一种液面检测装置及检测方法.pdf

本发明公开了一种液面检测装置及检测方法，所述装置包括用于检测液面的液面探测机构，用于维持气腔中的气体恒定的液路清洗机构，用于控制液面探测机构和液路清洗机构的控制系统，所述液面探测机构、所述液路清洗机构分别和所述控制系统相连接。本发明通过对吸液管中压力变化的分析进行液面检测的方法，提供一个结构简单、稳定、准确性和可靠性高的液面检测方法及装置，提高了液面检测的灵敏度，为用户提供了方便。

权利要求书
1.  一种液面检测装置，其特征在于，包括：用于检测液面的液面探测机构，用于维持气腔中的气体恒定的液路清洗机构，用于控制液面探测机构和液路清洗机构的控制系统，所述液面探测机构、所述液路清洗机构分别和所述控制系统相连接；
所述液面探测机构包括用于吸取液体的吸液管，用于安装所述吸液管的探针，用于气体流通的气路管，用于检测压力的压力传感器，以及将压力传感器的参数进行处理的压力检测电路，所述吸液管连接所述探针，所述探针通过所述气路管与所述压力传感器连接，所述压力传感器与所述压力检测电路连接，所述压力传感器还连接控制系统；
所述液路清洗机构包括用于提供清洗用水的供水系统，用于控制供水系统的清洗用水是否流通的电磁阀，用于为液体提供泵浦压力的柱塞泵，用于清洗用水流通的液路管，以及将液路管中的清洗用水进入探针的液路针，所述供水系统分别连接所述控制系统和所述电磁阀，所述柱塞泵分别连接所述控制系统、所述电磁阀和所述液路管，所述液路管连接液路针。

2.  根据权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述电磁阀为两位两通电磁阀。

3.  根据权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述液路针一端与所述液路管之间通过带管箍的接头进行连接，另一端位于所述探针内。

4.  根据权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述气路针一端与所述气路管之间通过带管箍的接头进行连接，另一端位于所述探针内。

5.  根据权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述气路管与所述压力传感器之间通过软管进行连接。

6.  根据权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述液路针的长度长于所述气路针的长度，所述气路针在所述探针的壳体内，所述液路针在探针的壳体的外部。

7.  根据权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述压力检测电路还包括用于将压力传感器获取的电压信号进行放大的信号放大器。

8.  根据权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述控制系统还包括存储器，用于存储压力检测电路检测到的压力对应的电压信号值。

9.  一种基于权利要求1-8任一项所述液面检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集吸液管内部的压力变化；
S2、吸液管缓慢下降，同时每隔一预定时间采集压力值，根据压力的变化输出相对应的电压信号值；
S3、实时将采集来的采样点的电压信号值与第一采样点处的电压信号值进行比较，并计算出电压信号的变化值，再与第一阈值进行比较，若大于第一阈值时，则输出检测到液面信号，若小于第一阈值则执行步骤S4；
S4、判断第三采样点与第二采样点之前的气压变化值，再与第一阈值进行比较，若大于阈值第一阈值时，则输出检测到液面信号，则小于第一阈值则执行步骤S5；
S5、判断采样时间与第一采样点到当前采样点之前的压力差的比值是否小于第二阈值，若误差在一定范围内，则输出检测到液面信号。

10.  根据权利要求9所述的液面检测方法，其特征在于，当液面检测装置悬浮在空气中时，液面检测电路检测出的压力对应的电压值，记为P1，设定吸液管进入到液体后产生的压力记为P2，第一阈值设为L1，第一阈值L1 = P2-P1；
设△v1为吸液管从空气进入到液面时上下相邻两点之间的压力差，压力差记为△P，△P= P2-P1，△t为采样时间间隔，第二阈值设为L2， L2=△v1/△t。

说明书一种液面检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及液面传感技术领域，尤其涉及一种液面检测装置及检测方法。
背景技术
化学发光免疫分析仪是测定血液中某些化学成分的自动化仪器， 是将试剂及样本加注到反应杯内使其相互反应，对其反应后的反应液进行自动分析，装置具有将试剂及样本加注到反应杯内的液体加注装置。
目前大多的加注装置都采用可重复使用的不锈钢针或其它导体通过电容检测的方式对液面进行检测，实现对试剂及样本的加注，加注完成后对其进行清洗后重复使用，存在一定的交叉污染。但在测试浓度范围广的免疫项目测试中，试剂及样本间的交叉污染尤为重要。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，采用一次性吸液管，通过对吸液管中压力变化的分析进行液面检测的方法，提供一个结构简单、稳定、准确性和可靠性高的液面检测方法及装置，提高了液面检测的灵敏度。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种液面检测装置，其中，包括：用于检测液面的液面探测机构，用于维持气腔中的气体恒定的液路清洗机构，用于控制液面探测机构和液路清洗机构的控制系统，所述液面探测机构、所述液路清洗机构分别和所述控制系统相连接；
所述液面探测机构包括用于吸取液体的吸液管，用于安装所述吸液管的探针，用于气体流通的气路管，用于检测压力的压力传感器，以及将压力传感器的参数进行处理的压力检测电路，所述吸液管连接所述探针，所述探针通过所述气路管与所述压力传感器连接，所述压力传感器与所述压力检测电路连接，所述压力传感器还连接控制系统；
所述液路清洗机构包括用于提供清洗用水的供水系统，用于控制供水系统的清洗用水是否流通的电磁阀，用于为液体提供泵浦压力的柱塞泵，用于清洗用水流通的液路管，以及将液路管中的清洗用水进入探针的液路针，所述供水系统分别连接所述控制系统和所述电磁阀，所述柱塞泵分别连接所述控制系统、所述电磁阀和所述液路管，所述液路管连接液路针。
所述的液面检测装置，其中，所述电磁阀为两位两通电磁阀。
所述的液面检测装置，其中，所述液路针一端与所述液路管之间通过带管箍的接头进行连接，另一端位于所述探针内。
所述的液面检测装置，其中，所述气路针一端与所述气路管之间通过带管箍的接头进行连接，另一端位于所述探针内。
所述的液面检测装置，其中，所述气路管与所述压力传感器之间通过软管进行连接。
所述的液面检测装置，其中，所述液路针的长度长于所述气路针的长度，所述气路针在所述探针的壳体内，所述液路针在探针的壳体的外部。
所述的液面检测装置，其中，所述压力检测电路还包括用于将压力传感器获取的电压信号进行放大的信号放大器。
所述的液面检测装置，其中，所述控制系统还包括存储器，用于存储压力检测电路检测到的压力对应的电压信号值。
基于上述所述液面检测装置的检测方法，其中，包括以下步骤：
S1、采集吸液管内部的压力变化；
S2、吸液管缓慢下降，同时每隔一预定时间采集压力值，根据压力的变化输出相对应的电压信号值；
S3、实时将采集来的采样点的电压信号值与第一采样点处的电压信号值进行比较，并计算出电压信号的变化值，再与第一阈值进行比较，若大于第一阈值时，则输出检测到液面信号，若小于第一阈值则执行步骤S4；
S4、判断第三采样点与第二采样点之前的气压变化值，再与第一阈值进行比较，若大于阈值第一阈值时，则输出检测到液面信号，则小于第一阈值则执行步骤S5；
S5、判断采样时间与第一采样点到当前采样点之前的压力差的比值是否小于第二阈值，若误差在一定范围内，则输出检测到液面信号。
所述的液面检测方法，其中，当液面检测装置悬浮在空气中时，液面检测电路检测出的压力对应的电压值，记为P1，设定吸液管进入到液体后产生的压力记为P2，第一阈值设为L1，第一阈值L1 = P2-P1；
设△v1为吸液管从空气进入到液面时上下相邻两点之间的压力差，压力差记为△P，△P= P2-P1，△t为采样时间间隔，第二阈值设为L2， L2=△v1/△t。
本发明提供了一种液面检测装置及检测方法，所述装置包括用于检测液面的液面探测机构，用于维持气腔中的气体恒定的液路清洗机构，用于控制液面探测机构和液路清洗机构的控制系统，所述液面探测机构、所述液路清洗机构分别和所述控制系统相连接。本发明通过对吸液管中压力变化的分析进行液面检测的方法，提供一个结构简单、稳定、准确性和可靠性高的液面检测方法及装置，提高了液面检测的灵敏度。
附图说明
图1是本发明的一种液面检测装置的较佳实施例的结构示意图。
图2是本发明的一种液面检测方法的一种实施例的液面检测模拟信号幅度-位移波形示意图。
图3是本发明的一种液面检测方法的应用实施例的流程图。
1、供水系统2、两位两通电磁阀3、柱塞泵4、反应杯5、吸液管6、探针7、压力传感器8、软管9、气路管10、接头11、管箍12、液路管13、液路针14、气路针15、压力检测电路16、控制系统。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种液面检测装置，其中，包括：用于检测液面的液面探测机构，用于维持气腔中的气体恒定的液路清洗机构，用于控制液面探测机构和液路清洗机构的控制系统，所述液面探测机构、所述液路清洗机构分别和所述控制系统相连接。
具体地，如图1所示，所述液面探测机构包括用于吸取液体的吸液管5，用于安装所述吸液管的探针6，用于气体流通的气路管9，用于检测压力的压力传感器7，以及将压力传感器7的参数进行处理的压力检测电路15，所述吸液管5连接所述探针6，所述探针6通过所述气路管9与所述压力传感器7连接，所述压力传感器7与所述压力检测电路15连接，所述压力传感器7还连接控制系统16。
所述液路清洗机构包括用于提供清洗用水的供水系统1，用于控制供水系统的清洗用水是否流通的电磁阀2，用于为液体提供泵浦压力的柱塞泵3，用于清洗用水流通的液路管12，以及将液路管中的清洗用水进入探针的液路针13，所述供水系统1分别连接所述控制系统16和所述电磁阀2，所述柱塞泵3分别连接所述控制系统16、所述电磁阀2和所述液路管12，所述液路管12还连接液路针13。
具体实施时，所述电磁阀2为两位两通电磁阀。
具体实施时，本发明为了加注完样本液体后便于卸载，避免交叉污染。所述吸液管采用一次性吸液管。探针6一端将液路针13和气路针14固定并密闭，另一端将液路针13和气路针14露出口外并与一次性吸液管5形成一个气腔，当两位两通电磁阀2关闭，柱塞泵3及液路针13中充满液体后，压力传感器7与一次性吸液管5形成一个通路的气腔。一次性吸液管5从空气进入液面中时，使液面产生的压力通过气腔传递给压力传感器7。一次性吸液管5安装到探针6上，加注完样本后便于卸载，避免交叉污染。控制系统16、供水系统1、两位两通电磁阀2、柱塞泵3、液路管12和液路针13组成了液路清洗机构。其中将液路针13中的剩余气体排出，保证每次液面探测时气腔的气体恒定，有利于液面探测的稳定性。
具体地，所述液路针13一端与所述液路管12之间通过带管箍11的接头10进行连接，另一端位于所述探针6内。
具体地，所述气路针14一端与所述气路管9之间通过带管箍11的接头10进行连接，另一端位于所述探针6内。
具体实施时，所述气路管9与所述压力传感器7之间通过软管8进行连接。
所述液路针13的长度长于所述气路针14的长度，所述气路针14在所述探针6的壳体内，所述液路针13在探针6的壳体的外部。
所述压力检测电路15还包括用于将压力传感器7获取的电压信号进行放大的信号放大器。
具体地，所述控制系统16还包括存储器，用于存储压力检测电路检测到的压力对应的电压信号值。
本发明还提供了一种基于上述所述液面检测装置的检测方法，其中，包括以下步骤：
S1、采集吸液管内部的压力变化；
S2、吸液管缓慢下降，同时每隔一预定时间采集压力值，根据压力的变化输出相对应的电压信号值；
S3、实时将采集来的采样点的电压信号值与第一采样点处的电压信号值进行比较，并计算出电压信号的变化值，再与第一阈值进行比较，若大于第一阈值时，则输出检测到液面信号，若小于第一阈值则执行步骤S4；
S4、判断第三采样点与第二采样点之前的气压变化值，再与第一阈值进行比较，若大于阈值第一阈值时，则输出检测到液面信号，则小于第一阈值则执行步骤S5；
S5、判断采样时间与第一采样点到当前采样点之前的压力差的比值是否小于第二阈值，若误差在一定范围内，则输出检测到液面信号。
所述的液面检测方法，其中，当液面检测装置悬浮在空气中时，液面检测电路检测出的压力对应的电压值，记为P1，设定吸液管进入到液体后产生的压力记为P2，第一阈值设为L1，第一阈值L1 = P2-P1；
设△v1为吸液管从空气进入到液面时上下相邻两点之间的压力差，压力差记为△P，△P= P2-P1，△t为采样时间间隔，第二阈值设为L2， L2=△v1/△t。
本发明中的采样间隔时间可调，优先的可采用100ms。
具体地每发明中的采样点可按采样时间进行采样，也可按照采样距离进行采样。
本发明还提供一种液面检测方法的具体应用实施例的液面检测模拟信号幅度-位移波形图，如图2所示，包括启动零点是s0、第一采样点位置s1、第二采样点位置s2、间隔采样距离△s1、采样点s1处气压V1、采样点s2处气压V2、单位时间位移△t、单位时间的气压差△v1；实时采集来的气压值与采样点s1处气压V1进行比较，并计算出气压变化值，再与阈值1进行比较，大于阈值1时，表示检测到液面。△s1等于V2到 V1的距离等于 V2ˊ到 V1ˊ的距离即等于平行向后滑动的等间隔两点之间的距离，其中取△s1两点间的压力值进行比较，如果两点的压力值之差大于阈值1，则表示检测到液面。△v1为从s1点开始并向后平行移动的相邻两点之间的压力差，△t为相邻两点之间的时间差，在从气体进入液体时，由于气压有一个突变，通过计算气压的变化率△v1/△t，从而判断是否检测到液面，当变化率大于阈值2时，表示检测到液面。
所述计算单元中的第一压力值是从位置S1开始判断，第二压力值是从位置S2开始判断，并且第一压力值与第二压力值以△s1平行向后滑动采样比较，如果两比较电压值大于阈值1输出检测到液面信号；具体地，所述压力分析位置从S1开始，因为s0到s1是机构刚开始运动区，属于不稳定区域。
其中，液面探测机构悬浮在空气中时，压力传感器所受压力为标准大气压，记为P1,设定机构进入到液体后产生的压力记为P2,阈值1 = P2-P1。
设△v1为吸液管从空气进入到液面时上下相邻两点之间的压力差，△t为相邻两点之间的时间差，阈值2 =△v1/△t。
具体实施，所述采样间隔优选的为100ms，采样距离可设定为0.1mm，吸液管是匀速向下运动。而具体的采样时间间隔也可根据实际情况确定，采样的距离也可根据吸液管移动的距离确定。
具体地，所述阈值1可调，阈值2可调,并且阈值可以是两个以上，本检测方法只使用两个阈值。
 本发明还提供了一种液面检测方法的应用实施例的流程图，如图3所示，所述方法包括：
步骤S10、开始，之后执行步骤S20;
步骤S20、一次性吸液管每隔△t取一个压力值Vi存入数组，具体地，控制系统控制一次性吸液管向下移动的同时进行压力采集，并且△s采样1次，将采集的压力值Vi存入数组。之后执行步骤S30；
步骤S30、一次性吸液管移动到s1处记录此处压力值V1,移动到s2处记录此处压力值V2，之后执行步骤S40；
步骤S40、判断Vi-V1 是否大于阈值1，如果是，则执行步骤S70；如果否，则执行步骤S20；
步骤S50、判断V2- V1是否大于阈值1，如果是则执行步骤S70，如果否，则执行步骤S20；
步骤S60、判断△v1/△t 是否大于阈值2，具体地，△v1/△t为气压的变化率，当吸液管从空气进入液体时气压会有一个突变，当气压的变化率△v1/△t大于阈值2时，则表示检测到液面。如果是，则执行步骤S70如果否，则执行步骤S20；
步骤S70、输出检测到液面信号，之后执行步骤S70；
步骤S80、结束。
综上所述，本发明提供了一种液面检测装置及检测方法，所述装置包括用于检测液面的液面探测机构，用于维持气腔中的气体恒定的液路清洗机构，用于控制液面探测机构和液路清洗机构的控制系统，所述液面探测机构、所述液路清洗机构分别和所述控制系统相连接。本发明通过对吸液管中压力变化的分析进行液面检测的方法，提供一个结构简单、稳定、准确性和可靠性高的液面检测方法及装置，提高了液面检测的灵敏度。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。