溶液顯色反應定量分析方法及其檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種溶液顯色反應定量分析方法及其檢測裝置，具體是一種通過顯色 反應和電子顏色分析技術進行溶液物質濃度定量分析的方法，并且用該方法設計了的一種 定量分析檢測裝置，屬于分析檢測技術領域。
【背景技術】
[0002] 顏色分析法應用于化學物質分析歷史悠久，通過檢測被測物質對光的反射或透射 信號來分析被測物質的光學特征或溶液中的物質含量（濃度）。常見測量裝置包括色差計 和分光光度計。
[0003] 色差計是一種顏色偏差測試儀器，即制作一塊模擬與人眼感色靈敏度相當?shù)姆止?特性的濾光片，用它對樣板進行測光，通過電腦軟件自動比較樣板與被測物之間的顏色差 異分析色差值，提供配色方案。色差計主要通過對平面、顆粒、粉末、糊狀、溶液等樣品呈現(xiàn) 的顏色進行精確測量，應用于相關行業(yè)，但色差計不適用于液體物質濃度的測量。
[0004] 分光光度計是依據(jù)溶液中被測物質因加入選定顯色劑發(fā)生顯色反應，因此產(chǎn)生透 射光譜的現(xiàn)象特征，調(diào)節(jié)分光棱鏡，測定在其特征吸收峰值下的透光率，和預先制定的標準 曲線比較，獲得溶液被測物質的濃度數(shù)據(jù)。
[0005] 分光光度計在水和廢水監(jiān)測分析工作中應用十分廣泛。美國水和廢水標準檢驗方 法中分光光度法占37. 4 %，我國水和廢水監(jiān)測分析方法中分光光度法占35% ;在飲用水和 食品分析方法中，近50%的檢驗是由分光光度法完成。幾乎所有的無機離子和有機化合物 都可以直接或間接地用此法進行測定。但是，分光光度計的關鍵部件之一是"單色器"，含濾 光片、棱鏡和光柵。濾光片需人工選用，棱鏡轉動和光柵移動都需要馬達帶動。而且顯色劑 本身往往具有較深顏色，測量時會干擾測量波長下的產(chǎn)物的光吸收，必須借助于雙波長法、 或導數(shù)法等進行背景干擾校正。因此儀器結構復雜，制造精密，使用和維護條件苛刻，操作 費時費力。
[0006] 眾所周知，近年內(nèi)國內(nèi)各類突發(fā)性、災難性事故頻繁發(fā)生，包括地質災害、環(huán)境污 染、食物中毒、疾病爆發(fā)等等，嚴重影響了人們正常的生活和身體健康。而我國現(xiàn)有的檢測 機構和專業(yè)人員、檢測手段和檢測方法尚不能在事故中及時、準確和完整地獲取所需要的 數(shù)據(jù)，從而耽誤對災難的有效處理。再者，在偏僻的山區(qū)、農(nóng)村、高原、海島等，由于分析檢測 條件的限制，也無法及時、準確獲取所需要的檢測數(shù)據(jù)。雖然，目前市場上出現(xiàn)了多款便攜 式分光光度計，包括PF-12 (德國）、PH0T0FLEX(美國）、UKBS-AquaGem(英國）、CMC1 (美國） 等，但都是采用傳統(tǒng)的測量原理和結構，如微處理控制的單光束濾光片，操作較為煩瑣，必 須由專業(yè)技術人員使用，設備價格昂貴，維護條件苛刻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是公開一種溶液顯色反應定量分析方法，本發(fā)明的另外一個目的是 用該方法設計一種定量分析檢測裝置。
[0008] 為了達到上述目的，本發(fā)明根據(jù)國際照明協(xié)會提出的色空間概念，事先將已經(jīng)確 定的不同濃度的被測溶液，利用顏色傳感器技術，檢測顯色劑和被測溶液發(fā)生顯色反應后 剩余顯色劑和產(chǎn)物混合液的顏色特征，通過設定模塊計算，獲得和儲存顏色特征和被測物 質濃度之間的關系，作為標準曲線。在進行實際測量時，同樣應用顏色傳感器技術，檢測實 際樣品溶液顯色反應后的相關顏色特征，通過已經(jīng)設計和安裝的軟件模塊，根據(jù)標準曲線， 獲得和顯示被測物質的濃度。按照上述方法設計的檢測裝置，不需要分光棱鏡技術，因此結 構簡單，自動檢測，操作方便快捷。實際應用表明，該裝置檢測結果準確可靠。
[0009] 溶液顯色反應定量分析方法的具體工藝步驟如下：
[0010] 第一步，先將同樣份量顯色劑加入5~10個已經(jīng)設定的不同濃度的被測溶液中， 配制成5-10個相應濃度的標準溶液，包括1個空白試驗標準溶液，即因顯色劑未參與反應 而使被測溶液全部是顯色劑的零濃度溶液；以及1個最高濃度的標準溶液，即因為顯色劑 與被測溶液完全反應而沒有剩余顯色劑的溶液，最高濃度標準溶液與零濃度標準溶液的濃 度比是10~50 :1，然后逐一測量各個標準溶液透射光的紅、綠和藍三基色；
[0011] 第二步，應用以色空間概念設計的計算模塊，把紅、綠和藍三基色轉換為透射光在 色空間內(nèi)以明度、綠-紅色品位、藍-黃色品位值表示的測量點；
[0012] 第三步，將與第一步同樣份量顯色劑加入未知濃度待測溶液中，接著測量待測溶 液透射光的紅、綠和藍三基色；根據(jù)色空間概念設計的計算模塊，把紅、綠和藍三基色轉換 為透射光在色空間內(nèi)以明度、綠-紅色品位、藍-黃色品位值表示的測量點；
[0013] 第四步，將5~10個標準溶液和未知濃度待測溶液在色空間內(nèi)對應測量點的 綠-紅色品位和藍-黃色品位值，通過色調(diào)公式計算各個溶液在色空間內(nèi)所對應的色調(diào)角 度，其中，最高濃度標準溶液在色空間內(nèi)所對應的色調(diào)稱為目標物質色調(diào)；將5~10個標準 溶液所得數(shù)據(jù)通過分段多項式擬合形成由色調(diào)角度與溶液濃度對應的標準曲線；通過色調(diào) 公式計算未知濃度待測溶液所得色調(diào)角度數(shù)據(jù)，通過上述多項式內(nèi)插計算得到待測溶液濃 度，該方法稱色調(diào)法，適用于溶液pH檢測；或將5~10個標準溶液和未知濃度待測溶液在 色空間內(nèi)對應測量點的明度、綠-紅色品位、藍-黃色品位值，通過靶色差的計算公式計算 各個溶液在色空間內(nèi)所對應的靶色差，將5~10個標準溶液所得數(shù)據(jù)通過二次多項式擬合 形成由靶色差與溶液濃度對應的標準曲線，未知濃度待測溶液所得靶色差數(shù)據(jù)，通過內(nèi)插 法計算得到待測溶液濃度；
[0014] 上述的靶色差包括兩種方法，一種方法的靶色差是指空白試驗溶液和待測溶液在 色空間內(nèi)對應的兩個測量點（A，D)投影到最高濃度標準溶液在色空間Le明度平面內(nèi)所對
【主權項】
1. 一種溶液顯色反應定量分析方法，其特征是： 第一步，先將同樣份量顯色劑加入5~10個已經(jīng)設定的不同濃度的被測溶液中，配制 成5-10個相應濃度的標準溶液，包括1個空白試驗標準溶液，即因顯色劑未參與反應而使 被測溶液全部是顯色劑的零濃度溶液；以及1個最高濃度的標準溶液，即因為顯色劑與被 測溶液完全反應而沒有剩余顯色劑的溶液，最高濃度標準溶液與零濃度標準溶液的濃度比 是10~50 :1，然后逐一測量各個標準溶液透射光的紅、綠和藍三基色； 第二步，應用以色空間概念設計的計算模塊，把紅、綠和藍三基色轉換為透射光在色空 間內(nèi)以明度、綠-紅色品位、藍-黃色品位值表示的測量點； 第三步，將與第一步同樣份量顯色劑加入未知濃度待測溶液中，接著測量待測溶液透 射光的紅、綠和藍三基色；根據(jù)色空間概念設計的計算模塊，把紅、綠和藍三基色轉換為透 射光在色空間內(nèi)以明度、綠-紅色品位、藍-黃色品位值表示的測量點； 第四步，將5~10個標準溶液和未知濃度待測溶液在色空間內(nèi)對應測量點的綠-紅色 品位和藍-黃色品位值，通過色調(diào)公式計算各個溶液在色空間內(nèi)所對應的色調(diào)角度，其中， 最高濃度標準溶液在色空間內(nèi)所對應的色