SE459767B - Saett att minska stoerkaensligheten hos maetvaerdet fraan ett maetinstrument - Google Patents

Description

459 767 10 15 20 25 30 35 2 att ett flertal mätobjekt, för vilka den sekundära egen- skapen är kvantitativt bestämd med andra medel, mätes i mätinstrumentet med avseende på de aktuella primära egenskaperna. De för kalibreringen använda mätobjekten skall dessutom uppvisa en så stor variation hos den sekundära egenskapen, vilken skall bestämmas, liksom hos andra egenskaper, vilka inverkar på de primära egen- skaperna, som kan förväntas bland de mätobjekt som efter kalibreringen skall mätas i mätinstrumentet.

Den ovan beskrivna mätmetodiken är tidigare känd (se exempelvis "Trends in Analytical Chemistry", Vol 3, No. 8, 1984, pp 204-210 och No. 10, l984, pp 266-271) och den kan exempelvis utnyttjas för bestämning av koncent- rationen av ett ämne (sekundär egenskap) i ett material- prov (mätobjekt) genom spektrofotometri, d v s mätning av ljusabsorption hos materialprovet vid ett flertal olika våglängder (primära egenskaper). Det vid detta exempel använda instrumentet är en spektralfotometer, i vilken en monokromator, t ex en gittermonokromator eller filtermonokromator, ingår för att ge en belysning av provet med nära monokromatisk strålning vid ett god- tyckligt antal våglängder (mätpunkter) inom ett för mätning av primära egenskaper lämpligt vâglängdsomràde, t ex det nära infraröda området. Med denna mätmetodik kan kalibreringen även utsträckas att gälla flera se- kundära egenskaper hos mätobjektet, så att en och samma, väsentligen samtidiga mätning av de primära egenskaperna hos mätobjektet kan resultera i kvantitativ bestämning av flera sekundära egenskaper.

Det matematiska sambandet bestämmes vid kalibreringen på grundval av en algoritm, som med tillräcklig noggrann- het antages kunna representera sambandet, t ex den s k PLS-algoritmen, där PLS står för “partial least square".

Denna algoritm är av linjärt slag och förutsätter således ett.linjärt samband mellan de primära egenskaperna och den sekundära egenskapen respektive var och en av de sekundära egenskaperna. Ett olinjärt beroende mellan dem kan dock hanteras, exempelvis genom att ej själva 10 15 20 25 30 35 459 767 3 mätvärdet av en primär egenskap utan en olinjär funktion av detta användes i algoritmen.

Det skall här betonas, att det genom kalibreringen bestämda matematiska sambandet kommer att beakta de övriga egenskaper hos mätobjektet som inverkar på bestäm- ningen av den eftersökta sekundära egenskapen utan att någon kunskap behövs om vilka dessa andra egenskaper är eller vilken inverkan de var för sig har.

I vissa sammanhang har det ovan beskrivna sättet att kvantitativt snabbt bestämma en sekundär egenskap hos ett mätobjekt visat sig ha en otillräcklig repeter- barhet. En upprepad mätning på ett och samma mätobjekt har således resulterat i allt för skiljaktiga mätvärden på den sekundära egenskapen. Det har kunnat fastställas, att huvudorsaken härtill är att finna hos själva mät- instrumentet, vars mättekniska parametrar ej har kunnat hållas tillräckligt konstanta. I fallet med spektralfoto- metern kan exempelvis en vid mättillfällena otillräcklig konstanthållning av våglängderna i monokromatorn ge den oönskade effekten av dålig repeterbarhet. Repeter- barheten kan upprätthållas på en erforderligt hög nivå genom att en monokromator av mycket hög kvalitet användes, men detta är förenat med avsevärda kostnader och ställer också höga krav på den miljö där spektrofotometern skall användas, vilket innebär en allvarlig begränsning av möjligheterna att över huvud taget använda instrumentet praktiskt. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att göra det möjligt att minska mätningssättets stör- känslighet för variationer i instrumentparametrar vid utnyttjande av den beskrivna mätmetodiken, eller liknande mätmetodik, utan att väsentligt öka kostnaden för mät- instrumentet. Ändamålet uppnås genom tillämpning av sättet enligt uppfinningen att minska störkänsligheten hos mätvärdet från ett mätinstrument, i vilket ett mätobjekt under- kastas mätningar avseende flera primära mätobjektsegen- 459 10 15 20 25 30 35 767 4 skaper, vilka har kartlagts beträffande sin inverkan fi på mätvärdet, avseende en sekundär mätobjektsegenskap, | genom en kalibreringsprocedur, som utföres dels genom att mätningar med samma eller liknande instrument göres - å på ett tillräckligt stort antal mätobjekt med känt värde på den sekundära mätobjektsegenskapen för vart och ett av dessa mätobjekt och med tillräcklig variation hos övriga, pà den sekundära mätobjektsegenskapen inverkande mätobjektsegenskaper för täckande av förväntade varia- tioner i dessa mätobjektsegenskaper samt dels genom att de så erhållna mätvärdena för de primära mätobjekts- egenskaperna behandlas matematiskt på så sätt att ett antal kalibreríngskonstanter i ett matematiskt samband mellan de primära mätobjektsegenskaperna och den sekundära mätobjektsegenskapen genereras, vilket sätt att minska störkänsligheten enligt uppfinningen kännetecknas därav, att under kalibreringsproceduren avsiktligt införes en variation i en eller flera mätinstrumentsegenskaper eller i deras representationer i mätvärdesbearbetningen, vilken variation är av samma storleksordning som eller väsentligt större än förväntade variationer, vid mätning på ett eller flera mätobjekt utan att information härom på annat sätt tillföres instrumentet.

I exemplet med en spektrofotometrisk bestämning av primära mätobjektsegenskaper (primärmätningar) kan således under kalibreringsproceduren för ett eller flera . av de mätobjekt som används för kalibreringen medvetet införas förändringar i våglängdsangivelsen (våglängds- värdet) för de mätpunkter som används för primärmät- ningarna, varvid våglängdsförändringarna göres av samma storleksordning som eller väsentligt större än de för- ändringar i våglängd som kan förväntas uppstå under instrumentets livstid till följd av åldring, tempera- turvariationer i omgivningen, komponentutbyte etc. Stor- leken av váglängdsförskjutningen bestäms lämpligen ex- perimentellt. Den under kalibreringsproceduren önskade våglängdsförskjutningen kan åstadkommas genom en fysisk 10 15 20 25 30 35 459 767 5 förändring i monokromatorn, t ex förändring av gitter- läget i förhållande till den vinkelgivare som används för avläsning av gittrets vridningsvinkel (och därmed implicit ger vàglängdsangivelsen), förändring av läget för spalterna i en gitter- eller prismamonokromator, förändring i filtervinkel eller vergens för strålning infallande mot filter när interferensfiltermonokromator används. Váglängdsförskjutningen kan även med fördel åstadkommas genom en motsvarande förändring i de konstanter som används för beräkning av monokromatorns våglängder utifrån de parametrar, uppmätta eller på annat sätt angivna, som gäller för aktuell monokromatorkonstruktion, t ex vinkelläget för gittret eller interferensfiltret.

Uppfinningen har illustrerats ovan genom endast ett praktiskt exempel, nämligen för spektrofotometrisk bestämning av primärdata och när vàglängdsförskjutning under handhavande av instrumentet är en störning som, om ej åtgärder enligt uppfinningen vidtages, starkt nedsätter prestanda. Både för spektrometriska bestämningar och för andra metoder för bestämning av primärdata kan uppfinningen användas för minskning av inverkan från andra parametrars variationer i primärbestämningen.

Det har vid praktiska försök visat sig att genom den sålunda medvetet införda störningen en kraftigt ökad okänslighet har uppnåtts för de mycket mindre varia- tionerna i mätinstrumentsparametern eller -parametrarna som normalt förväntas uppträda under efterföljande mät- ningar på mätobjekt av samma slag som används under kalibreringsproceduren. Att denna effekt uppnås är för~ vànande och strider i viss utsträckning mot vad som kunnat förutsägas, särskilt då det matematiska sambandet är av den linjära typen. I detta fall innebär nämligen variationerna i mätinstrumentsparametern en multiplikativ korrektion, medan det använda linjära matematiska sambandet endast borde klara de additiva korrektioner som blir följden av variationer i de primära mätobjektsegenskaperna. vid utnyttjande av en förstorad variation hos flera 459 767 6 mätinstrumentsparametrar under kalibreringsproceduren kan dessa med fördel varieras en och en.

Genom uppfinningen har mätinstrument, som utnyttjar ovan beskrivna mätmetodik, kunnat göras praktiskt använd- 5 bara i svåra miljöer och detta till en rimlig kostnad.

Uppfinningen möjliggör vidare transferabel kalibrering, ~ dvs en för ett instrument gjord kalibrering kan användas för andra instrument av samma slag.

Det skall understrykas, att uppfinningen ej âr 10 begränsad till användning vid endast ovan exemplifierade instrument utan är generellt användbar i instrument, som använder den beskrivna metodiken för kvantitativ bestämning av en sekundär mätobjektsegenskap utifrån mätningar av primära mätobjektseqenskaper.

Claims (4)

10 15 20 25 30 459 767 PATENTKRAV

1. Sätt att minska störkänsligheten hos mätvärdet från ett mätinstrument, i vilket ett mätobjekt underkastas mätningar avseende flera primära mätobjektsegenskaper, vilka har kartlagts beträffande sin inverkan på mätvärdet, avseende en sekundär mätobjektsegenskap, genom en kali- breringsprocedur, som utföres dels genom att mätningen med samma eller liknande instrument göres på ett till- räckligt stort antal mätobjekt med känt värde på den sekundära mätobjektsegenskapen för vart och ett av dessa mätobjekt och med tillräcklig variation hos övriga, pà den sekundära mätobjektsegenskapen inverkande mät- objektsegenskaper för täckande av förväntade variationer i dessa mätobjektsegenskaper samt dels genom att de så erhållna mätvärdena för de primära mätobjektsegen- skaperna behandlas matematiskt på så sätt att ett antal kalibreringskonstanter i ett matematiskt samband mellan de primära mätobjektsegenskaperna och den sekundära mätobjektsegenskapen genereras, k ä n n e t e c k n a t därav, att under kalibreríngsproceduren avsiktligt införes en variation i en eller flera mätinstrumentsegenskaper eller i deras representationer i mätvärdesbearbetningen, vilken variation är av samma storleksordning som eller väsentligt större än förväntade variationer, vid mätning på ett eller flera mätobjekt utan att information härom på annat sätt tillföres instrumentet.

2. Sätt enligt patentkravet l, varvid instrumentet är en spektrofotometer med en monokromator, vars våglängd svepes över ett eller flera förutbestämda vâglängds- områden under en mätning, k ä n n e t e c k n a t därav, att under kalibreringsproceduren vàglängdssvepet, eller dess numeriska representation, ges en förskjutning, som är av samma storleksordning eller väsentligt större än de för instrumentet förväntade förskjutningarna för 10 15 459 767 8 något eller nâgra av alla de mätobjekt som användes för kalibreringen.

3. Sätt enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att, i de fall monokromering sker genom användning av ett eller flera interferensfilter, vàglängds- förskjutningen åstadkommas genom variering av stràlningens vergens och/eller infallsvinkel vid passage av eller reflektion mot interferensfilter.

4. Sätt enligt patentkravet 2, varvid spektrometern utgöres av en gittermonokromator, k ä n n e t e c k n a t därav, att vàglängdsförskjutningen ástadkommes genom förändring av vinkelläget av monokromatorns gitter eller en motsvarande förändring i vinkellägets numeriska re- presentation vid vàglängdsberäkningar, relativt läget, eller värdet, för huvudparten av mätningarna.