专利名称：用于在线分析仪的智能稀释系统和智能稀释方法
技术领域：
本发明涉及在线分析领域，具体涉及一种用于在线分析仪的自动稀释系统和自动稀释方法。
背景技术：
现有技术中，应用于水质在线分析的在线分析仪均有一定的量程，当测量到的待测物含量超过该量程范围，有两种方法进行稀释，一种是手动输入稀释倍数，在线分析仪通过输入的稀释倍数值进行计算，然后通过控制单元控制注入一定量的样品和一定量的稀释齐U，将样品稀释后再进行待测物含量的测量；另一种是固定稀释倍数，当水中的待测物含量超过量程，在线分析仪直接按照固定的稀释倍数进行计算，并通过控制单元控制注入一定量的样品和一定量的稀释剂，将样品稀释后再进行待测物含量的测量。但无论上述哪种方法，由手动输入的稀释倍数或固定的稀释倍数都可能会造成稀释不合理，例如水样浓度波动比较大时，会造成稀释倍数过大或稀释倍数过小，影响分析结果的准确性；且手动输入稀释倍数的方法还不能满足在线分析仪无人值守的要求。现有的在线分析仪的稀释系统结构简图如图1所示，控制单元主要通过控制水样与稀释剂的流动速率或体积比来控制稀释倍数，稀释倍数通过手动输入或固定输入于控制单元中，当测量值超过量程，控制单元启动稀释程序，分别将水样和稀释剂加入到一个容器中稀释混合，最后通过泵将混合好的稀释样品转移到在线分析仪进行测试。由于上述的稀释过程需要加入到另一个容器中进行，需要增加额外的装置，提高成本，且该稀释容器需要大量额外的清洗试剂(如水)，同时也会带来污染。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种用于在线分析仪的智能稀释系统，实现对样品的在线智能稀释和智能分析，能够根据超出量程的样品分析结果自动地对样品进行合理稀释，使得测量结果更加准确。本发明还提供一种用于在线分析仪的智能稀释方法及具有上述智能稀释系统的在线分析仪。为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:用于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，包括稀释剂输入管路、样品输入管路、测量池和控制单元，所述稀释剂输入管路和所述样品输入管路分别与所述测量池连接，所述控制单元通过以下几个步骤实现样品的智能稀释及测量:( I)测量样品中待测物的原始浓度P。；(2)所述控制单元将在线分析仪的待测物原始浓度测量值与测量上限P ffl进行比较，当检测到测量值小于测量上限Pm，所述控制单元输出结果；当检测到测量值大于或等于测量上限P m，所述控制单元启动稀释测量程序:①第一步，确定应当加入的稀释剂体积V1和样品体积V2，使得稀释后的稀释样品浓度为P x，其中P C1V2= P x(V^V2)，P x彡P m，V^V2=V, V是设定的标准测量体积；②第二步，所述控制单元向所述稀释剂输入管路和所述样品输入管路发出控制指令，所述稀释剂输入管路和所述样品输入管路向所述测量池共输送V1体积的稀释剂和V2体积的样品，使测量池中得到体积为V的稀释样品，并测量该稀释样品中待测物的浓度值P x，从而计算得其原始浓度。作为一种实施方式，所述的用于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，还包括计量泵、缓冲管和阀门组，所述稀释剂输入管路和缓冲管的第一端分别连接于计量泵的端口，缓冲管的第二端与阀门组连接，所述阀门组为串联连接的若干个三通电磁阀，每一个三通电磁阀单独控制一种或两种试剂的进液，阀门组的输出端通过管路连接于测量池。在本实施方式中，所述控制单元在启动稀释测量程序时，所述控制单元先通过所述样品输入管路将V2体积的样品吸入到缓冲管，然后通过计量泵将缓冲管中的V1体积的稀释剂和V2体积的样品一起输送到测量池。进一步地，所述阀门组包括串联连接的第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀，所述样品输入管路连接于第二电磁阀，所述用于在线分析仪的智能稀释系统还包括若干个试剂输入管路，所述若干个试剂输入管路包括第一标液输入管路和至少一个分析试剂输入管路，所述第一标液输入管路和所述分析试剂输入管路分别对应连接于阀门组中的第二电磁阀和第四电磁阀。进一步地，所述若干个试剂输入管路还包括第二标液输入管路。再进一步，所述用于在线分析仪的智能稀释系统还包括第一电磁阀，所述第一电磁阀是三通电磁阀，第一电磁阀的常闭端连接稀释剂输入管路，公共端连接所述计量泵的端口，常开端连接缓冲管的第一端，缓冲管的第二端连接于阀门组的第三电磁阀。作为另一种实 施方式，所述的用于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，还包括计量泵、缓冲管、多歧管阀和若干个试剂输入管路，所述稀释剂输入管路连接于计量泵的进液端，缓冲管的第一端与计量泵的出液端连接，各个试剂输入管路共同通过一个多歧管阀与所述测量池连接，所述多歧管阀包括一个中间端口和多个周围端口，所述中间端口能且只能同时与周围端口之一连通，缓冲管的第二端与所述中间端口连接，所述样品输入管路、所述若干个试剂输入管路和所述测量池分别与所述周围端口一对一地连接。进一步地，所述缓冲管的容积大于所述计量泵的容积或大于10mL。进一步地，所述若干个试剂输入管路至少包括第一标液输入管路和至少一个分析试剂输入管路。更进一步,所述计量泵是注射泵或螺动泵。一种使用上述的智能稀释系统的在线分析仪。上述用于在线分析仪的智能稀释系统的智能稀释方法，其特征在于，通过所述控制单元实现样品的智能稀释及测量:(I)测量样品中待测物的原始浓度P。；(2)所述控制单元将在线分析仪的待测物原始浓度测量值与测量上限P ffl进行比较，当检测到测量值小于测量上限P m，所述控制单元输出结果；当检测到测量值大于或等于测量上限P m，所述控制单元启动稀释测量程序:
①第一步，确定应当加入的稀释剂体积V1和样品体积V2，使得稀释后的稀释样品浓度为P x，其中P J2= P x (V^V2) ,Px^Pm, V^V2=V, V是标准测量体积设定值；②第二步，所述控制单元向所述稀释剂输入管路和所述样品输入管路发出控制指令，所述稀释剂输入管路和所述样品输入管路向所述测量池共输送V1体积的稀释剂和V2体积的样品，使测量池中得到体积为V的稀释样品，并测量该稀释样品中待测物的浓度值P x，从而计算得其原始浓度。进一步地，所述的用于在线分析仪的智能稀释系统的智能稀释方法，其特征在于，所述稀释测量程序中，第①步骤之后和第②步骤之前还进行以下步骤:从稀释剂输入管路向测量池输送稀释剂进行充分清洗。本发明的用于在线分析仪的智能稀释系统和智能稀释方法，其实现了以下有益效果:(I)当水质待测物浓度达到或超出设定的测量上限时，在线分析仪能够根据未稀释样品的分析结果或相关信息，自动确定稀释倍数并进行稀释分析，不需要人员值守；(2)当水质待测物浓度达到或超出设定的测量上限时，由于稀释倍数是由在线分析仪自动计算得出，保证稀释后的浓度在仪器的最佳测量范围内，分析结果准确，可靠度高，避免因测量结果的不准确而影响后续判断；(3)本智能稀释系统无需再增加额外的装置，节约成本；(4)本智能稀释系统结构简单、操作方便。
图1是现有技术用于在线分析仪的稀释系统结构简图；图2是本发明用于在线分析仪的稀释系统实施例1的结构简图；图3是本发明用于在线分析仪的稀释系统实施例2的结构简图；图2中，各附图标记表示的含义是:1-稀释剂输入管路，2-注射泵，31-第一电磁阀，32-第二电磁阀，33-第三电磁阀，34-第四电磁阀,35-第五电磁阀,311-第一电磁阀的常闭端,312-第一电磁阀的公共端，313-第一电磁阀的常开端,4-缓冲管,5-样品输入管路,6-第一标液输入管路,7-分析试剂输入管路,8-第二标液输入管路,9-测量池。图3中，各附图标记表示的含义是: I’ -稀释剂输入管路，2’ -蠕动泵，3’ -多歧管阀，4’ -缓冲管，5’ -样品输入管路，6’ -第一标液输入管路，7’ -分析试剂输入管路，8’ -第二标液输入管路,9’ -测量池。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1如图2所示，用于氨氮在线分析仪的智能稀释系统包括控制单元(未图示)、稀释剂输入管路1、注射泵2、第一电磁阀31、阀门组、缓冲管4、样品输入管路5、第一标液输入管路6、第二标液输入管路8、分析试剂输入管路7和测量池9。阀门组包括串联的第二电磁阀32、第三电磁阀33、第四电磁阀34和第五电磁阀35，第一电磁阀和阀门组的4个电磁阀都是三通电磁阀，以第一电磁阀31为例，包括常闭端311、公共端312和常开端313，当不通电时，公共端312与常开端313连通，与常闭端311闭合；给电磁阀通电时，公共端312与常闭端311连通，与常开端313闭合。第一电磁阀的常闭端311与稀释剂输入管路I连接，其公共端312与注射泵2的端口连接，其常开端313与缓冲管4的第一端连接，缓冲管4的容积大于注射泵2的容积；第二电磁阀32的常闭端与样品输入管路5连接，公共端与第三电磁阀33的常闭端连接，常开端与第一标液管路6连接；第三电磁阀33的公共端与缓冲管4的第二端连接，常开端与第四电磁阀34的公共端连接；第四电磁阀34的常闭端与分析试剂管路7连接，常开端与第五电磁阀35的公共端连接；第五电磁阀35的常闭端与第二标液管路8连接，常开端通过几个串联的三通电磁阀与测量池9连接。控制单元用于接收氨氮在线分析仪的测量结果并对其进行及时判断是否需要稀释测量，如果符合稀释测量的条件，则启动稀释测量程序；否则输出测量结果。根据上述连接关系，氨氮在线分析仪可以采用电极法测量待测物的浓度。在测量样品中待测物的浓度之前需进行氨气敏电极的校正，例如，采用两个标准溶液:第一标液和第二标液来进行校正，第一标液浓度与第二标液浓度根据氨氮在线分析仪的量程来选择，两者之间一般相差10倍以上。第一标液经第一标液输入管路6、再通过第二电磁阀32、第三电磁阀33、进入到缓冲管，然后再经缓冲管、第三电磁阀33、第四电磁阀34和第五电磁阀35进入到测量池9，第二标液经第二标液输入管路8、再通过第五电磁阀35进入量池9。校正过程中，还需要加入分析试剂来保证测量池9中的溶液pH达到11以上，该分析试剂经分析试剂输入管路7、并通过第四电磁阀34和第五电磁阀35进入到测量池9。在其它情况下，也可以仅采用一个标准溶液来校正氨气敏电极。另外，使用本实施例的智能稀释系统的氨氮在线分析仪也可采用比色法来测量待测物的浓度。初次测量时，控制单元通过样品输入管路5先向缓冲管4输入体积为V的样品(其中V是设定的标准测量体积)，然后注射泵2再经缓冲管4向测量池9输送V体积的样品。如果控制单元启动稀释测量程序，注射泵2先将稀释剂输入管路中的稀释剂经第一电磁阀31、第三电磁阀33、第四电磁阀34和第五电磁阀35通过缓冲管4输送到测量池9进行充分清洗；清洗完成后，由控制单元确定好的样品量V2经第二电磁阀32被吸入到缓冲管4，再由注射泵2将V2体积的样品和V1体积的稀释剂，即总共VJV2=V体积的溶液(包括稀释剂和样品)经缓冲管4、阀门组的电磁阀32、33、34、35输送到测量池9，得到稀释样品。实施例2如图3所示，用于氨氮在线分析仪的智能稀释系统包括控制单元(未图示)、稀释剂输入管路I’、蠕动泵2’、多歧管阀3’、缓冲管4’、样品输入管路5’、第一标液输入管路6’、第二标液输入管路8’、分析试剂输入管路V和测量池9’。多歧管阀3’包括一个中间端口和多个周围端口，中间端口能且只能同时与周围端口之一连通，中间端口与缓冲管4’的第二端连接，缓冲管4’的容积大于10mL，蠕动泵2’连接于稀释剂输入管路I’和缓冲管4’的第一端之间。多歧管阀3’的周围端口分别与测量池9’、分析试剂输入管路7’、样品输入管路5’、第一标液输入管路6’和第二标液输入管路
8，——连接。
控制单元用于接收氨氮在线分析仪的测量结果并对其进行及时判断是否需要稀释测量，如果符合稀释测量的条件，则启动稀释测量程序；否则输出测量结果。根据上述连接关系，氨氮在线分析仪可以采用电极法测量待测物的浓度。在测量样品中待测物的浓度之前需进行氨气敏电极的校正，例如，采用两个标准溶液:第一标液和第二标液来进行校正，第一标液浓度与第二标液浓度根据氨氮在线分析仪的量程来选择，两者之间一般相差10倍以上。第一标液经第一标液输入管路6’通过多歧管阀3’进入测量池9’，第二标液经第二标液输入管路8’通过多歧管阀3进入测量池9’。校正过程中，分析试剂经分析试剂输入管路7’通过多歧管阀3进入到测量池9’。在其它情况下，也可以仅采用一个标准溶液来校正氨气敏电极。另外，使用本实施例的智能稀释系统的氨氮在线分析仪也可采用比色法来测量待测物的浓度。初次测量时，控制单元通过样品输入管路5’向测量池9’输送V体积(其中V是设定的标准测量体积)的样品。如果控制单元启动稀释测量程序，蠕动泵2’向缓冲管4’和经多歧管阀3’向测量池9’输送稀释剂并进行充分清洗；清洗完成后，由控制单元确定好的样品量V2经多歧管阀3’被输送到缓冲管4’中，再通过稀释剂输入管路I’吸入V1体积的稀释剂到蠕动泵2’，其中VJV2=V,再由蠕动泵2’将'+V2体积的溶液(包括稀释剂和样品)经缓冲管4’、多歧管阀3’输送到测量池9’，得到稀释样品。实施例3
使用带有本发明实施例1的智能稀释系统的氨氮在线分析仪测量水质中的氨氮浓度，采用氨气敏电极法原理，量程为0-100.00mg/L。本实施例中，稀释剂选用纯水。对样品进行分析前，将智能稀释系统的测量上限Pm设定为量程上限的1.1倍，当样品的分析结果大于测量上限P m时，氨氮在线分析仪则启动智能稀释程序。智能稀释系统中的稀释倍数的确定方法参见表I。当样品中氨氮浓度的测量结果是150.00mg/L时，控制单元将此测量值150.00mg/L与测量上限110.00mg/L进行对比，判断得出结论:氨氮浓度测量结果超出测量上限，需要稀释。智能稀释系统的控制单元开始启动稀释测量程序:(1)根据上述结果及电位，并依据表I自动确定稀释倍数为5。由于仪器中设置的标准测量体积为10.0mL，本发明的智能稀释系统自动计算出，需要加入的样品体积V2为2.0mL，稀释剂(即纯水)的体积V1为8.0mL ; (2)控制单元发出指令，通过注射泵2将稀释剂输入缓冲管4及测量池9进行充分清洗，确保之前的高浓度样品没有残留；(3)然后从样品输入管路5抽取2.0mL样品到缓冲管，再抽取8.0mL纯水到注射泵体内，再将抽取的样品和纯水一起(共10.0mL)加入到测量池中，加入分析所需的试剂氢氧化钠溶液，测出稀释后的样品氨氮浓度PxS 35.0Omg/L,再自动计算出原始水样的氨氮浓度P 0为165.00mg/L。表I智能稀释系统的稀释倍数确定方法(电极法)
权利要求
1.关于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，包括稀释剂输入管路、样品输入管路、测量池和控制单元，所述稀释剂输入管路和所述样品输入管路分别与所述测量池连接，所述控制单元通过以下几个步骤实现样品的智能稀释及测量: (1)测量样品中待测物的原始浓度P^; (2)所述控制单元将在线分析仪的待测物原始浓度测量值与测量上限Pffl进行比较， 当检测到测量值小于测量上限Pm，所述控制单元输出结果； 当检测到测量值大于或等于测量上限Pm，所述控制单元启动稀释测量程序: ①第一步，确定应当加入的稀释剂体积V1和样品体积V2，使得稀释后的稀 释样品浓度为P x，其中P QV2= P x (V^V2) ,Px^Pm, V^V2=V, V是设定的标 准测量体积； ②第二步，所述控制单元向所述稀释剂输入管路和所述样品输入管路发出 控制指令，所述稀释剂输入管路和所述样品输入管路向所述测量池共输送 V1体积的稀释剂和V2体积的样品，使测量池中得到体积为V的稀释样品， 并测量该稀释样品中待测物的浓度值P x，从而计算得其原始浓度。
2.根据权利要求1所述的用于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，还包括计量泵、缓冲管和阀门组，所述稀释剂输入管路和缓冲管的第一端分别连接于计量泵的端口，缓冲管的第二端与阀门组连接，所述阀门组为串联连接的若干个三通电磁阀，每一个三通电磁阀单独控制一种或两种试 剂的进液，阀门组的输出端通过管路连接于测量池。
3.根据权利要求2所述的用于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，所述阀门组包括串联连接的第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀，所述样品输入管路连接于第二电磁阀，所述用于在线分析仪的智能稀释系统还包括若干个试剂输入管路，所述若干个试剂输入管路包括第一标液输入管路和至少一个分析试剂输入管路,所述第一标液输入管路和所述分析试剂输入管路分别对应连接于阀门组中的第二电磁阀和第四电磁阀。
4.根据权利要求3所述的用于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，所述若干个试剂输入管路还包括第二标液输入管路。
5.根据权利要求2所述的用于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，所述用于在线分析仪的智能稀释系统还包括第一电磁阀，所述第一电磁阀是三通电磁阀，第一电磁阀的常闭端连接稀释剂输入管路，公共端连接所述计量泵的端口，常开端连接缓冲管的第一端，缓冲管的第二端连接于阀门组的第三电磁阀。
6.根据权利要求1所述的用于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，还包括计量泵、缓冲管、多歧管阀和若干个试剂输入管路，所述稀释剂输入管路连接于计量泵的进液端，缓冲管的第一端与计量泵的出液端连接，各个试剂输入管路共同通过一个多歧管阀与所述测量池连接，所述多歧管阀包括一个中间端口和多个周围端口，所述中间端口能且只能同时与周围端口之一连通，缓冲管的第二端与所述中间端口连接，所述样品输入管路、所述若干个试剂输入管路和所述测量池分别与所述周围端口一对一地连接。
7.根据权利要求2或6所述的用于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，所述缓冲管的容积大于所述计量泵的容积或大于10mL。
8.根据权利要求6所述的用于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，所述若干个试剂输入管路包括第一标液输入管路和至少一个分析试剂输入管路。
9.根据权利要求2 8任一所述的用于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，所述计量泵是注射泵或蠕动泵。
10.一种使用权利要求1 9任一所述的智能稀释系统的在线分析仪。
11.根据权利要求1 10任一所述的用于在线分析仪的智能稀释系统的智能稀释方法，其特征在于，通过所述控制单元实现样品的智能稀释及测量: (1)测量样品中待测物的原始浓度P^ ; (2)所述控制单元将在线分析仪的待测物原始浓度测量值与测量上限Pffl进行比较， 当检测到测量值小于测量上限Pm，所述控制单元输出结果； 当检测到测量值大于或等于测量上限Pm，所述控制单元启动稀释测量程序: ①第一步，确定应当加入的稀释剂体积V1和样品体积V2，使得稀释后的稀释样品浓度为P x，其中P QV2= P x (V^V2) ,Px^Pm, V^V2=V, V是标准测量体积设定值； ②第二步，所述控制单元向所述稀释剂输入管路和所述样品输入管路发出控制指令，所述稀释剂输入管路和所述样品输入管路向所述测量池共输送V1体积的稀释剂和V2体积的样品，使测量池中得到体积为V的稀释样品，并测量该稀释样品中待测物的浓度值P x，从而计算得其原始浓度。
12.根据权利要求11所述的用于在线分析仪的智能稀释系统的智能稀释方法，其特征在于，所述稀释测量程序中，第 ①步骤之后和第②步骤之前还进行以下步骤:从稀释剂输入管路向测量池输送稀释剂进行充分清洗。
全文摘要
本发明涉及一种用于在线分析仪的智能稀释系统和智能稀释方法。用于在线分析仪的智能稀释系统，其特征在于，包括稀释剂输入管路、样品输入管路、测量池和控制单元，所述稀释剂输入管路和所述样品输入管路分别与所述测量池连接，所述控制单元通过以下几个步骤实现样品的智能稀释及测量(1)测量样品中待测物的原始浓度ρ0；(2)所述控制单元将在线分析仪的待测物原始浓度测量值与测量上限ρm进行比较，当检测到测量值小于测量上限ρm，所述控制单元输出结果；当检测到测量值大于或等于测量上限ρm，所述控制单元启动稀释测量程序。本发明实现了对样品的在线智能稀释和智能分析，使得测量结果更加准确。
文档编号G01N1/38GK103091152SQ20131005522
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月21日 优先权日2013年2月21日
发明者王加勇, 程斌, 范怀勇 申请人:广州伊创仪器有限公司