预定义的温度分布图加热测试腔(30)，在已经根据预定义的温度分布图加热测试样本(62)之后，使用所述称重装置(40)测量所述测试样本的质量m₁，将实测质量m₁与质量参考值m_*比较，以及输出与比较结果对应的信号。

Description

用于测试重量法水分测定的测量仪器的方法和样本

本发明涉及一种用于测试重量法水分测定的测量仪器的方法以及适用于这种目的的测试样本。在当前语境中，水分被理解为表示另一种物质中存在受热挥发物质，例如水或其他液体。

为了确定样本的水分含量，使样本干燥并确定干燥过程前后其重量。

在特定环境下，也可以在干燥过程期间测量重量损失。在这种情况下，样本的重量值作为温度、干燥时间和测试腔中条件的函数而减小，其中重量值遵循渐近地接近样本干燥重量的重量-时间曲线。为了测试样本的水分是否等于预定义的标称值，计算样本的重量-时间曲线。然后，将通过这种方式计算的重量-时间分布图与在比较试验中确定的比较曲线进行比较。比较曲线基于利用水分相当于标称值的样本获得的重量-时间曲线。如果计算的重量-时间曲线与比较曲线在预定义的公差之内不匹配，则样本的水分在预定义的公差值之内相当于标称值。

用于重量法水分测定的适当装备的测量仪器能够基于所测量的曲线参数和干燥时间来测量样本的水分含量，并利用现有电子装置在显示单元上显示这样的值。对于这种方法而言，不必将要干燥的材料完全干透，就足以在重量-时间图中确定两个检测点的坐标。

可以在预定义的常数干燥时间Δt内执行不使要干燥的材料完全干透的干燥过程。或者，可以继续进行干燥过程，直到在干燥过程期间每单位时间的质量变化

降到预定义的阈值a以下，其中干燥时间Δt未必一定是常数。

如在引言中所述，干燥过程期间样本重量的改变实质上取决于温度、干燥时间和测试腔中的条件。可以打开以允许存放或去除样本的腔室用作测试腔，测试腔由测量仪器的外壳包封。用于容纳样本的装置和用于加热样本的模块也位于测试腔内部。样本支持架连接到重量法测量仪器。

通常，在平坦样本支持架，例如样本托盘上沉积样本的薄膜。托盘布置在用于重量法水分的测量仪器中，优选其表面区域水平，并相对于用于加热样本的模块表面区域平行，以使样本能够均匀受热。

使用各种辐射源作为加热模块，例如辐射加热器、陶瓷加热器、卤素灯和石英灯。甚至可以使用微波发生器作为辐射热源。

例如，欧洲专利说明书EP0611956B1公开了所述物质的重量法水分测定的测量仪器。在这种装置中，样本支持架加载在用于重量法水分测定的测量仪器外部。为了这样做，在抽屉形式的拉出装置上，与样本支持架一起从测量仪器外壳中抽出称重装置。将环形卤素灯用作辐射源，在工作时，其位于样本支持架上方。

欧洲专利申请EP1850110A1公开了另一种测量仪器。在这种装置中，使用了两个辐射源，在测量位置，在第一和第二辐射源之间布置样本支持架。

为了确保用于重量法水分测定的测量仪器精确工作，必须定期测试，并根据需要调节或校准。一种选择是彼此独立地测试称重装置和辐射源。为了测试称重装置，可以在质量传感器上放置已知的参考质量。如果测量仪器显示的质量与参考质量悬殊过大，必须再次调节质量传感器。为了测试辐射源，可以在测量仪器中插入参考温度传感器替代样本。然后将测量仪器加热到预定义的参考温度。如果测量仪器显示的温度与参考温度悬殊过大，必须再次调节辐射源。例如，德国专利No.DE10024015C2中公开了参考温度传感器。

测试辐射源特别耗费时间，因为必须要在冷的测量仪器中插入参考温度传感器，以便获得可能的最好精确度。在当前语境中，如果测量仪器处于大约20℃的室温下，认为其是冷的。还需要一直等到仪器达到稳定状态并且参考温度传感器不显示任何温度波动，这也要花费大量时间。为了确保辐射源绝对可靠，还建议不仅仅针对一个参考温度执行这种测试。因此，测试需要相当大工作量，因此常常由用户无规律地进行，同时这也可能导致测量精度的不确定性。

在美国专利No.US2002/063128A1中描述了测量结果可再现性的测试。为了进行这种测试，使用了来自五家不同制造商的奶粉。采集来自每家制造商的奶粉两份样本，确定这些样本中每个中的水分含量。可以将两个对应样本的测量结果进行比较。可以基于这些测量得出关于测量结果可再现性的结论。不过，不能得出关于流程绝对精确度的结论。如果测量装置显示出不正确的值，这会导致系统误差。利用不合格测量装置记录的测量值会是相同的。

在另一种分析方法中，利用Karl Fischer滴定流程确定测试物质的水分，不过这种方法也很费时。然后，从测试物质采集比较样本，利用测量仪器确定比较样本的水分。如果测量仪器返回充分精确的结果，在可允许误差公差的参数之内，不需要再次调节或校准测量仪器。不过，如果结果在可允许误差公差之外，必须要调节和/或校准测量仪器。

这种分析方法的缺点也是通过Karl Fischer滴定确定测试物质水分是一个冗长过程，因此常常由用户不规则地进行，在此，这也可能导致测量精确度的不确定性。

WO99/61878A和US2002/063128A1公开了其他分析方法，它们也是耗费时间的。在这些方法中，利用标准的对流加热炉确定测试物质的水分。为此目的，首先对包含液体的测试物质样本称重，然后在对流加热炉中干燥。在干燥之后，再次对样本称重。可以从干燥前后样本的重量差来确定测试物质的水分含量。这种分析方法也有缺点，即，确定测试物质的水分耗费时间，因此常常不是由用户定期执行的。

因此，本发明的目的是提供一种用于测试重量法水分测定的测量仪器的方法以及适当的测试样本，因此，能够尽可能简单并精确地测试测量仪器。

因此，这个目的是利用具有独立权利要求中所述特征的方法和适当测试样本解决的。从附属权利要求中可以认识到其他有利实施例。

根据本发明用于测试重量法水分测定的测量仪器的方法，其中所述测量仪器具有测试腔，具有样本保持架，用于确定位于测量位置时的测试腔中的样本的质量的称重装置，以及至少一个用于加热可放在所述样本支持架上的样本的模块，所述方法由以下步骤构成：

●在所述样本支持架上放置测试样本，

●确定所述测试样本的起始质量m₀，

●利用预定义的温度分布图加热测试腔，

●在已经根据预定义的温度分布图加热测试样本之后，使用所述称重装置测量所述测试样本的质量m₁，

●将测量质量m₁与质量参考值m_*比较，以及

●输出与比较结果对应的信号。

在当前语境中，可以经由测量仪器的称重装置来确定测试样本的起始质量m₀以及根据预定义温度分布图加热测试腔之后的质量m₁。或者，也可以通过某种其他方法来确定起始质量m₀。例如，可以利用用于确定水分的测量仪器外部的天平来确定起始质量m₀，通过这种方式确定的质量可以通过电子方式被发送到测量仪器或由用户输入。

测试样本的目的是测试测量仪器。为了实现这个目的，测试样本必须有已知的特性。这些已知的特性可以包括例如已知的起始质量m₀和/或取决于温度分布图的质量m(t，T)。从这些已知的特性，可以推导出可用于测试测量仪器的参考值。一个可能的参考值是在根据预定义温度分布图加热测试样本之后给出的质量m_*。

例如，为了确定质量的参考值m_*，可以在用于重量法水分测定的测量仪器中放入具有已知起始质量m₀的给定物质的样本，在此根据预定义的温度分布图对其加热。加热之后剩余的质量对应于参考质量m_*。在确定参考质量之前必须确保所使用的测量仪器的功能是精确的。可以使用样本来测试测量仪器。不需要在每次测试之前确定参考质量m_*。理想地，该物质在很长时期内是稳定的，即，根据预定义温度分布图加热样本应当始终获得相同参考质量m_*，即使在该物质保存之后也是如此。

在一种可能的用途中，包装测试样本，使得即使在长时间存储之后它们仍然返回可再现的参考质量m_*，接下来经历根据本发明用于测试测量仪器的方法。

也可以考虑质量的百分比变化，而不是绝对质量m₀，m₁和m_*。为此目的，例如，可以利用起始质量m₀对被考虑的质量进行归一化。另一可能的参数是水分的相对变化X，可以直接从质量的变化导出相对变化。所述预定义温度分布图优选包括将测试腔加热到预定义的目标温度T₁，并将这一目标温度T₁维持预定义时间间隔Δt或一直维持到每单位时间的质量变化

降到预定义值a以下，即

时。

不过，还可以使用不同的温度分布图加热测试腔。目标温度T₁也必须足够高，以实现质量的充分大变化。典型地将目标温度选择为100℃以上。

与比较结果对应的信号输出可以是报警信号，例如，如果质量参考值m_*和测量质量m₁之间的差异大于预定义的公差，输出该信号。这样的报警信号被理解成例如是可视显示、纸张上的打印输出、声响信号或发送到另一仪器的电子信号。

除了输出报警信号，也可以由用户读出测量质量m₁并与参考值m_*比较。不过，这种人工比较的缺点是要求用户部分更多工作，对误差更敏感。

在优选实施例中，可以向测试样本分配信息载体，并可以向测量仪器发送这种载体上存储的数据。存储的数据可以包括例如起始质量m₀和/或质量参考值，例如m_*。这种数据也可以包括质量分布图m(t，T)，因为它是由温度分布图确定的。在当前语境中，可以将条型码、矩阵码、微芯片、射频识别(RFID)标签等用作信息载体。

根据本发明的方法优点是其不仅实现了同时测试质量传感器和用于加热的模块。可以得出关于整个测试装置精确度的结论。例如，试验表明，即使测试腔中有小的变化，例如测试腔中的空气环流，也可能对测量结果有显著影响。这样的变化也被根据本发明的方法记录，因为测量质量m₁和质量参考值m_*之间出现了区别。

根据本发明的方法具有优点，即比较了质量的绝对值。通过这种方式，不仅测试了相对精度，而且测试了测量仪器的绝对精度。

理想地，在根据本发明的方法中使用具有已知起始质量m₀的测试样本。例如，可以将通常将对其使用重量法水分测定的测量仪器的物质用作测试物质。这种情况中的一个问题是测量仪器主要用于确定在存储期间随时间和温度波动而变化的物质中的水分。典型的应用是食品中的水分确定，例如奶粉、咖啡、巧克力、玉米淀粉或面粉。这种物质易于因为时间和环境影响而变化。因此，不可能从这样的物质生成比较样本，在长时间内存储并然后将其用于测试测量仪器。即使可以克服这些困难，这种物质的另一缺点是，应用温度分布图而使它们发生的质量改变过小，因此，不能得出关于测量仪器精确度的充分精确结论。

当在正常条件下存储长时间时，测试物质应当优选是化学和物理稳定的，使得能够存储测试物质。为测试测量仪器而使用和建议的测试物质为酒石酸钠二水合物，这是一种在热效应下会分裂的具有键合结晶水的盐。在大约150℃的温度阈值T_S下，结晶水的分离是彻底的。于是，高于这个温度阈值T_S的目标温度导致实际不变的质量。因此，酒石酸钠二水合物不适于执行温度阈值T_S以上测量仪器的精确测试。酒石酸钠二水合物也不适合在温度阈值T_S以下使用，因为在这个范围中，不可能以充分高的精确度复现质量-温度曲线，亦即对于每个样本而言曲线是不同的。因此，酒石酸钠二水合物也不适于执行温度阈值T_S以下测量仪器的精确测试。

确保测试样本中所含的测试物质在目标温度T₁附近的温度中具有可再现的温度-质量曲线可以规避这个问题。自然物质，例如奶粉、咖啡、巧克力、玉米淀粉或面粉，是不适合的，因为它们没有可再现的温度-质量曲线。

此外，选择根据本发明的测试样本的材料，使得受目标温度T₁影响导致的质量变化充分大，从而能够将质量参考值m_*(T₁)明确地关联到目标温度T₁。为了能够确保这点，在目标温度T₁附近的温度范围中从目标温度T₁之后的质量参考值m_*(T₁)导出的值dm_*(T₁)/dT₁大于称重装置质量公差G_m和目标温度T₁温度公差G_T之商。自然物质，例如奶粉、咖啡、巧克力、玉米淀粉或面粉没有这些性质。典型地，对于那些物质，在加热的早期阶段发生较为急剧的质量减小，因为诸如水的挥发物质会蒸发掉。这种质量减少的梯度不表明质量相对于温度升高有大的变化，亦即，dm_*(T₁)/dT₁足够大。但这种质量减少不能以充分高精确度可再现，从而不适于测试测量仪器。在大部分挥发物质蒸发之后，质量几乎不改变，即使提高温度也是如此，从而导致小的梯度dm_*(T₁)/dT₁。因此，向宽温度范围分配了几乎完全相同的质量，从而不能得到关于测量仪器精确度的任何结论。如果在大部分挥发物质蒸发之后进一步提高温度，由于分解过程，质量更显著地变化。不过，不能以充分高精确度复现分解过程导致的质量改变，因此不适于在测试测量仪器中使用。

由于这些原因，测试测量仪器以确保在目标温度附近质量改变dm_*(T₁)/dT₁充分显著是有利的，而且能够充分精确地再现这种质量改变，从而也再现目标温度m₁(T₁)下的最终质量。除了参考质量的绝对值m_*(T₁)之外，也可以考虑测量操作X(T₁)之后参考质量的相对变化X_*(T₁)或质量的相对变化。基于起始质量m_o和质量的参考值m_*(T₁)定义参考质量的相对变化X_*(T₁)：

$X_{*}\left(T_1\right)=\frac{m_o-m_{*}\left(T_1\right)}{m_o}$

基于起始质量m_o和测量操作之后的质量m₁定义测量操作X(T₁)之后的质量相对变化：

为了能够确保能够唯一地将X_*(T₁)分配到每个目标温度T₁，从目标温度T₁之后参考质量相对变化X_*(T₁)得到的导数值大于称重装置相对质量公差G_X和目标温度T₁温度公差G_T之商。

使用绝对值还是相对值对测试样本材料的先决条件没有影响。

对于温度公差为G_T＝3℃且相对质量公差为G_X＝0.1％的测量仪器，可知目标温度T₁之后参考质量的相对变化X_*(T₁)的导数的量必须大于至少在目标温度T₁附近的温度范围中必须满足这个条件。如果在目标温度T₁值附近±10℃的间隔内满足这个条件，通常就足够了。

理想地，利用尽可能接近操作测量仪器的温度的目标温度T₁测试测量仪器。通常在从80℃到200℃的目标温度范围中操作前述类型的测量仪器。因此有利的是使用在这整个目标温度范围内行为也适当的测试样本。因此有利的是，对于高于80℃且低于200℃的所有温度，参考质量相对变化X_*(T₁)的导数的量大于所述称重装置相对质量公差G_X和所述目标温度的温度公差G_T之商。于是，对于温度公差为G_T＝3℃且相对质量公差为G_X＝0.1％的测量仪器，有利的是在从80℃到200℃的温度范围中，目标温度T₁之后参考质量的相对变化X_*(T₁)的导数的量大于

这样的优点是能够将同一测试样本用于测试时段

中的任何目标温度。

值α越大，测试流程就越精确。因此，有利的是选择系统部件，尤其是测试样本的材料，使得在从80℃到200℃的温度范围中α＞0.1或优选α＞0.3。

必须能够以充分高的精确度再现质量的相对变化X，从而还再现最终质量的相对变化X₁。为了评估可再现性，进行多次测量。在相同条件下执行测量。算术平均值

$\stackrel{\‾}{X_1}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{1,i}$

可以从最终质量的相对变化X₁确定。在当前语境中，n表示执行的测量次数。所得的标准偏差由下式计算：

$s_X=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\stackrel{\‾}{X_1}-X_{1,i})}^2}.$

s_X越小，该方法就越精确，从而可再现性越大。为了确保温度T₁以95.4％的概率处于间隔T₁-ΔT到T₁+ΔT中，必须满足以下关系：

$\frac{2\·s_X}{\mathrm{\α}}\≤\mathrm{\ΔT}$

如果

用于测试测量仪器的该方法可再现性良好，

如果

该方法仍然是可用的。不过，如果

不能充分精确地再现该方法，不能将该方法用于测试测量仪器。测试样本的材料包括测试物质。各种物质和物质混合物适于用作测试物质，条件是它们响应于加热而经历质量的受控变化。质量的这种改变可能因为化学或物理反应而发生，在反应中，测试物质分解，被转换，改变其聚集态，或释放另一种键或所包括的物质，例如结晶水、气体包含物或吸收的溶剂。当然，也可以使用挥发物质，条件是它们具有至少在室温以上20℃的沸点，以确保存储它们时没有质量损耗。优选选择测试样本的起始质量m₀和目标温度T₁，使得在预定义时段Δt之后保留有残留量的测试物质。如果在过去时段Δt之前测试物质就要被完全转换或消耗掉，就不会发生进一步的质量减少，因此不可能得出关于测量仪器精确度的任何结论。

除了单种物质之外，当然可以使用这样的物质的混合物作为测试物质。

可以将测试物质与载体材料组合。载体材料的基本先决条件是其在从40℃到230℃的温度范围中必须具有恒定的质量。这种载体材料有利地是耐热的，在先前指出的温度范围中不发生任何变化。

载体材料的另一有利性质是在测试座上均匀分布测试物质，这对响应于加热的可再现质量变化具有正面影响。

能够吸收且至少暂时结合测试物质的结构尤其适于用作载体材料。这样的物质可以包括固体、凝胶、粉末或颗粒。多孔吸收体或由陶瓷或纺织品混合物制成的吸收体尤其适合。尤其是无纺织物或微纤维产品特别适用做这种织物混合物。其他可能的载体材料包括沸石、活性碳、聚合物、硅胶、石英化合物，例如沙子，或其混合物，等等。

沸石尤其有利，因为它们的微孔结构使其有高容量吸收适当的测试物质，例如水。沸石的孔隙大小是由其晶体结构界定的，因此孔隙大小分布低。已知沸石能够可逆地与水结合，在温度升高时水连续释放出来。沸石的水释放对温度是高度敏感的，导致依据质量的质量导数dm/dT的量很大。沸石的另一个优点是它们在化学上和物理上都非常稳定，而且在所考虑的温度范围中不会分解。最优选的载体材料的形式在所用温度范围中不会改变。不过，也想到使用这样的载体材料，例如在到达目标温度之前，其结构或形式随着温度变化，但质量没有任何改变，不释放测试物质。在一种可能的变化中，例如，将温度敏感的测试物质包括在可熔的蜡中。通过这种方式，在存储测试样本的同时，将测试物质包括在石蜡中，不能改变或挥发。当在测试测量仪器期间加热测试样本时，石蜡会熔化且释放测试物质。这种变化为存储测试样本提供了优点，因为在用于测试测量仪器之前不会释放温度敏感性测试物质，而不是在存储的时候。

可以将液体或溶液用作温度敏感测试物质，其中测试物质可以包含例如共沸混合物、水、盐溶液、有机溶剂、溶剂混合物和/或其混合物。温度敏感的物质具有明确的沸腾范围。应当考虑到其沸点和要测试的温度或温度范围选择温度敏感测试物质。可以利用沸点与测试物质不同的物质的混合物改变沸点。也可以通过增加其他物质来改变测试物质的沸点。在80℃到200℃的范围中经历与重量损耗相关联的化学或物理变化的物质特别适于作为测试物质。

使用尽可能最短的一段时间测试测量仪器是有利的。不过，另一方面，测试样本的质量必须足够大，以产生充分精确的结果。试验表明，Δt＝300s到Δt＝900s范围中的预定时段对于大约1g到20g的起始质量是足够的。

测试样本的起始质量m₀是由测试物质的质量m_test和载体材料的质量m_Carrier构成的：

m₀＝m_test+m_Carrier

在其初始状态中，在开始测量之前，测试样本具有已知的起始状态。为了确保维持这种情况，必须选择测试样本的封装，使得这种已知的初始状态维持充分稳定，直到执行测量仪器的测试为止。测试样本通常仅用于一次测试。通常不可能重复使用测试样本。

在以下附图中示出了用于重量分析式湿度测量和典型温度-质量分布图的仪器范例。在附图中：

图1示出了用于重量法水分测定的测量仪器截面，

图2a示出了针对现有技术中已知的测试物质，酒石酸钠二水合物、酒石酸钠二水合物的典型温度-质量分布图，

图2b示出了针对根据本发明的两种测试物质的温度-质量分布图，

图3示出了针对充填水的沸石，连同酒石酸钠二水合物的温度-质量分布图，以及

图4示出了将根据本发明的方法应用于包含填充水的沸石的测试样本之后的测量质量。

图1示出了用于重量法水分测定的典型测量仪器10的截面，该测量仪器具有样本保持架60和用于容纳样本的样本盘61。样本保持架60经由连接构件50连接到称重装置40。称重装置40用于确定样本的质量。

样本保持架60位于测试腔30中，测试腔30能够受到至少第一辐射源31的加热。任选地，也可以利用第二辐射源32加热样本。理想地，第一辐射源31位于样本上方，第二辐射源32位于样本下方。在样本位于两个辐射源31、32之间时，这确保了样本将被均匀加热。可以用作辐射源31、32的装置范例是加热板、加热箔以及辐射加热器、陶瓷加热器、电感线圈、卤素灯或石英灯。

测量仪器10容纳在外壳20中。外壳20由固定外壳部分21和可移动外壳部分22构成。可以在导轨23上使可移动外壳部分22发生位移。滑动可移动外壳部分22导致测试腔30打开，从而可以在样本支持架60上放置样本62或从其移开样本。图2a和2b示出了温度-质量分布图。在当前语境中，沿着水平轴绘制目标温度T₁，在垂直轴上绘制预定义恒定时段之后从其获得的预期参考质量m_*(T₁)。理论上，更高的目标温度T₁导致更大的质量损失，从而导致更小的参考质量m_*(T₁)。

图2a是针对酒石酸钠二水合物的典型温度-质量分布图的示意图。酒石酸钠二水合物是现有技术公知的测试物质。

该图示出了温度阈值T_S以上温度的轻微增加。即使是远离温度公差G_T的目标温度，也导致质量位于称重装置(40)质量公差G_M之内的质量。因此，不能得出关于测量仪器精确度的结论。

酒石酸钠二水合物也不适合在温度阈值以下使用，因为在这个范围中，如引言中解释的，不可能以充分高的精确度复现质量-温度分布图，因此也不适于精确测试测量仪器。

图2b示出了两个曲线图，每个都是针对根据本发明的两种不同测试物质的不同示范性温度-质量分布图。两幅图在温度-质量分布图的陡度方面不同。在温度之后的质量导数中反映了温度-质量分布图的增加，dm/dT。两幅图1和2表明，如果温度之后的质量导数在量上大于温度公差G_T和质量公差G_m的商，即dm/dT＞G_m/G_T，可以向两个不同目标温度T_a和T_b的每个分配质量的参考值，m_a，1和m_b，1其彼此至少相差温度公差G_T。在当前语境中，质量m_a，1和m_b，1都远离质量公差G_m。这样确保了两个质量m_a，1和m_b，1不位于质量公差G_m之内，相应地可能得到关于测量仪器的精确结论。

梯度dm/dT越陡峭，该方法就越精确。通过比较曲线图1和2从视觉上展示了这种情况。曲线2比曲线1具有更陡峭的斜率。因此，质量m_a，2和m_b，2的参考值远离梯度dm/dT，其在量上对于两个不同目标温度T_a和T_b都更大。结果，可以更精确地得出关于测量仪器精确度的结论。

图3示出了针对酒石酸钠二水合物和填充水的沸石的温度-质量分布图。考虑温度范围20℃到160℃。使用3A类型的沸石。这种沸石具有小的孔隙大小。试验表明，利用这种沸石可以在测量结果的精确度和可再现性方面获得良好结果。

在水分测量仪器中放置样本，每个样本具有沸石或酒石酸钠二水合物，然后对其加热。在该方法开始时，沸石或酒石酸钠每种样本的质量都是8克。然后，根据预定义的温度分布图加热样本。加热样本导致损失其一些重量。图示的温度-质量分布图表明，在20℃和100℃之间酒石酸钠二水合物的质量急剧下降。在温度100℃以上，酒石酸钠二水合物的质量几乎根本不变。质量的这些小变化不允许明确地使温度和质量相关。因此，在根据本发明的方法中不能使用酒石酸钠二水合物来测试水分测量仪器。

相反，对于沸石而言，在被考虑的整个温度间隔上质量作为温度的函数变化。于是能够明确地将温度和质量相关。

图4示出了将根据本发明的方法应用于二十份测试样本之后最终质量X₁的相对变化。使用的测试样本包含沸石3A，其中填充了水。在开始时，测试样本重8克，被加热到T₁＝100℃或T₁＝160℃。然后将温度T₁＝100℃或T₁＝160℃维持十分钟。之后，在秤的帮助下确定最终质量的相对变化。对于T₁＝100℃和T₁＝160℃将该方法重复二十次。图4中示出了最终质量的相对变化X₁。从二十个X₁，确定平均值

$\stackrel{\‾}{X_1}=\frac{1}{20}\underset{i=1}{\overset{20}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{1,i}=5.22\%,$ for T₁＝100℃和

$\stackrel{\‾}{X_1}=\frac{1}{20}\underset{i=1}{\overset{20}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{1,i}=10.15\%$ for T₁＝160℃。

在当前语境中，n＝20表示执行的测量次数。通过下式获得这样造成的标准偏差：

$s_X=\sqrt{\frac{1}{20-1}\underset{i=1}{\overset{20}{\mathrm{\Σ}}}{(\stackrel{\‾}{X_1}-X_{1,i})}^2}\≈0.038\%$ 对于T₁＝100℃和

$s_X=\sqrt{\frac{1}{20-1}\underset{i=1}{\overset{20}{\mathrm{\Σ}}}{(\stackrel{\‾}{X_1}-X_{1,i})}^2}\≈0.079\%$ 对于T₁＝160℃。

测量表明

因此，

对于T₁＝100℃并且

对于T₁＝160℃。于是，对于T₁＝100℃和

T₁＝160℃，结果都是

于是，能够表明根据本发明用于测试水分测量仪器的方法返回容易再现的值。

尽管已经结合具体实施例描述了本发明，但显然基于本发明的教导可以生成实施例的很多其他变化，例如，将各实施例的特性化特征彼此组合和/或替代个体功能单元。

具体而言，根据本发明的方法不限于使用所述测量仪器。可以将其用于市上最常见的用于以重量分析方式测量水分含量的仪器。

图例

10    测量仪器

19    导轨

20    外壳

21    固定外壳部分

22    可移动外壳部分

23    导轨

30    测试腔

31    第一辐射源

32    第二辐射源

40    称重装置

50    连接构件

60    样本保持架

61    样本盘

62    测试样本

所用符号列表：

a               预定义的每单位时间质量改变的阈值[kg/s]

G_m              质量公差[kg]

G_T              温度公差

G_X              相对质量公差[-]

m               质量[kg]

m_pr黤           测试物质的质量[kg]

m_Tr鋑er         载体材料的质量[kg]

m_*              质量的参考值[kg]

m₀              起始质量[kg]

m₁              已根据预定义温度分布图加热测试腔之后的质量[kg]

s               相对标准偏差[-]

Δt             预定义的时间间隔[s]

T               温度

T₀              起始温度

T₁              目标温度

T_S              温度阈值

X_*＝(m_o-m_*)/m_o  参考质量的相对变化[-]

X＝(m_o-m₁)/m_o   质量的相对变化[-]

α              目标温度T₁之后相对质量损失X的导数

Claims (16)

1.一种用于测试重量法水分测定的测量仪器(10)的方法，其中所述测量仪器(10)具有测试腔(30)，具有样本保持架(60)且用于确定位于测量位置的所述测试腔(30)中的样本(62)的质量的称重装置(40)，以及用于加热(31)可放在所述样本支持架(60)上的所述样本(62)的至少一个模块，其中所述方法包括以下步骤：

-在所述样本支持架(60)上放置测试样本(62)，

-确定所述测试样本(62)的起始质量m₀，

-利用预定义的温度分布图来加热测试腔(30)，

-在已经根据预定义的温度分布图加热所述测试样本(62)之后，使用所述称重装置(40)来测量所述测试样本的质量m₁，

-将测量质量m₁与质量参考值m_*进行比较，以及

-输出与比较结果对应的信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定义温度分布图包括加热到预定义的目标温度T₁，并将这一目标温度T₁维持预定义时间间隔Δt或一直维持到每单位时间的质量变化降到预定义值以下，即

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述测试样本包括在被加热时其质量以可再现方式改变的测试物质。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述测试样本包括一种材料，并且选择所述测试样本的所述材料，使得在所述目标温度T₁附近的温度范围中，所述目标温度T₁之后所述质量参考值m_*(T₁)的导数的量dm_*(T₁)/dT₁大于所述称重装置的质量公差G_m与所述目标温度的温度公差G_T之商。

5.根据权利要求2或3中的任一项所述的方法，其特征在于，选择所述材料，使得所述目标温度T₁之后所述参考质量的相对变化X_*(T₁)的导数的量大于所述称重装置相对质量公差G_X和所述目标温度T₁的温度公差G_T之商。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，选择所述测试样本(62)的材料，使得在预定义时间间隔Δt之后或在质量变化下降到每单位时间质量变化之后的质量参考值m_*(T₁)取决于所述目标温度T₁，从而在所述目标温度T₁附近的温度范围T₁±10℃中，在所述目标温度T₁之后所述相对质量损失X(T₁)＝(m_o-m_*(T₁))/m_o的导数的量大于α＝0.033％/℃。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在从T₁＝80℃到200℃的温度范围中，所述目标温度T₁之后的相对质量损失参考值X(T₁)＝(m_o-m_*(T₁))/m_o的导数大于α＝0.1％/℃，尤其是在从T₁＝80℃到200℃的温度范围中，所述目标温度T₁之后的相对质量损失参考值X(T₁)＝(m_o-m_*(T₁))/mo的导数量大于α＝0.3％/℃。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述测试样本包括具有在从80℃到200℃的范围中经历与重量损失相关联的化学或物理变化的物质或物质混合物的测试物质。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述测试样本包括液体或溶液测试物质，其中所述测试物质尤其包括水、有机溶剂、有机溶剂混合物和/或其混合物。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述测试样本包括质量随着温度至少因为化学反应而改变的测试物质。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述测试样本包括具有蜡、固体、凝胶、粉末和/或粒状形式的载体材料，和/或所述载体材料随着温度而经历形式或结构变化但其质量保持不变。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述载体材料在从40℃到230℃的温度范围中是化学和物理稳定的。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述载体材料包含沸石、活性炭、聚合物和/或硅胶。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述对应信号是基于所述质量参考值m_*和测量质量m₁之间的差异发射的。

15.一种测试样本，其用于在根据前述权利要求中的任一项所述的方法中用于测试测量仪器(10)。

16.将根据权利要求15所述的测试样本用于通过根据权利要求1到14中的任一项所述的方法测试用于以重量法测量水分的仪器。

Images