СТАНДАРТИЗАЦИЯ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ДАТЧИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СВОЙСТВА Российский патент 2023 года по МПК G01N27/06 

[0001] Настоящее изобретение относится к стандартизации выходного сигнала датчика электрического свойства и, в частности, выходного сигнала датчика электрической проводимости, используемого в анализаторе, который также включает в себя оптический спектрометр.

[0002] Известны анализаторы, которые содержат не только датчик электрического свойства, но и спектрометр. В US 5739034, например, раскрыт анализатор, в котором используется как датчик электрической проводимости, так и спектрометр для определения посторонней воды в молоке. Изменения содержания воды в молоке приводят к изменениям проводимости молока, которые отслеживают с помощью датчика проводимости. В WO 2000039578, например, раскрыт анализатор, который также содержит датчик электрической проводимости и спектрометр, которые выполнены с возможностью совместного использования для оценки количества клеток в молоке. Инфицирование маститом связано с повышенным содержанием солей в молоке, что приводит к повышению электрической проводимости молока.

[0003] Часто желательно стандартизировать выходной сигнал датчика проводимости по меньшей мере для того, чтобы облегчить сравнение выходных сигналов разных датчиков одного типа или выходных сигналов одного и того же датчика в разное время, а также для обеспечения возможности использования одинаковых математических моделей для данных от разных датчиков.

[0004] Такую стандартизацию в настоящее время, как правило, выполняют путем введения в анализатор материала для стандартизации, такого как жидкость, и измерения электрической проводимости этого материала с помощью его датчика электрической проводимости. Затем измеренную величину электрической проводимости сравнивают в процессоре для обработки данных с эталонной величиной, которую, как ожидается, имеет этот материал, и сохраняют для возможности доступа к ней процессора для обработки данных. Затем определяют коэффициент стандартизации, который зависит от соотношения эталонной величины и измеренной величины. Он может быть впоследствии применен к измеренной величине проводимости неизвестного материала образца, определенной с помощью датчика проводимости, для получения стандартизованного выходного сигнала датчика электрической проводимости.

[0005] Проблема с данным известным способом стандартизации заключается в том, что количество компонентов в материале (жидкости) для стандартизации, которые определяют его электрическое свойство или свойства, подлежащие измерению, необходимо тщательно контролировать для обеспечения того, чтобы разные партии материала для стандартизации имели одинаковую и известную эталонную величину электрического свойства или свойств, подлежащих измерению датчиком, которым в вышеупомянутых случаях является его электрическая проводимость.

[0006] В настоящем изобретении предложен способ стандартизации выходного сигнала датчика электрического свойства, включающий следующие этапы: сравнение в процессоре для обработки данных измеренной величины электрического свойства электропроводящей жидкости, полученной с помощью датчика электрического свойства, с эталонной величиной; и определение в процессоре для обработки данных коэффициента стандартизации, зависящего от соотношения эталонной величины и измеренной величины; причем предусмотрен этап вычисления эталонной величины, включающий: получение с помощью спектрометра спектральных данных, полученных при взаимодействии света с электропроводящей жидкостью, причем свет относится к полосам длин волн, которые содержат по меньшей мере часть одной или более из ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных областей; и применение в процессоре для обработки данных математической модели к спектральным данным для вычисления эталонной величины, причем математическая модель связывает спектральные данные с величиной электрического свойства.

[0007] Это обеспечивает то преимущество, что, поскольку эталонную величину вычисляют для электропроводящей жидкости на основании спектральных данных, полученных для фактической жидкости, используемой в измерениях для стандартизации электрического свойства, то точную концентрацию компонентов, составляющих жидкость, не нужно ни знать, ни точно воспроизводить между различными партиями.

[0008] Определенный таким образом коэффициент стандартизации затем применяется в процессоре для обработки данных к измеренной величине электрического свойства жидкого образца, полученной с помощью датчика электрического свойства, для получения стандартизированного результата измерения электрического свойства жидкого образца.

[0009] В некоторых вариантах осуществления электропроводящая жидкость представляет собой «расходуемую жидкость», например, очищающую жидкость или жидкость для установки нуля (используемую известным образом для создания базового спектра для полученных впоследствии спектров образцов), которая представляет собой жидкость, используемую в анализаторе, но не являющуюся образцом, подлежащим анализу. Это обеспечивает то преимущество, что не требуется вводить дополнительные жидкости в анализатор и что способ может быть выполнен с использованием результатов измерений, полученных во время его нормальной работы, например, во время эталонного цикла или цикла «установки нуля» анализатора.

[0010] Математическая модель может быть получена с помощью хемометрического анализа или способа машинного обучения, такого как анализ с использованием регрессии частично наименьших квадратов (Partial Least Squares, PLS), или других способов многовариантной калибровки, таких как анализ главных компонентов (Principle Component Analysis, PCA), множественная линейная регрессия (Multiple Linear Regression, MLR) или искусственные нейронные сети (Artificial Neural Networks, ANN), применяемых к спектральным данным, полученным для набора эталонных образцов с известными величинами электрического свойства (или свойств), подлежащих измерению, значения которых выбирают таким образом, чтобы охватить диапазон значений, ожидаемых для электропроводящего жидкого образца, подлежащего измерению, при генерации коэффициента стандартизации.

[0011] Эти и другие преимущества, связанные с настоящим изобретением, станут очевидными после ознакомления с нижеследующим описанием аспектов неограничивающих приведенных в качестве примера вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 представлено схематическое изображение приведенного в качестве примера варианта осуществления анализатора согласно настоящему изобретению; на фиг. 2 представлено схематическое изображение двух приведенных в качестве примера вариантов осуществления датчика электрического свойства для использования в анализаторе, показанном на фиг. 1; на фиг. 3 представлена блок-схема, иллюстрирующая реализацию способа согласно настоящему изобретению для стандартизации выходного сигнала датчика электрического свойства; на фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ создания математической модели для использования в способе согласно настоящему изобретению; и на фиг. 5 показано графическое представление результатов математической модели, созданной в соответствии со способом, показанным на фиг. 4.

[0012] На фиг. 1 схематически показан приведенный в качестве примера вариант осуществления анализатора 1 согласно настоящему изобретению. Предложен спектрометр 2, который может относиться к любому известному типу и который выполнен с возможностью определения ослабления света жидким образцом по меньшей мере в одном диапазоне волн в представляющей интерес области длин волн. Эта представляющая интерес область длин волн может содержать диапазоны длин волн, которые содержат весь, либо часть одного или более из ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных областей длин волн, и далее также упоминается как «свет». Приборы на основе интерферометра с преобразованием Фурье (ПФ) хорошо подходят для указанного варианта использования в качестве спектрометра 2, поскольку все или соответствующие части представляющих интерес областей длин волн для образца могут быть получены за один сеанс. При определении ослабления света в образце свет от источника света может проходить через образец, а спектральные данные поглощения в нем собирают с помощью прибора-интерферометра с ПФ. Конечно, интерферометр с ПФ или даже любой другой спектрометр может быть выполнен с возможностью работы в режимах отражения, трансфлекции или полного внутреннего отражения, как известно в данной области техники. В устройстве, относящемся к типу, который предполагает работу в режиме пропускания, жидкий образец, как правило, содержится в держателе образца, таком как кювета, который является достаточно тонким для пропускания света без полного ослабления, но в который все еще возможно ввести и из которого можно удалить образец. Кювета должна быть изготовлена из материала, прозрачного для используемых длин волн света, и может быть изготовлена, при использовании инфракрасного света, в частности, света из средней инфракрасной области спектра, из такого материала, как алмаз или CaF₂.

[0013] Датчик 3 электрического свойства для определения электрического свойства образца также может относиться к любому типу, выполненному с возможностью определения требуемого электрического свойства жидкого образца. Примеры средств 3а и 3b измерения, относящихся к типу, позволяющему измерять электрическую проводимость, показаны, соответственно, на фиг. 2a и 2b как альтернативные иллюстративные, приведенные в качестве примера варианты осуществления датчика 3 электрического свойства этого типа. Индуктивные и двухэлектродные датчики проводимости ячеечного типа представляют собой примеры датчиков проводимости других типов, которые известны в данной области техники и которые могут быть использованы в настоящем изобретении.

[0014] Определенные значения ослабления света для отдельных диапазонов волн и значение электрического свойства образца передают в процессор 4 для обработки данных. Эти значения сохраняются в средстве 5 хранения, в котором, как правило, также хранится компьютерный код, исполняемый процессором 4 для обработки данных, который затем инициирует выполнение процессором 4 для обработки данных способа согласно настоящему изобретению.

[0015] Хотя это и не требуется, аспекты настоящего изобретения могут быть описаны в общем контексте исполняемых компьютером команд или компьютерного кода, например подпрограмм, исполняемых универсальным процессором для обработки данных (например, серверным компьютером или персональным компьютером). Для специалистов в соответствующей области техники очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике с другими конфигурациями обмена данными, процессора для обработки данных или компьютерной системы, включая: беспроводные устройства, устройства для подключения к Интернету, портативные устройства (включая персональные цифровые помощники (personal digital assistant, PDA)), носимые компьютеры, всевозможные сотовые или мобильные телефоны, многопроцессорные системы, микропроцессорные или программируемые бытовые электронные устройства, сетевые ПК, мини-компьютеры, суперкомпьютеры и т.п. В действительности, термин «процессор для обработки данных» в настоящем документе используется для обозначения любого из вышеупомянутых устройств и систем, по отдельности или в комбинации.

[0016] Хотя аспекты настоящего изобретения, например, определенные функции, описаны как выполняемые исключительно в одном процессоре для обработки данных или средстве хранения, настоящее изобретение также может быть реализовано на практике в распределенных средах, в которых функции или модули разделены между разрозненными устройствами для обработки. Разрозненные устройства для обработки связаны через сеть связи, такую как локальная сеть (Local Area Network, LAN), глобальная сеть (Wide Area Network, WAN) или сеть Интернет. В распределенной вычислительной среде программные модули могут располагаться как в локальных, так и в удаленных запоминающих устройствах.

[0017] Аспекты согласно настоящему изобретению могут храниться или распространяться на материальных машиночитаемых носителях, включая магнитные или оптические машиночитаемые диски, аппаратно-реализованные или предварительно запрограммированные микросхемы (например, полупроводниковые микросхемы ЭСППЗУ), запоминающие устройства, изготовленные с использованием нанотехнологий, биологические запоминающие устройства или другой носитель данных. В качестве альтернативы, реализованные на компьютере команды, структуры данных, изображения на экране и другие данные, относящиеся к настоящему изобретению, могут передаваться по сети Интернет или по другим сетям (включая беспроводные сети) в распространяемом сигнале в среде распространения (например, электромагнитная волна (электромагнитные волны), звуковая волна и т.д.) в течение некоторого периода времени. В некоторых вариантах осуществления данные могут передаваться по любой аналоговой или цифровой сети (с коммутацией пакетов, коммутацией каналов или с применением другой схемы). Термин «средство хранения» используется в настоящем документе для обозначения любого из вышеупомянутых устройств, носителей и систем.

[0018] В некоторых случаях соединение между модулями, составляющими анализатор 1, обеспечивается с помощью сети Интернет, благодаря чему модули (например, с возможностью осуществления связи по Wi-Fi) могут получать доступ к веб-контенту через различные веб-серверы. Сеть может представлять собой сотовую, основанную на IP или конвергентную сеть связи любого типа, включая, помимо прочего, глобальную систему мобильной связи (Global System for Mobile Communications, GSM), множественный доступ с временным разделением каналов (Time Division Multiple Access, TDMA), множественный доступ с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access, CDMA), множественный доступ с ортогональным частотным разделением (Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDM), систему пакетной радиосвязи общего пользования (General Packet Radio Service, GPRS), улучшенную среду передачи данных GSM (Enhanced Data GSM Environment, EDGE), усовершенствованную систему мобильной радиотелефонной связи (Advanced Mobile Phone System, AMPS), технологию широкополосного доступа в микроволновом диапазоне (Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX), универсальную систему мобильной связи (Universal Mobile Telecommunications System, UMTS), эволюционировавшую оптимизированную передачу данных (Evolution-Data Optimized, EVDO), «долгосрочное развитие сетей связи» (Long Term Evolution, LTE), сверхширокополосную мобильную связь (Ultra Mobile Broadband, UMB), передачу голосовых данных по интернет-протоколу (Voice over Internet Protocol, VoIP), нелицензированный мобильный доступ (Unlicensed Mobile Access, UMA) и т.д.

[0019] Модули в системах анализатора 1 в некоторых случаях можно рассматривать как интегрированные, и в конкретных вариантах осуществления только конкретные модули могут быть связаны между собой.

[0020] На фиг. 2a и фиг. 2b показаны два не предполагающих ограничения и приведенных в качестве примера варианта осуществления датчика 3 электрического свойства анализатора 1 согласно настоящему изобретению, причем оба они выполнены с возможностью измерения электрической проводимости как электрического свойства. Следует учитывать, что вместо них могут быть использованы датчики электрической проводимости других известных типов, например, двухэлектродные или индуктивные датчики, без отступления от заявленного изобретения.

[0021] В варианте осуществления этого датчика 3a, показанном на фиг. 2a, жидкий образец содержится в секции 8 трубопровода для жидкости, по которому может протекать жидкий образец. В этом варианте осуществления используются 6 электродов 11, 12, 13, 14, 15 и 16; эти электроды пространственно разделены в направлении потока жидкого образца (см. стрелку 17).

[0022] Электроды 11-16, изготовленные, например, из нержавеющей стали, которые находятся в прямом электрическом контакте с образцом в трубопроводе 8, имеют форму круглых электродов толщиной, например, соответственно, 1, 1, 0,1, 0,1, 1 и 1 мм, которые вместе с множеством средств 21-25 для разделения, не проводящих электричество, например, изготовленных из пластмассы или керамики (например, оксида алюминия) и имеющих толщину, например, соответственно, 1, 3, 3, 3 и 1 мм, составляют трубопровод 8. Электроды 11-16 и средства 21-25 для разделения предпочтительно имеют одинаковый внутренний диаметр, например, 1,5 мм, для обеспечения гладкой внутренней поверхности трубопровода 8 и, таким образом, уменьшения вероятности образования в нем осадка. Гладкий канал 8 также имеет то преимущество, что в результате в образце создается однородное электрическое поле. Для предотвращения утечки образца из трубопровода 8 средства 21-25 для разделения и электроды 11-16 могут быть собраны с использованием уплотнительных колец, как известно в данной области техники.

[0023] Два средних электрода 13, 14 подключены к измерителю 9 напряжения. Два соседних электрода 12, 15 подключены к источнику 10 тока, вследствие чего ток протекает через часть образца, расположенную в трубопроводе 8 между электродами 12 и 15. Таким образом, напряжение на электродах 13 и 14 относительно передаваемого тока будет указывать электрическую проводимость образца в трубопроводе 8.

[0024] Таким образом, электрическая проводимость образца может быть определена на основании разности потенциалов между электродами 13 и 14, величины тока, подаваемого между электродами 12 и 15, геометрического коэффициента, который может быть определен на основании соответствующей калибровки средства измерения электрической проводимости.

[0025] При использовании четырех электродов в этой конфигурации датчик 3a меньше зависит от загрязнения электродов и от эффектов поляризации. Кроме того, если на электроды 12, 15 подается переменный ток, устраняются электролиз и поляризация на поверхностях этих электродов.

[0026] Два дополнительных электрода 11, 16 расположены рядом с токоподводящими электродами 12, 15. На указанные дополнительные электроды подается такой же электрический потенциал, что и на соседние электроды, 12, 15, соответственно. Таким образом, отсутствует утечка тока за пределы датчика 3a, что могло бы искажать результаты определения проводимости.

[0027] В настоящем варианте осуществления электрический потенциал, подаваемый на дополнительные электроды 11, 16, генерируется операционными усилителями 18, которые подключены как «повторители напряжения», т.е. на них подается электрический потенциал с каждого из электродов 12 или 15. Таким образом, электрические потенциалы с электродов 12 и 15 не изменяются в какой-либо значительной степени дополнительными электродами 11 и 16, «повторяющими» электрический потенциал указанных электродов. В анализаторе 1, в котором используется данный вариант осуществления 3a датчика 3 электрического свойства, спектрометр 2 присоединен с возможностью жидкостного сообщения либо до, либо после секции 8 трубопровода для жидкости в направлении потока 17 жидкости.

[0028] В варианте осуществления этого датчика 3b, показанном на фиг. 2b, жидкий образец находится в кювете 30, по меньшей мере часть которой (в данном случае противоположные стороны 31 и 32) содержит прозрачный для света материал, подлежащий измерению спектрометром 2. В вариантах осуществления, в которых свет для измерения представляет собой свет из средней инфракрасной области спектра, этот материал может представлять собой фторид кальция, CaF₂. В настоящем варианте осуществления по существу вся кювета 30 состоит из этого материала. При использовании свет (см. стрелку 33) входит в кювету через стенку 31, проходит через жидкий образец внутри кюветы 30, где для разных длин волн степень поглощения является разной, и выходит из кюветы 30 через стенку 32, после чего он обнаруживается спектрометром 2, генерирующим зависящие от длины волны данные спектрального поглощения, подлежащие сохранению в средстве 5 хранения, доступном для процессора 4 для обработки данных для последующего анализа данных.

[0029] Датчик 3b проводимости сконструирован в основном таким образом, как описано в отношении датчика 3a, показанного на фиг. 2a, и в данном случае содержит 4 электрода 34-37, прикрепленных к кювете 30 или образующих ее часть, для обеспечения электрического контакта с жидким образцом внутри кюветы 30. Указанные электроды 34-37 могут быть образованы в виде слоев золота, осажденных из паровой фазы, на внутренней стороне стенок 31, 32 кюветы и разделены электроизолирующим материалом кюветы 30, как правило, материалом стенки. Как и в случае датчика 3a проводимости, описанного выше в отношении фиг. 2a, два средних электрода 35, 36 соединены с измерителем 9 напряжения. Два соседних электрода 34, 37 соединены с источником 10 тока, вследствие чего ток протекает через часть образца, расположенную в кювете 30 между электродами 12 и 15. Таким образом, напряжение на электродах 13 и 14 будет указывать электрическую проводимость образца в кювете 30. При таком расположении электрическая проводимость может быть измерена с использованием датчика 3b проводимости по существу одновременно с измерением ослабления света с помощью спектрометра 2.

[0030] В некоторых вариантах осуществления датчик 3 для измерения электрической проводимости образца термостатируют в пределах 0,1 °С до заданной постоянной температуры, например, 42 °С, когда необходимо проанализировать неизвестные образцы молока, поскольку электрическая проводимость жидких образцов часто зависит от температуры. В некоторых вариантах осуществления фактическую температуру образца измеряют с требуемой степенью точности, а измерение электрической проводимости математически корректируют при эталонной температуре на основании указанной измеренной температуры.

[0031] Поскольку поглощение света жидкими образцами также может зависеть от температуры, кювета, в которой образец взаимодействует с выбранным светом, также может быть термостатирована. Таким образом, может быть предпочтительным расположить средства 2 и 3 рядом друг с другом таким образом (или, полезно даже выполнить за одно целое друг с другом, как датчик 3b, описанный выше), чтобы уменьшить количество компонентов в системе, для которых требуется строгое термостатирование.

[0032] Приведенный в качестве примера вариант осуществления способа 300 стандартизации выходного сигнала датчика 3 электрического свойства, в данном случае датчика электрической проводимости, описан со ссылкой на фиг. 3.

[0033] В соответствии с этим примером на этапе 310 с применением спектрометра 2 анализатора 1 получают данные о зависимом от длины волны оптическом ослаблении для электропроводящей жидкости, из которых генерируются спектральные данные. Спектрометр 2 может относиться к любому известному типу, например, типу, который предполагает функционирование путем измерения проходящего насквозь или отраженного оптического излучения, либо излучения, подвергшегося полному внутреннему отражению (измерений так называемого ослабленного полного внутреннего отражения (attenuated total internal reflection, ATR)). На этом этапе 310 жидкость, например очищающая жидкость, нулевая жидкость или другая расходуемая жидкость, характеризуемая известной взаимосвязью между ее электрической проводимостью и ее данными оптического ослабления, проходит в измерительную кювету 30 спектрометра 2 на основе интерферометра с ПФ, и данные об оптическом ослаблении, в данном случае данные о поглощении, для этой жидкости собираются и сохраняются в средстве 5 хранения.

[0034] На этапе 320 электрическую проводимость, Cond_m, указанной очищающей жидкости измеряют с использованием датчика 3 электрической проводимости, такого как датчик 3a, показанный на фиг. 2b, который приведен в рабочее соединение с трубопроводом, который соединен по текучей среде с впускным отверстием или с выпускным отверстием измерительной кюветы 30 и по которому должна протекать очищающая жидкость, или с использованием датчика 3, такого как датчик 3b электрической проводимости, показанный на фиг. 2b, который выполнен за одно целое с измерительной кюветой 30. Значение измеренной электрической проводимости сохраняется в средстве 5 хранения.

[0035] На этапе 330 эталонное значение проводимости указанной очищающей жидкости, Cond_r, вычисляется процессором 4 для обработки данных. Алгоритм кодирования для реализации математической модели, который связывает спектральные данные с проводимостью, хранится в средстве 5 хранения, доступен для процессора 4 для обработки данных и выполняется в нем. На этом этапе 330 процессор 4 для обработки данных осуществляет доступ как к алгоритму кодирования для использования математической модели, так и к спектральным данным, полученным на этапе 310. Затем процессор 4 для обработки данных применяет математическую модель к спектральным данным для вычисления эталонной величины электрической проводимости, Cond_r, очищающей жидкости, которая затем сохраняется в средстве 5 хранения.

[0036] На этапе 340 процессор 4 для обработки данных извлекает как измеренное значение электрической проводимости (Cond_m, полученное на этапе 320), так и вычисленное эталонное значение проводимости (Cond_r, полученное на этапе 330) из средства 5 хранения и генерирует коэффициент F стандартизации, зависящий от соотношения спрогнозированной величины и измеренной величины. В некоторых вариантах осуществления указанный коэффициент F стандартизации определяется в процессоре 4 для обработки данных в соответствии с соотношением

[0037] Известно, что проводимость зависит от температуры T, и в вариантах осуществления, в которых регулирование температуры может быть ненадлежащим или оно может отсутствовать, коэффициент F стандартизации может быть уточнен путем корректировки измеренного значения проводимости Cond_m на значение функции, зависящей от температуры f(T). Указанная функция f(T) может быть определена эмпирически на основании результатов измерений при стандартной температуре T_S (например, 25 °C) на образцах с известной проводимостью и может быть выражена следующим образом:

где коэффициенты a, b и c определяют эмпирически.

[0038] Коэффициент F стандартизации сохраняется в средстве 5 хранения для последующего использования процессором 4 для обработки данных для обеспечения осуществления стандартизированного измерения проводимости жидкого образца, анализируемой с помощью анализатора 1. С этой целью процессор 4 для обработки данных выполнен с возможностью извлечения указанного коэффициента F стандартизации из средства 5 хранения и обеспечения осуществления стандартизированного измерения проводимости Cond_стд следующим образом

где Cond_{m, s} представляет собой проводимость жидкого образца, измеренную с помощью датчика 3 проводимости (которая может корректироваться или не корректироваться на изменения температуры, как в целом описано выше со ссылкой на уравнение (2)).

[0039] Приведенный в качестве примера вариант осуществления способа 400 создания математической модели, которая может быть использована в способе 300 стандартизации, описан со ссылкой на фиг. 4.

[0040] На этапе 410 создают набор эталонных образцов, состоящий из множества, в данном случае 30, эталонных жидких образцов. Эталонные жидкие образцы как правило, представляют собой все жидкие образцы, содержащие те же компоненты, что и электропроводящая жидкость, используемая в способе 300. В настоящем варианте осуществления электропроводящая жидкость представляет собой очищающую жидкость, используемую для очистки кюветы 30 и трубопроводов аппарата 1. Таким образом, основными компонентами как эталонного жидкого образца, так и электропроводящей жидкости являются, исключительно в качестве примера, Genapol T 250p, пентанатрий трифосфат, SDS, тринатрий пирофосфат и карбонат натрия. Могут присутствовать и другие компоненты, но они не вносят заметного вклада ни в электрическую проводимость, ни в оптические свойства жидкостей. Как правило, каждый эталонный жидкий образец содержит одни и те же основные компоненты, но каждый из них имеет отличную комбинацию концентраций указанных основных компонентов. Диапазон комбинаций компонентов выбирают таким образом, чтобы охватить ожидаемые вариации в комбинациях компонентов электропроводящего образца.

[0041] На этапе 420 собирают спектральные данные для каждого жидкого образца из набора эталонных образцов с использованием аппарата того же типа, который был использован для получения данных о поглощении для электропроводящей жидкости на этапе 310, описанном выше, и сохраняют их в средстве хранения.

[0042] На этапе 430 создают базу данных, в которой каждая запись содержит спектральные данные для каждого конкретного эталонного жидкого образца и соответствующее значение электрической проводимости этого образца, измеренное с помощью датчика 3 проводимости.

[0043] На этапе 440 процессор для обработки данных осуществляет многовариантный статистический анализ информации из базы данных. В настоящем примере это включает разделение записей базы данных на два набора, например, первый и самый большой набор, состоящий, например, из 80% от общего количества записей, и второй набор, состоящий из оставшихся записей базы данных, подлежащих использованию для перекрестной проверки, и выполнение в отношении указанных наборов PLS, в данном случае 10-факторной PLS, регрессионного анализа, перекрестно проверяемого с использованием трех сегментов перекрестной проверки.

[0044] На этапе 450 в процессоре для обработки данных создается математическая модель с использованием результатов статистического анализа, выполненного на этапе 440, которая связывает спектральные данные с величиной проводимости. Эта математическая модель хранится в средстве хранения анализатора 1 или к ней иным образом обеспечивается доступ для процессора для обработки данных для использования при вычислении эталонной величины проводимости электропроводящей жидкости на основании спектральных данных, полученных для этой жидкости.

[0045] Результаты, полученные с использованием такой модели, графически проиллюстрированы на фиг. 5, на которой показан график зависимости измеренной проводимости для образца от вычисленной проводимости, полученной на основании спектральных данных для этого образца с использованием указанной модели. Они кратко изложены в таблице 1 ниже:

Проводимость обычной очищающей жидкости 369 (условных единиц) Количество образцов 30 Количество коэффициентов PLS 10 Погрешность прогнозирования (RMSEP) 2,0 (0,54 % относительная) Повторяемость (s_r) 0,8 (0,22 % относительная)

[0046] Поскольку проводимость можно предсказать с относительной погрешностью приблизительно 0,5 %, ожидается, что погрешность стандартизации датчика 3 проводимости будет такой же. Этот уровень считается достаточным для обеспечения надежной стандартизации и, следовательно, удовлетворительной переносимости моделей прогнозирования, в которых проводимость используют в качестве одного из их входных параметров, например, посторонней воды в молоке в соответствии с раскрытием в патенте США 5739034, упомянутом выше.

Изобретение относится к стандартизации выходного сигнала электрической проводимости, используемого в анализаторе, который также включает в себя оптический спектрометр. Способ (300) стандартизации выходного сигнала датчика электрического свойства включает этапы: сравнение в процессоре для обработки данных измеренной величины (Cond_m) электрического свойства электропроводящей жидкости, полученной с помощью датчика электрического свойства, с эталонной величиной (Cond_r) электрического свойства (320); и определение в процессоре для обработки данных коэффициента (F) стандартизации, зависящего от соотношения эталонной величины (Cond_r) и измеренной величины (Cond_m) (340), причем предусмотрен этап (330) вычисления эталонной величины (Cond_r), включающий получение с помощью спектрометра спектральных данных, полученных при взаимодействии электромагнитного излучения с электропроводящей жидкостью (310); и применение в процессоре для обработки данных математической модели к спектральным данным для вычисления эталонной величины (Cond_r), которая связывает спектральные данные с величиной электрического свойства. Преимущество изобретения заключается в том, что не требуется вводить дополнительные жидкости в анализатор и способ может быть выполнен с использованием результатов измерений, полученных во время его нормальной работы, например, во время эталонного цикла или цикла «установки нуля» анализатора. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ стандартизации выходного сигнала датчика электрического свойства, включающий следующие этапы:

сравнение в процессоре для обработки данных измеренной величины (Cond_m) электрического свойства электропроводящей жидкости, полученной с помощью датчика электрического свойства, с эталонной величиной (Cond_r) электрического свойства;

определение в процессоре для обработки данных коэффициента (F) стандартизации, зависящего от соотношения эталонной величины (Cond_r) электрического свойства и измеренной величины (Cond_m) электрического свойства; и

применение в процессоре для обработки данных коэффициента (F) стандартизации к последующим измеренным величинам (Cond_ms) электрического свойства электропроводящего жидкого образца, полученным с помощью датчика электрического свойства, для обеспечения стандартизированного измерения электрического свойства (Cond_стд); причем

осуществляют этап вычисления эталонной величины (Cond_r) электрического свойства, включающий получение с помощью спектрометра спектральных данных, полученных в результате взаимодействия света, который относится к полосам длин волн, которые содержат по меньшей мере часть одной или более из ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных областей, с электропроводящей жидкостью; и применение в процессоре для обработки данных математической модели к спектральным данным для вычисления эталонной величины (Cond_r) электрического свойства, причем указанная математическая модель связывает спектральные данные с величиной электрического свойства.

2. Способ по п. 1, включающий, перед указанным этапом сравнения, этап функционирования датчика электрического свойства для генерации измеренной величины электрического свойства для ее приема процессором для обработки данных.

3. Способ по п. 1, согласно которому математическая модель представляет собой математическую модель, созданную с использованием хемометрического анализа спектральных данных для множества эталонных жидких образцов, причем все элементы указанного множества имеют те же компоненты, что и электропроводящая жидкость, и каждый элемент множества имеет разные известные концентрации этих компонентов, причем концентрации выбраны таким образом, чтобы охватить диапазон концентраций, ожидаемых в электропроводящей жидкости.

4. Способ по п. 1, согласно которому электрическое свойство представляет собой проводимость.

5. Способ по п. 1, согласно которому электропроводящая жидкость представляет собой жидкость, используемую для очистки анализатора, состоящего из средства 2 измерения ослабления инфракрасного излучения и датчика электрического свойства, стандартизованного согласно любому из предшествующих пунктов.

6. Способ по п. 4, согласно которому измеренная величина (Cond_m) проводимости электропроводной жидкости и измеренные величины (Cond_ms) проводимости электропроводящего жидкого образца представляют собой измеренные величины с поправкой на температуру.