用于自动校准校正的浊度校准校正设备和方法与流程

1.本发明涉及被配置用于浊度的自动校准校正的浊度校准校正设备、用于自动校准校正的方法、用途、计算机程序和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.浊度是介质的混浊度、浑浊度或散射量的量度。这可能是由在介质内散光的大量单独粒子引起。浊度可以例如以“福尔马肼浊度单位(ftu)”或“比浊法浊度单位(ntu)”来测量。对于浊度测量，(使用光学传感器的)光学浊度测量设备被使用。至少某些类型的浊度测量设备需要定期校准。当使用与福尔马肼不同的校准标准(例如，干法标准)时，浊度值与使用福尔马肼标准测量的浊度值可能存在差异。此外，相同的干法标准可以在不同浊度测量设备上测量不同的值。


技术实现要素：

3.可能需要改进浊度校准的质量。
4.该任务由独立权利要求的主题来解决。在从属权利要求和以下描述中阐述了进一步的实施例。
5.根据第一方面，被配置用于浊度的自动校准校正的浊度校准校正设备包括：
6.浊度校准标准，被配置用于校准浊度测量设备；
7.存储器，被配置为存储属性值，该属性值包括至少一个校正值，至少一个校正值是由浊度测量设备测量的浊度校准标准的浊度值的函数，其中校准校正基于校正值；以及
8.通信器，被配置为将浊度测量设备的至少一个标识和校正值从浊度测量设备传送到校准校正设备。
9.浊度校准校正设备是被配置用于浊度自动校准校正的设备。浊度校准标准可以是固体、凝胶或流体。浊度校准标准可以被布置和/或容纳在校准校正设备的外轮廓内(特别是在凝胶或流体的情况下)。浊度校准标准被配置用于浊度测量设备的校准。因此，当被放入浊度测量设备时，浊度校准标准可以被用于测量，并且基于所测量的值，用于校准浊度测量设备。在至少一些情况下，以这种方式测量的值可能与在制造浊度校准标准和/或浊度测量设备之后立即测量的浊度值不同。一个原因可能是，例如，测量设备和校准标准的光学未对准。在测量设备和校准标准的不同组合中，所测量的值可能以不同的方式不同。表1示出了若干测量结果的示例：
10.表1
[0011] 测量设备#1测量设备#2校准校正设备#1101ntu99ntu校准校正设备#2100ntu98ntu
[0012]
在所示示例中，可以使用校准校正设备#1和#2。此外，使用标称浊度值为100ntu(比浊法浊度单位)的浊度校准标准。标称浊度值是校准校正设备或该设备的浊度校准标准
的浊度值，浊度值可以在制造之后立即测量。在测量设备#1上测量时，浊度值可能是101ntu，而在测量设备#2上测量时，同一校准标准的浊度值可能是99ntu。对于校准校正设备#2，浊度值可以分别为100ntu和98ntu。
[0013]
浊度校准校正设备还包括存储器，特别是非易失性存储器。存储器可以是例如闪存、eeprom等。存储器被配置为存储属性值，从而保存属性和/或属性集。属性值至少包括校准校正值或校正值，校准校正值或校正值是由浊度测量设备测量的浊度校准标准的浊度值的函数。校正值被用于浊度校准校正。
[0014]
校正值可以被存储在存储器中的矩阵和/或其他数据结构中，例如，作为校准校正设备和浊度测量设备的“组合值”的属性或属性值。作为数据结构，属性值可以被实现为例如从组合值指向存储器中的限定区域的指针，限定区域包括属性值。组合值可以是《s-id，m-id》的形式，其中s-id可以是校准校正设备的标识(或其一部分，例如，校准标准的标识)并且m-id可以是浊度测量设备的标识。标识s-id和m-id可以包括序列号。组合值因此可以提供明确定义的方式来对一系列浊度测量设备执行自动校准校正。
[0015]
浊度校准校正设备还包括通信器，通信器被配置为将浊度测量设备的至少一个标识和校正值从浊度测量设备传送到校准校正设备。作为校正值的附加(或者在一些实施例中：代替)，属性值(可选地包括所测量的浊度值)可以被传送。
[0016]
该浊度校准校正设备有助于简化浊度测量设备的校准。提供了用于在一系列测量设备中对浊度校准标准进行校准校正的易于操作的设备。此外，独立于诸如光学未对准的单独变化、光学元件的变化的因素和/或其他因素，对于标准和测量设备的每个组合，(根据定义)正确的校准校正被执行。附加地，可以避免使用诸如福尔马肼的纯流体校准标准，至少在某些校准情况下可以避免使用，并且可以替代地使用干法标准，其例如在处理、时间和工作量方面具有所有益处。这可能会减少工作量，例如，用于浊度测量设备的服务和/或维护的工作量。由于校准校正设备现在可以与其校准标准的值相关联，因此其余的测量误差可能包括例如由损坏、外部事件和/或其他问题引起的相同探头的可重复性。至少一些可传递性误差可以被消除，从而改进校准性能。因此，该设备的用户只需将校准校正设备放入浊度测量设备中；校准(包括校正)然后被自动执行。
[0017]
在各种实施例中，浊度校准标准是固体、凝胶或流体。校准校正设备可以包括外壳，浊度校准标准被布置在外壳中。这提供了选择校准标准的一些自由，可以用于以更期望的方式在选定方面下表现的校准标准。除了具有明显益处的固体外，凝胶或流体也可以被容纳在外壳中，从而易于处理。
[0018]
在一个实施例中，浊度校准标准是锂硅铝las系统的玻璃陶瓷和/或无机的无孔锂铝硅氧化物玻璃陶瓷(例如，schott的)的玻璃陶瓷复合材料。除了光散射粒子分布非常均匀外，该gcc还具有针对温度变化的“零膨胀”性质，从而导致校准标准对温度变化的高度不变性。
[0019]
在各种实施例中，属性值是表示浊度校准标准和浊度测量设备之间的关系的值对。值对中的每个值可以包括一个或多个“子值”。属性值可以包括比仅一对值更多的值，例如值的三元组、四元组等。这有利地允许浊度校准标准对于不同的浊度测量设备或浊度计具有不同的值。
[0020]
这带来了广泛的益处。首先，自动提供浊度校准标准和浊度测量设备之间的关系
可以将浊度计的用户从手动键入浊度校准标准的值中解放出来，从而避免或至少减少容易出错的活动。
[0021]
此外，这可以有利地有助于应对至少一些固体标准和/或用作浊度校准标准的其他材料可能在不同的浊度计中给出不同读数的影响。这可能由光源的光束性质变化(例如，光波长、光功率、光束轮廓、光源组件周围的机械公差的变化)、光路的变化(例如，由于流通池制造中的机械差异)、检测电路中的差异(例如，由于不同的光电二极管效率、制造中的机械差异)和/或其他原因引起。当使用固体标准和/或用作浊度校准标准的其他材料时，这可能导致显著错误。该方法的更多细节可以在以下找到。
[0022]
在各种实施例中，存储器和/或通信器是校准校正设备的组成部分。通过以难以拆卸或不可拆卸的方式组合这些部件，这些部件可以成为整体。这可以例如通过可以充当一种键的突起-凹口-组合来实现，以防止错误组装或错误部件的组装。连同合适的外壳，校准校正设备可以被视为单个易于操作的浊度校准设备。
[0023]
在各种实施例中，属性值还包括以下至少之一：
[0024]
序列号、标称浊度值和校准标准的制造日期。和/或，它可以包括以下至少之一：测量设备的序列号、上次校准值、最小校准值、最大校准值、上次校准日期和校正数据。
[0025]
校正数据可以包括例如上次校准的斜率和偏移。这些值可以有助于标识，用于更精确地计算校正值，用于提供数据来(例如)用于服务和维护，用于预测维护或校正，用于向用户通知意外的变化，意外的变化可能是损坏、防盗和/或其他目的的迹象。
[0026]
在各种实施例中，通信器支持基于rfid的协议(rfid：射频识别)，特别是nfc协议(nfc：近场通信)、蓝牙协议和/或专有协议。通信器可以附加地或备选地支持另外的有线和/或无线传输协议，以与浊度测量设备通信。
[0027]
校准校正设备还可以包括它自己的电源，电源可以经由电线、rfid、qi和/或其他连接而被连接到“加载”电源。
[0028]
另一方面包括浊度测量设备，浊度测量设备包括通信器，并且通信器被配置为将浊度测量设备的至少一个标识和校正值从浊度测量设备传送到校准校正设备。
[0029]
另一方面包括用于浊度测量设备的浊度的自动校准校正的方法。方法包括以下步骤：
[0030]-确定属性值，其中属性值至少包括作为所测量的浊度值的函数的校正值；
[0031]-借助通信器(35)，将浊度测量设备(50、51、52)的至少一个标识和来自浊度测量设备(50、51、52)的校正值传送到校准校正设备(10)；
[0032]-将属性值存储在校准校正设备(10)的存储器(30)中；以及
[0033]-当使用校准标准(20)来校准浊度测量设备(50、51、52)时，由校准校正设备(10)从存储器(30)中读取属性值并且基于属性值来执行校准校正。
[0034]-借助浊度测量设备来测量校准校正设备的校准标准的浊度值。
[0035]
校准标准可能具有已分配的浊度值来作为其标称值，已分配的浊度值例如在制造之后立即进行测量，例如以ntu(比浊法浊度单位)进行测量。校准标准是校准校正设备的一部分。在(不同的)浊度测量设备上测量校准标准的浊度值时，浊度值可能与其标称值不同。
[0036]-确定属性值，其中属性值至少包括作为所测量的浊度值的函数的校正值。
[0037]
属性值可以包括一个或多个属性和/或属性集。属性值至少包括校准校正值，校准
校正值是所测量的浊度值的函数并且被用于浊度校准校正。
[0038]
作为数据结构，属性值可以被实现为例如“组合值”的属性，例如组合值的矩阵，其具有指向存储器中限定区域的指针，限定区域包括属性值。
[0039]-将属性值存储在校准校正设备的存储器中。
[0040]
存储器可以是校准校正设备的一部分，特别是与校准校正设备一体化。这可能会导致校准校正设备明确(例如“基于外壳”)分配给其值，例如校正值。这可以进一步简化校准校正设备(可能连同浊度测量设备)的处理。
[0041]-在使用校准标准来校准测量设备时，从存储器中读取属性值并且基于属性值来执行校准校正。
[0042]
作为该方法的结果，该设备的用户所要做的是将校准校正设备放入浊度测量设备中。之后，校准(包括校正、维护声明、警报等)将自动执行。
[0043]
在各种实施例中，方法还包括以下步骤：
[0044]-在确定组合值之前，借助通信器，从校准校正设备向浊度测量设备发送校准校正设备的标识值；以及
[0045]-在存储属性值之前，借助通信器，将属性值从浊度测量设备发送到校准校正设备。
[0046]
在这些实施例中，大部分计算步骤在浊度测量设备上执行。本实施例可以增强组合值的构建。它可以进一步增强测量设备的通信和/或服务能力的使用。
[0047]
在各种实施例中，方法还包括以下步骤：
[0048]-在确定组合值之前，借助通信器，将浊度测量设备的标识值从浊度测量设备发送到校准校正设备；以及
[0049]-在存储属性值之前，借助通信器，将属性值从浊度测量设备发送到校准校正设备。
[0050]
在这些实施例中，大部分计算步骤在校准校正设备上执行。本实施例可以改进校准校正设备的利用率，并且将所有相关值保存在本地，即，在校准校正设备上。这可以进一步改进一些安全方面。
[0051]
在各种实施例中，方法还包括以下步骤：
[0052]-在测量之前，使用初级浊度校准标准来校准测量设备。
[0053]
初级浊度标准可以是或包括福尔马肼溶液。该步骤可以提高测量的精度。
[0054]
在各种实施例中，属性值是表示浊度校准标准和浊度测量设备之间的关系的值对。
[0055]
在各种实施例中，属性值还包括以下至少之一：
[0056]
序列号、标称浊度值和校准标准的制造日期，和/或
[0057]
测量设备的序列号、上次校准值、最小校准值、最大校准值、上次校准日期和校正数据。
[0058]
校正数据可以包括例如上次校准的斜率和偏移。这些值可以有助于标识，用于更精确地计算校正值，用于提供数据来(例如)用于服务和维护，用于预测维护或校正，用于向用户通知意外的变化，意外的变化可能是损坏、防盗和/或其他目的的迹象。
[0059]
在各种实施例中，从存储器读取属性值是通过使用通信器来执行的。校准校正设
备一侧的通信器可以在浊度测量设备一侧上具有其对应物。
[0060]
另一方面包括使用如上文和/或下文所述的浊度校准校正设备和/或如上文和/或下文所述的方法来用于浊度测量设备的自动校准校正浊度校准。
[0061]
另一方面包括包含指令的计算机程序产品，当程序由计算机执行时，使得计算机执行如上文和/或下文所述的方法。
[0062]
另一方面包括计算机可读存储介质，有如上所述的计算机程序被存储在计算机可读存储介质上。
附图说明
[0063]
图1示意性地描绘了根据一个实施例的浊度校准校正设备；
[0064]
图2示意性地描绘了根据一个实施例的方法；
[0065]
图3描绘了根据一个实施例的用于将第一关系值分配给浊度校准标准的一些步骤的示意图；
[0066]
图4示意性地描绘了使用根据一个实施例的校准校正设备的自动校准过程的示例；
[0067]
图5示意性地描绘了根据一个实施例的浊度测量设备。
具体实施方式
[0068]
在图1中，示意性地描绘了根据一个实施例的浊度校准校正设备10。校准校正设备10包括浊度校准标准20。浊度校准标准20被配置为在被浊度测量设备50、51和/或52之一测量时，提供所测量的浊度值。浊度校准标准20可以是固体、凝胶或流体。浊度测量可以通过将穿过外壳40的窗口45的光发送到校准标准20并测量散射光来执行，散射光例如与通过外壳40的另一窗口(未示出)的光束成90
°
角。
[0069]
校准标准20可以具有标称值，标称值可以在制造之后立即测量。当借助测量设备50、51和/或52来测量校准校正设备10时，测量值可能分别在测量设备50、51、52之间不同，也可能与标称值不同。
[0070]
在测量校准标准20之后，测量值可以被用于计算作为所测量的浊度值的函数的校正值。计算可以在校准校正设备10和/或已执行测量的测量设备50、51和/或52上执行。校正值然后可以被存储在外壳40内部布置的存储器30上。校正值可以被存储作为校准校正设备10和浊度测量设备50、51、52的组合值的属性值。对于组合值，校准校正设备10和测量设备50、51、52的标识(例如，他们的序列号)可以被使用。测量设备50、51、52的标识可以借助通信器35(及其在测量设备50、51、52中的对应部分)来获取。对于校准，浊度校准校正设备10然后可以由相应的测量设备50、51、52来测量并且所存储的校正值可以被用于自动校准校正。为了容易和自动处理，存储器30和/或通信器35是校准校正设备10的一体部分可能是有用的，从而避免将校准标准20与不同校准标准混淆。
[0071]
图2示意性地描绘了根据一个实施例的用于浊度校准校正设备10的自动校准校正方法的流程图70。在可选步骤71中，浊度测量设备50(参见图1)利用初级浊度校准标准(例如，利用福尔马肼)来校准。该可选步骤71改进了测量结果的精度。在步骤72中，校准标准20的浊度值借助浊度测量设备50来测量。在步骤73中，属性值被确定，其中属性值至少包括校
正值，校正值是所测量的浊度值的函数。在步骤74中，浊度测量设备的至少一个标识和来自浊度测量设备的校正值借助通信器被传送到校准校正设备。在步骤75中，属性值被存储在存储器30中。在步骤76中，校准连同浊度校准校正设备10的自动校准校正被执行。为此，属性值从存储器30读取，并且基于属性值(包括校正值等)，校准校正被完成。该方法可以以高度自动化的方式进行。
[0072]
图3描绘了图300，图300描绘了根据一个实施例的在将第一关系值分配给浊度校准标准时所采取的一些步骤。在步骤302中，所谓的“初级标准”被用于校准参考浊度测量设备50(参见图1或图5)，参考浊度测量设备50有时被称为“黄金仪器”。“初级标准”可以是福尔马肼，例如4000ntu的原始福尔马肼。分别在步骤304或306中，包括初级浊度校准标准的浊度校准校正设备10被放置在测量设备50中。步骤304可以与步骤306和/或其他步骤的不同之处在于初级浊度校准标准的浊度值。例如，在步骤304中，可以使用值为40ntu的初级浊度校准标准，并且在步骤306中可以使用值为10ntu的初级浊度校准标准。在步骤310中，开始浊度校准标准20的校准。在步骤312中，“低范围”浊度校准标准20被放置在“黄金仪器”中，即，被插入测量设备50中。在步骤314中，“高范围”浊度校准标准20被置于其中。例如，“低范围”浊度校准标准20可以具有40ntu的“标称值”，“高范围”浊度校准标准20可以具有10ntu的“标称值”。在步骤320中，“黄金仪器”50确定每个浊度校准标准20是否满足预定义的精度要求，例如，在小于5％、小于2％或小于1％的公差范围内。如果该精度要求被满足，则在步骤322中，属性值被存储在校准校正设备10的存储器30中。属性值至少包括校正值，该校正值是由所述浊度测量设备50(即，“黄金仪器”)测量的浊度校准标准20的浊度值的函数。因此，属性值可以包括表示浊度校准标准20和浊度测量设备50、51、52之间的关系的值对v＝《v1，v2》。值v1可以被称为第一关系值，第一关系值包括浊度校准标准20的值。值v2可以被称为第二关系值，第二关系值包括浊度测量设备50、51、52的值。以这种方式测量和/或“验证”的(多个)浊度校准标准20然后可以在另外的浊度测量设备51、52中使用。这些另外的浊度测量设备51、52可以通过例如在相关测量设备51或52上使用步骤310至322来校准。因此，在进行生产性测量时，测量设备50、51、52中的每一个以高度精确且被精确适配的浊度校准标准20运行。这些设备51、52可以例如使用如图4所示的自动校准过程400。
[0073]
附加地或备选地，还存在升级到上述和/或以下描述的特征的可能性。例如，如果用户具有没有“自动校准”的浊度测量设备，则升级可以这样被执行：
[0074]-将现有的浊度校准标准20附接到“中空”浊度校准校正设备10。
[0075]-对浊度测量设备50、51、52执行初步校准。
[0076]-将“经升级的”浊度校准校正设备10移动到流通池58的光路中。
[0077]-将相应的值对v＝《v1,v2》写入“经升级的”浊度校准标准10的存储器30中。
[0078]
该信息然后可以被用于如上文和/或下文所述的自动和/或手动校准。
[0079]
图4示意性地描绘了根据一个实施例的使用校准校正设备10的自动校准过程400的示例。对于该过程400，校准校正设备10可以在所使用的每个浊度校准标准的存储器30中具有值对v＝《v1，v2》。
[0080]
在初始步骤402中，浊度测量设备50、51、52中的至少一个被安装在工厂中。在步骤404中，生产性测量被执行。当在步骤410中，机器确定超出第一时间跨度时，在步骤412中执行自动校准验证。如果不是，则在步骤404中继续进行生产性测量。在步骤412中，浊度测量
设备50、51、52可以使用校准校正设备10。步骤414确定校准验证是否满足预定义要求。如果满足要求，则在步骤404中继续进行生产性测量。如果没有，则在步骤416中设置警报。在步骤422中，警报可以触发使用福尔马肼的校准。当在步骤420中时，如果机器确定超过了第二时间跨度，则在步骤422中执行使用福尔马肼的自动校准验证。如果不是，则在步骤404中继续进行生产性测量。
[0081]
图5示意性地描绘了根据一个实施例的浊度测量设备50、51、52。对于生产性测量，待测量介质被引入介质通道56并且被转发到测量设备50、51、52内的测量核心54。为了校准，浊度校准校正设备10可以被插入浊度计流通池52中。浊度校准校正设备10可以在其存储器30中具有值对v＝《v1，v2》。
[0082]
图5的浊度测量设备50、51、52还可以被用于“手动”校准，来作为图4所示的自动校准过程400的附加或备选。在这种情况下，用户可以只希望购买单个浊度校准校正设备10，并且可能希望在多个浊度测量设备50、51、52上使用该标准。用户第一次在浊度计50、51、52上使用浊度校准校正设备10时，用户需要按照以下步骤执行其特定的仪器校准：
[0083]-执行类似于步骤302至306(参见图3)的初级标准校准。
[0084]-将浊度校准校正设备10放置在流通池58内。
[0085]-为浊度校准校正设备10分配其存储器30中的值对v＝《v1，v2》。存储器30然后将存储该信息，用于与它一起使用的多个浊度计50、51、52。因为每个单元均具有该值对，该值对被配置用于未来的校准，所以这可以有利地消除不同浊度计之间的可转移性问题。
[0086]
附加地或备选地，对于使用固体标准的“湿法”校准和使用固体标准的“干法”校准，可能存在值对。例如，如果用户想要使用固体浊度校准校正设备10，则他们可以选择，可以排空流通池并且确保其干燥和清洁，或者在样本还在流通池中的情况下，将标准放入流通池中。由于光学设计，例如由于不同折射率的介质之间的反射率不同，标准在“湿法”和“干法”设置中会有不同的值。使用存储器30(例如，被实现为rfid)，“湿法”设置和“干法”设置中的值可以被分配给标准。因此，用户可以选择他们认为最简单的方式。
[0087]
附图标记列表
[0088]
10 浊度校准校正设备
[0089]
20 浊度校准标准
[0090]
30 存储器
[0091]
35 通信器
[0092]
40 外壳
[0093]
45 窗口
[0094]
50、51、52 浊度测量设备
[0095]
70 流程图
[0096]
71-76 步骤。