紅外測油儀的準確性如何通過校準與標定來保證

隨著工業的快速發展，油類污染物對環境的污染問題日益嚴重。紅外測油儀憑借其快速、準確、靈敏等優點，成為環境監測領域檢測油類污染物的重要工具。然而，紅外測油儀在長期使用過程中，會受到光源老化、光學元件污染、電子元件性能變化等多種因素的影響，導致測量結果出現偏差。因此，通過科學合理的校準與標定來保證紅外測油儀的準確性，是環境監測工作準確可靠開展的關鍵。

一、測量原理與準確性影響因素

1、測量原理

紅外測油儀基于紅外光譜分析原理，利用油類物質在特定紅外波長處有特征吸收峰的特性，通過測量樣品對這些特征波長紅外光的吸收程度，來確定樣品中油類物質的含量。一般來說，油類物質在 2930cm?1、2960cm?1、3030cm?1 等波數附近有明顯的吸收峰，儀器通過檢測這些波長下光的強度變化，結合朗伯 - 比爾定律計算出油濃度。

2、準確性影響因素

（1）光源因素：光源的發光強度和穩定性會隨使用時間逐漸變化。如果光源強度減弱或不穩定，會導致測量信號強度改變，從而使測量結果出現偏差。

（2）光學元件因素：紅外測油儀的光學元件，如透鏡、濾光片等，在長期使用過程中可能會被灰塵、油污等污染，或者出現老化、磨損等情況，影響光的傳播和檢測，進而影響測量準確性。

（3）電子元件因素：儀器中的電子元件，如檢測器、放大器等，其性能也會隨時間和環境變化而發生改變，導致信號處理和轉換出現誤差，影響測量結果的準確性。

二、校準與標定的概念及區別

1、校準：校準是指在規定條件下，為確定測量儀器或測量系統所指示的量值，或實物量具或參考物質所代表的量值，與對應的由標準所復現的量值之間關系的一組操作。對于紅外測油儀而言，校準主要是調整儀器的測量參數，使其測量結果與已知標準值盡可能接近，消除儀器的系統誤差。

2、標定：標定是通過測量標準物質的特性，建立儀器測量值與實際值之間的函數關系，以確定儀器的測量精度和線性范圍。標定通常需要使用一系列不同濃度的標準溶液，通過測量這些標準溶液的響應值，繪制標準曲線，從而實現對未知樣品濃度的準確測定。

3、二者區別：校準側重于調整儀器的測量狀態，使其符合測量要求，更注重儀器整體的性能調整；而標定則更側重于建立儀器測量值與實際值之間的定量關系，通過標準曲線來提高測量的準確性。在實際應用中，校準和標定通常是相互配合、不可分割的。

三、校準的方法與流程

1、校準方法

（1）零點校準：使用不含油類物質的空白溶劑（如四氯化碳、正己烷等）作為零點校準液，將儀器調整到零點測量狀態，消除儀器在零點處的測量誤差。

（）2量程校準：選擇與儀器測量范圍相匹配的標準油溶液作為量程校準液，分別測量不同濃度標準油溶液的響應值，調整儀器的增益、放大倍數等參數，使儀器在不同濃度下的測量結果與標準值一致。

2、校準流程

（1）準備工作：檢查儀器是否正常通電，預熱儀器至穩定工作狀態。準備好所需的校準液、比色皿等實驗用品。

（2）零點校準操作：將空白溶劑注入比色皿中，放入儀器測量池，按照儀器操作手冊進行零點校準操作，記錄校準后的零點值。

（3）量程校準操作：依次將不同濃度的標準油溶液注入比色皿，放入儀器測量池進行測量。根據測量結果，調整儀器的相關參數，直至各濃度點的測量值與標準值的偏差在允許范圍內。

（4）校準結果記錄：詳細記錄校準過程中使用的校準液濃度、測量值、調整后的儀器參數等信息，作為儀器校準的檔案資料。

四、標定的方法與流程

1、標定方法

（1）標準曲線法：這是紅外測油儀最常用的標定方法。使用一系列不同濃度的標準油溶液，分別測量它們在儀器上的響應值（如吸光度、透過率等），以標準油溶液濃度為橫坐標，響應值為縱坐標，繪制標準曲線。通過回歸分析，得到標準曲線的方程，利用該方程可以根據未知樣品的響應值計算出其油濃度。

（2）單點標定法：在測量要求不高或樣品濃度范圍較窄的情況下，可以使用單點標定法。即使用一個已知濃度的標準油溶液進行標定，調整儀器使測量值與標準值一致，然后直接測量未知樣品。但這種方法精度相對較低，僅適用于對測量準確性要求不高的場合。

2、標定流程

（1）標準溶液配制：按照一定的濃度梯度，使用純油和空白溶劑準確配制一系列標準油溶液。例如，可以配制 0mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L、50mg/L 等不同濃度的標準溶液。

（2）測量標準溶液：將配制好的標準溶液依次注入比色皿，放入紅外測油儀進行測量，記錄每個標準溶液的響應值。

（3）繪制標準曲線：以標準油溶液濃度為橫坐標，響應值為縱坐標，在坐標紙上或使用數據處理軟件繪制標準曲線。通過線性回歸分析，計算標準曲線的斜率、截距和相關系數。一般來說，相關系數應大于 0.999，才能保證標準曲線的可靠性。

（4）標定結果驗證：使用另外一組不同濃度的標準油溶液對繪制好的標準曲線進行驗證，測量這些驗證溶液的響應值，根據標準曲線方程計算出其濃度，并與實際濃度進行比較，計算相對誤差。如果相對誤差在允許范圍內（通常不超過±10%），則說明標定結果合格。

五、校準與標定對保證準確性的意義

1、消除系統誤差：通過校準可以調整儀器的測量參數，消除因光源、光學元件、電子元件等性能變化引起的系統誤差，使儀器的測量結果更加準確可靠。

2、確定測量精度和線性范圍：標定過程中繪制的標準曲線可以直觀地反映儀器的測量精度和線性范圍。通過標準曲線，可以了解儀器在不同濃度范圍內的測量誤差情況，為實際樣品的測量提供準確的參考依據。

3、保證測量結果的可比性：在環境監測等領域，不同實驗室或不同時間測量的數據需要具有可比性。定期對紅外測油儀進行校準和標定，可以確保各儀器之間的測量結果具有一致性和可比性，便于數據的交流和分析。

4、延長儀器使用壽命：科學合理的校準和標定可以及時發現儀器存在的問題，并采取相應的措施進行維護和調整，避免儀器因長期運行在誤差較大的狀態下而損壞，從而延長儀器的使用壽命。

六、結論

紅外測油儀的準確性是環境監測工作準確開展的基礎，而校準與標定是保證其準確性的關鍵環節。通過規范的校準方法和流程，可以調整儀器的測量狀態，消除系統誤差；通過科學的標定方法和流程，可以建立儀器測量值與實際值之間的定量關系，確定測量精度和線性范圍。在實際應用中，應嚴格按照相關標準和規范對紅外測油儀進行定期校準和標定，并做好記錄和管理，以確保儀器始終處于良好的工作狀態，為環境監測和污染治理提供準確可靠的數據支持。