用于對(duì)采樣裝置的校正功能進(jìn)行驗(yàn)證的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及一種用于對(duì)采樣裝置的校正功能進(jìn)行驗(yàn)證的方法。更具體地，本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1、4、5中定義的對(duì)采樣裝置的校正功能進(jìn)行驗(yàn)證的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]存在對(duì)暴露在外的個(gè)人可能產(chǎn)生健康影響的空氣傳播的化合物進(jìn)行監(jiān)測(cè)的明確需求。具有由各政府機(jī)構(gòu)設(shè)置的職業(yè)暴露限值的化合物被極為關(guān)注，以確保這些化合物的水平低到符合要求。在許多情況下，空氣污染物的組成是未知的，出于此原因，感興趣的是了解關(guān)于這些“未知”化合物的性質(zhì)的更多細(xì)節(jié)，并且披露最主要化合物的身份。另一感興趣的領(lǐng)域是研究并檢查降低空氣中的這些水平方面的措施的效果，例如，檢查“真實(shí)”通風(fēng)效率或用于控制空氣水平的其他措施。用于此目的的裝置還可用于監(jiān)測(cè)壓縮空氣和呼吸防護(hù)裝置中的空氣的質(zhì)量。此類裝置的其他應(yīng)用領(lǐng)域例如是控制存在于食物中的不同揮發(fā)性化合物等。此類化合物可用作某些食物成分降解的標(biāo)志，或者用于監(jiān)測(cè)原材料以確保質(zhì)量符合要求。此類裝置也可用于確保其他化合物尚未污染食物。在醫(yī)院中，此類裝置可用于檢查例如麻醉氣體等的空氣水平，并且用于確保職員、患者或其他人員不暴露于毒性水平中?；瘜W(xué)戰(zhàn)劑是需要被檢查以披露其存在并且確保個(gè)人并未與其接觸的化合物。
[0003]在環(huán)境分析中，需要監(jiān)測(cè)城市、公眾場(chǎng)所以及自然中的空氣質(zhì)量。一個(gè)目的是獲得用于統(tǒng)計(jì)研究的背景數(shù)據(jù)，并且檢查其水平是否在國(guó)家和國(guó)際機(jī)構(gòu)所設(shè)定的水平以下。它們也可用于檢查工業(yè)污染物的排放是否導(dǎo)致其暴露于自然中或居住區(qū)中。所獲數(shù)據(jù)可對(duì)特定情況的決策和解釋產(chǎn)生影響。因此該數(shù)據(jù)需要具有符合要求的高質(zhì)量。
[0004]存在同時(shí)以氣相和顆粒相出現(xiàn)的空氣污染物的許多示例。特別感興趣的是能夠到達(dá)下呼吸道的粒級(jí)。有理由相信，具體不僅根據(jù)本身的化學(xué)性質(zhì)，而且根據(jù)在人體中不同目標(biāo)器官上的分布，毒理學(xué)是不同的。需要更深入地了解對(duì)空氣中存在的可呼吸粒級(jí)的暴露。
[0005]存在許多用于監(jiān)測(cè)空氣傳播的化合物的裝置，并且所用的技術(shù)多種多樣。原則上，這些裝置可分組為選擇性和非選擇性裝置。非選擇性裝置對(duì)若干種化合物做出響應(yīng)，并且不區(qū)分兩種或若干種化合物，并且還可能產(chǎn)生誤報(bào)結(jié)果。此類裝置至今仍在使用，原因可能在于其成本低廉。在許多應(yīng)用中，如果根據(jù)無(wú)效數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行昂貴的措施，則誤報(bào)結(jié)果可能導(dǎo)致用戶需要付出高昂成本。
[0006]選擇性裝置對(duì)選定的一種化合物或一組化合物做出特定響應(yīng)。存在的其他化合物不會(huì)干擾結(jié)果。相較于非選擇性監(jiān)測(cè)，該監(jiān)測(cè)出現(xiàn)誤報(bào)結(jié)果的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低。所獲數(shù)據(jù)的質(zhì)量是非常重要的。描述數(shù)據(jù)質(zhì)量的典型因素是:可重復(fù)性、可再現(xiàn)性、線性度(具有截距和背景的校準(zhǔn)圖特性)、檢測(cè)極限以及量化極限。此外，關(guān)于其他化合物干擾的知識(shí)是必要的。需要提出的是:特定化合物可影響結(jié)果，即使該化合物本身并不做出響應(yīng)亦是如此。
[0007]現(xiàn)有類型的儀器具有若干缺點(diǎn)。對(duì)于光離子化檢測(cè)器(PID)和火焰離子化檢測(cè)器(FID)，識(shí)別單個(gè)化學(xué)物質(zhì)是不可能的。PID和FID檢測(cè)器測(cè)量V0C(揮發(fā)性有機(jī)化合物)的總和。紅外檢測(cè)器受到干擾問(wèn)題的影響。IR檢測(cè)器則在存在其他干擾化合物時(shí)且在監(jiān)測(cè)低濃度的VOC時(shí)無(wú)法使用。
[0008]為使用GC_PID(如 Environment S.A.公司:www.environnementsa.com 的V0C71M)和GC-DMS儀器(例如，美國(guó)馬薩諸塞州貝德福德的S1nex公司)進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)，存在導(dǎo)致對(duì)分析物的識(shí)別和量化不精確的限制，并且必須做出外部補(bǔ)充的預(yù)先或事后校準(zhǔn)。針對(duì)已有產(chǎn)品，不可能在現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)執(zhí)行校準(zhǔn)。此外，存在出現(xiàn)采樣時(shí)間和預(yù)定濃度之間的非線性關(guān)系的問(wèn)題，如果量超過(guò)校準(zhǔn)范圍，則該問(wèn)題使長(zhǎng)期采樣無(wú)法進(jìn)行。此外，當(dāng)收集一定量時(shí)，需要將其校準(zhǔn)為體積量，并且可能針對(duì)環(huán)境溫度和氣壓來(lái)校正。在特定采樣體積容器中對(duì)一定量進(jìn)行采樣，或在吸附劑上對(duì)一定量采樣后進(jìn)行熱脫附(在吸附劑的情況下)，之后將所收集的化合物注射到GC上，則色譜峰值將以影響色譜的分辨率的方式變寬。
[0009]W0 00/75622中公開了一種用于分析空氣污染物、更確切地說(shuō)聚氨酯產(chǎn)物的采樣裝置，并且還在W0 2011/108981和在W0 2007/129965中公開了進(jìn)一步發(fā)展。在這些出版物中公開的采樣設(shè)備，也稱為采樣器，通過(guò)兩步的過(guò)程來(lái)收集被探測(cè)的化學(xué)品。待測(cè)量其中化學(xué)品的量的流體以受控流量被栗送通過(guò)采樣裝置。流體的氣相中存在的感興趣的化學(xué)物質(zhì)通過(guò)使用涂覆在收集管內(nèi)側(cè)表面上的試劑被收集在吸附管中。流體流從吸附管被進(jìn)一步栗送到且通過(guò)浸漬有相同的試劑的過(guò)濾器。固體形式或粘附到流體中的顆粒上的化學(xué)物質(zhì)被收集在過(guò)濾器中。
[0010]該領(lǐng)域中的重要參數(shù)是包含即將在用于檢測(cè)的設(shè)備中檢測(cè)的化合物(即分析物)在內(nèi)的氣體流量。在對(duì)空氣中的化合物采樣期間，能夠通過(guò)采樣裝置來(lái)控制并且記錄所獲空氣量的流量和體積是重要的，因?yàn)闃颖局械暮颗c所收集空氣量之間直接相關(guān)。同時(shí)獲取若干樣本也是重要的，原因有三，更確切地說(shuō)是為了提高特定樣本的精確性，為了檢測(cè)錯(cuò)誤樣本，以及為了獲取同時(shí)獲取不同的化合物。在處理采樣結(jié)果時(shí)，能夠跟蹤樣本是如何被收集的、時(shí)間、流量、溫度、壓力和濕度也是重要的。
[0011]已證實(shí)，在采樣期間維持穩(wěn)定流量的現(xiàn)有解決方案并不能隨時(shí)間推移維持穩(wěn)定的流量，并且需要現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。需要在采樣之前和之后對(duì)流速進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保采樣速度正確并且不隨時(shí)間變化。通常也缺乏記錄功能。
[0012]差壓傳感器指示流量系統(tǒng)的反壓是否已發(fā)生改變的一些現(xiàn)有解決方案調(diào)整栗控制信號(hào)以對(duì)此作出補(bǔ)償。但是，已證實(shí)該解決方案隨時(shí)間的推移產(chǎn)生漂移誤差，并且需要用外部流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，以設(shè)置該栗的特定流速。
[0013]另一現(xiàn)有解決方案具有記錄功能、能夠?qū)⒂涗浀臄?shù)據(jù)傳輸?shù)絇C，并且能夠通過(guò)顯示器和按鈕來(lái)控制流量。對(duì)這些栗進(jìn)行的測(cè)試并不與它的規(guī)范一致，因?yàn)檫@些栗并不能保持穩(wěn)定的流量，因?yàn)樗浇佑挟a(chǎn)生特定反壓的采樣器。
[0014]現(xiàn)有栗系統(tǒng)的一個(gè)問(wèn)題是它們包含的流量傳感器可能隨著流量傳感器電子器件的溫度而波動(dòng)。使用不同技術(shù)來(lái)實(shí)際測(cè)量氣體流量的多數(shù)流量傳感器具有與所測(cè)量流量對(duì)應(yīng)的輸出電壓信號(hào)。但是，輸出信號(hào)易受流量傳感器中電子組件的溫度的影響。
[0015]現(xiàn)有技術(shù)中用于采樣目的的栗的另一個(gè)問(wèn)題在于:由于栗傳感器和栗引擎的磨損和損壞，對(duì)栗質(zhì)量流量傳感器的校準(zhǔn)及其測(cè)量結(jié)果相對(duì)較快地變差。這些栗經(jīng)常在工業(yè)工作地點(diǎn)的惡劣環(huán)境中使用以及經(jīng)常在戶外中使用。
[0016]有鑒于此，非常需要一種用于檢測(cè)上述空氣傳播化合物的監(jiān)測(cè)裝置的改進(jìn)栗套件，以及一種能夠具有精確測(cè)量所需的足夠栗送性能的栗。
[0017]在該上下文中，還需要自動(dòng)檢測(cè)采樣裝置中(例如栗套件和采樣裝置)或者采樣中使用的其他裝置的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目標(biāo)是提高現(xiàn)有技術(shù)的水平以解決上述問(wèn)題，并提供一種用于檢測(cè)采樣設(shè)備中的缺陷的改進(jìn)方法。通過(guò)用于對(duì)采樣設(shè)備的校正功能進(jìn)行驗(yàn)證的方法，實(shí)現(xiàn)這些及其他目的，其中所述方法包括以下步驟:
[0019]a)提供栗套件，所述栗套件包括入口和出口、在所述入口和所述出口之間延伸的流動(dòng)通道、沿所述流動(dòng)通道定位并適于迫使氣體流過(guò)所述流動(dòng)通道的栗、位于所述流動(dòng)通道內(nèi)部的第一質(zhì)量流量傳感器、位于所述質(zhì)量流量傳感器附近并適于測(cè)量所述流動(dòng)通道內(nèi)的第一壓力的第一壓力傳感器、位于所述流動(dòng)通道外部的第二壓力傳感器，所述第二壓力傳感器適于測(cè)量作為環(huán)境大氣壓力的第二壓力，
[0020]b)計(jì)算所述第一壓力和所述第二壓力之間的壓力差，
[0021]c)將所述壓力差與取決于所述壓力差的質(zhì)量流量輸出信號(hào)值的預(yù)校準(zhǔn)表中的值相比較，以計(jì)算來(lái)自質(zhì)量流量計(jì)的輸出信號(hào)中的任何誤差，以及
[0022]d)如果所述計(jì)算出的誤差的值高于預(yù)定閾值，提供包括所述計(jì)算出的誤差的值在內(nèi)的誤差信號(hào)。
[0023]通過(guò)測(cè)量流動(dòng)通道中的壓力和環(huán)境壓力之差，從而計(jì)算質(zhì)量流量測(cè)量中產(chǎn)生的誤差。當(dāng)沒(méi)有設(shè)備附接到栗套件時(shí)，并且因此反壓是已知的，如果計(jì)算的誤差低于所述預(yù)定閾值，則可以調(diào)整來(lái)自第一質(zhì)量流量傳感器(6)的輸出信號(hào)。得到的質(zhì)量流量信號(hào)將是來(lái)自第一質(zhì)量流量傳感器的質(zhì)量流量信號(hào)和取決于所述壓力差而計(jì)算出的質(zhì)量流量的組合(例如，加權(quán)平均)。產(chǎn)生誤差的原因是栗套件中的質(zhì)量流量傳感器已在一定壓力下校準(zhǔn)。然而，當(dāng)栗套件和外部設(shè)備一起使用時(shí)，來(lái)自相連設(shè)備的反壓可能使栗套件的流動(dòng)通道內(nèi)的壓力改變。通過(guò)使用本發(fā)明的方法，可以測(cè)量這一誤差并經(jīng)由誤差信號(hào)來(lái)提供其值。具有誤差值的誤差信號(hào)可以用于調(diào)整來(lái)自質(zhì)量流量傳感器的輸出信號(hào)，以補(bǔ)償所計(jì)算的誤差。通過(guò)這種方式，不論影響質(zhì)量流量計(jì)的反壓值如何，栗套件都將測(cè)量正確的質(zhì)量流量并且能夠通過(guò)其相連的設(shè)備來(lái)栗送正確量的流。當(dāng)栗套件連接到采樣裝置時(shí)，正確的流量測(cè)量是特別重要的，其中使用栗套件將氣體流量通過(guò)采樣裝置而抽入。
[0024]采樣裝置用于對(duì)氣體流量中的分析物進(jìn)行采樣。需要對(duì)氣體流量中的氣體和顆粒都進(jìn)行高效和受控的采樣，以例如控制工作地點(diǎn)或公共區(qū)域處的氣體中的有害化合物的濃度。采樣裝置能夠?qū)怏w流量中以氣相和/或顆粒相存在的分析物相區(qū)分。W0 00/75622和US-2006-0239857中公開了具有該區(qū)分能力的這種采樣裝置，該文獻(xiàn)在此通過(guò)引用方式并入。
[0025]要被測(cè)量并迫使通過(guò)栗的氣體是例如，呼吸空氣、改性呼吸空氣、氦氣、氫氣、氮?dú)?、氧氣、氬氣、或者其混合?br>[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方