红外测油仪的准确性如何通过校准与标定来保证

随着工业的快速发展，油类污染物对环境的污染问题日益严重。红外测油仪凭借其快速、准确、灵敏等优点，成为环境监测领域检测油类污染物的重要工具。然而，红外测油仪在长期使用过程中，会受到光源老化、光学元件污染、电子元件性能变化等多种因素的影响，导致测量结果出现偏差。因此，通过科学合理的校准与标定来保证红外测油仪的准确性，是环境监测工作准确可靠开展的关键。

一、测量原理与准确性影响因素

1、测量原理

红外测油仪基于红外光谱分析原理，利用油类物质在特定红外波长处有特征吸收峰的特性，通过测量样品对这些特征波长红外光的吸收程度，来确定样品中油类物质的含量。一般来说，油类物质在 2930cm⁻¹、2960cm⁻¹、3030cm⁻¹ 等波数附近有明显的吸收峰，仪器通过检测这些波长下光的强度变化，结合朗伯 - 比尔定律计算出油浓度。

2、准确性影响因素

（1）光源因素：光源的发光强度和稳定性会随使用时间逐渐变化。如果光源强度减弱或不稳定，会导致测量信号强度改变，从而使测量结果出现偏差。

（2）光学元件因素：红外测油仪的光学元件，如透镜、滤光片等，在长期使用过程中可能会被灰尘、油污等污染，或者出现老化、磨损等情况，影响光的传播和检测，进而影响测量准确性。

（3）电子元件因素：仪器中的电子元件，如检测器、放大器等，其性能也会随时间和环境变化而发生改变，导致信号处理和转换出现误差，影响测量结果的准确性。

二、校准与标定的概念及区别

1、校准：校准是指在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。对于红外测油仪而言，校准主要是调整仪器的测量参数，使其测量结果与已知标准值尽可能接近，消除仪器的系统误差。

2、标定：标定是通过测量标准物质的特性，建立仪器测量值与实际值之间的函数关系，以确定仪器的测量精度和线性范围。标定通常需要使用一系列不同浓度的标准溶液，通过测量这些标准溶液的响应值，绘制标准曲线，从而实现对未知样品浓度的准确测定。

3、二者区别：校准侧重于调整仪器的测量状态，使其符合测量要求，更注重仪器整体的性能调整；而标定则更侧重于建立仪器测量值与实际值之间的定量关系，通过标准曲线来提高测量的准确性。在实际应用中，校准和标定通常是相互配合、不可分割的。

三、校准的方法与流程

1、校准方法

（1）零点校准：使用不含油类物质的空白溶剂（如四氯化碳、正己烷等）作为零点校准液，将仪器调整到零点测量状态，消除仪器在零点处的测量误差。

（）2量程校准：选择与仪器测量范围相匹配的标准油溶液作为量程校准液，分别测量不同浓度标准油溶液的响应值，调整仪器的增益、放大倍数等参数，使仪器在不同浓度下的测量结果与标准值一致。

2、校准流程

（1）准备工作：检查仪器是否正常通电，预热仪器至稳定工作状态。准备好所需的校准液、比色皿等实验用品。

（2）零点校准操作：将空白溶剂注入比色皿中，放入仪器测量池，按照仪器操作手册进行零点校准操作，记录校准后的零点值。

（3）量程校准操作：依次将不同浓度的标准油溶液注入比色皿，放入仪器测量池进行测量。根据测量结果，调整仪器的相关参数，直至各浓度点的测量值与标准值的偏差在允许范围内。

（4）校准结果记录：详细记录校准过程中使用的校准液浓度、测量值、调整后的仪器参数等信息，作为仪器校准的档案资料。

四、标定的方法与流程

1、标定方法

（1）标准曲线法：这是红外测油仪最常用的标定方法。使用一系列不同浓度的标准油溶液，分别测量它们在仪器上的响应值（如吸光度、透过率等），以标准油溶液浓度为横坐标，响应值为纵坐标，绘制标准曲线。通过回归分析，得到标准曲线的方程，利用该方程可以根据未知样品的响应值计算出其油浓度。

（2）单点标定法：在测量要求不高或样品浓度范围较窄的情况下，可以使用单点标定法。即使用一个已知浓度的标准油溶液进行标定，调整仪器使测量值与标准值一致，然后直接测量未知样品。但这种方法精度相对较低，仅适用于对测量准确性要求不高的场合。

2、标定流程

（1）标准溶液配制：按照一定的浓度梯度，使用纯油和空白溶剂准确配制一系列标准油溶液。例如，可以配制 0mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L、50mg/L 等不同浓度的标准溶液。

（2）测量标准溶液：将配制好的标准溶液依次注入比色皿，放入红外测油仪进行测量，记录每个标准溶液的响应值。

（3）绘制标准曲线：以标准油溶液浓度为横坐标，响应值为纵坐标，在坐标纸上或使用数据处理软件绘制标准曲线。通过线性回归分析，计算标准曲线的斜率、截距和相关系数。一般来说，相关系数应大于 0.999，才能保证标准曲线的可靠性。

（4）标定结果验证：使用另外一组不同浓度的标准油溶液对绘制好的标准曲线进行验证，测量这些验证溶液的响应值，根据标准曲线方程计算出其浓度，并与实际浓度进行比较，计算相对误差。如果相对误差在允许范围内（通常不超过±10%），则说明标定结果合格。

五、校准与标定对保证准确性的意义

1、消除系统误差：通过校准可以调整仪器的测量参数，消除因光源、光学元件、电子元件等性能变化引起的系统误差，使仪器的测量结果更加准确可靠。

2、确定测量精度和线性范围：标定过程中绘制的标准曲线可以直观地反映仪器的测量精度和线性范围。通过标准曲线，可以了解仪器在不同浓度范围内的测量误差情况，为实际样品的测量提供准确的参考依据。

3、保证测量结果的可比性：在环境监测等领域，不同实验室或不同时间测量的数据需要具有可比性。定期对红外测油仪进行校准和标定，可以确保各仪器之间的测量结果具有一致性和可比性，便于数据的交流和分析。

4、延长仪器使用寿命：科学合理的校准和标定可以及时发现仪器存在的问题，并采取相应的措施进行维护和调整，避免仪器因长期运行在误差较大的状态下而损坏，从而延长仪器的使用寿命。

六、结论

红外测油仪的准确性是环境监测工作准确开展的基础，而校准与标定是保证其准确性的关键环节。通过规范的校准方法和流程，可以调整仪器的测量状态，消除系统误差；通过科学的标定方法和流程，可以建立仪器测量值与实际值之间的定量关系，确定测量精度和线性范围。在实际应用中，应严格按照相关标准和规范对红外测油仪进行定期校准和标定，并做好记录和管理，以确保仪器始终处于良好的工作状态，为环境监测和污染治理提供准确可靠的数据支持。