CN103185622B - 一种液体加样装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体加样装置及其控制方法，该装置包括：至少一中空的样品针，样品针的尾端通过一管路和一第一阀连接、样品针和第一阀之间的管路上还连接有压力传感器以及样品注射器，经过第一阀的管路再通过三通管分两路，一路和第二阀连接，第二阀的另一端为开放端；另一路和一压力注射器连接。本发明还公开了其控制方法。本发明具有结构简单灵活、精度高、成本低等优点。

Description

一种液体加样装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种液体加样方法及其装置，尤其是微量液体加样的方法和装置。

背景技术

目前现有的液面高度检测装置一般以浸入式光电液面传感器、干簧管传感器、超声波传感器或电容传感器，来监测液面高度。

浸入式光电液面传感器由一对互成一定角度的发光二极管和光敏元件组成，这种检测方法一般不适合小型容器的液面检测，且随着使用时间的增加，浸入式光电液面传感器的检测精度会下降。此外浸入式光电液面传感器对液面高度测量的精度较低，不适合应用于精密测量。

干簧管的检测方法虽然价格低廉，方法简单，但是其体积太大，也不适合小型容器的液面检测，同样不适合应用于精密测量。

超声波传感器是由一对超声波发生器和超声波感应器组成，此检测方法准确度高，但成本高，不适于规模化使用。

电容传感器检测液面是改变电容两级的有效电极面积和距离来实现电容变化，此方法调试要求高，待测液必须为导电溶液（非导电溶液电容变化很小，实现很困难）。

发明内容

本发明提供了一种液体加样装置及其控制方法，其克服了背景技术的所存在的不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

一种液体加样装置，其特征在于，它包括：至少一中空的样品针，样品针的针尾端通过一管路和一第一阀连接、样品针和第一阀之间的管路上还连接有压力传感器以及样品注射器，经过第一阀的管路再通过三通管分两路，一路和第二阀连接，第二阀的另一端为开放端；另一路和一压力注射器连接。

在本发明的较佳实施例中，所述的样品针的针头端套设有一次性针头。

一种液体加样装置的控制方法，包括如下步骤：

（1）在样品针下降过程中，第一阀开启，第二阀关闭，压力注射器对管道吹气，使样品针往外吹气，当样品针或其上的一次性针头遇到液面的时候，产生气压跳变，压力传感器就探测到变化，压力注射器和样品注射器都停止工作，样品针往回移动一定的距离，此距离被控制系统记录，待压力注射器内的残余气体排放完之后，样品针继续往下移动到液面下一定的距离，再进行吸液；

（2）当吸样品的时候，第一阀关闭，第二阀开启，样品注射器从管道吸气，压力注射器也吸气，样品针吸取样品；如果样品针空吸或吸到气泡，产生压力变化时，或样品针被堵的时候压力急剧降低时，装置发出异常提示信号。

在本发明的较佳实施例中，步骤（1）压力注射器对管道吹气时，样品注射器也吹气。

一种用于液体加样装置的电路，其特征在于，包括：取样管路中嵌入的压力传感器、信号转接电桥、信号放大器、采样保持电路、液面检测阈值发生电路、比较器、信号采集单元、控制单元和执行机构，其中，

所述的压力传感器的输出端连接信号转接电桥，信号转接电桥的输出端连接放大器，放大器的一个输出端连接信号采集单元，该信号采集单元的输出端连接到控制单元，控制单元的输出端再和执行机构连接：放大器的另一输出端连接到采样保持电路，该采样保持电路的输出端连接到比较器，该比较器的还设一和液面接触阈值发生电路连接的输入端；该比较器的输出端连接到控制单元。

一种液体加样方法，包括如下步骤：

步骤一、样品针吹气；

步骤二、

1.在一定行程内（机械运动安全有一定行程限制）有碰触液面产生中断信号，执行步骤三；

2.一定行程内没有碰触到液面以没有液面处理，检测结束；

步骤三、停止吹气，样品针往上移动一段距离，控制单元记录下此距离，等待压力注射器内的残余气体排空；排空之后，样品针根据吸液量的大小，下降至液面下一段距离进行定量吸液；

步骤四、根据压力变化，判断压力变化曲线是否存在异常，如果是，进行步骤五，如果否，进行步骤六；

步骤五、判断是否属于吸入气泡或堵塞，如果否，机器提示异常并将异常加入日志，然后放弃本次取样并对下一份样品进行取样，或者暂停工作并提醒用户进行处理；如果是，判断属于吸入气泡还是堵塞，机器提示异常并分别将具体异常加入日志，然后放弃本次取样并对下一份样品进行取样，或者暂停工作并并分别提示用户处理；

步骤六，吸液完毕，等待是否需要分注，如果是，进行步骤七，如果否，继续等待；

步骤七，分注。

在本发明的较佳实施例中，步骤5中，如果机器提示异常或判断属于吸入气泡还是堵塞，将异常写入日志的步骤之后，是放弃本次取样并对下一份样品进行取样还是暂停工作并提醒用户进行处理，处理方式由用户在机器内设置的参数决定。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、本发明利用简单的装置实现了液面高度的精确和加样定量监控，具有结构安装简单灵活、精度高、成本低等特点。又因为其传感器模块不与液面接触，所以较其它传感器模块具有更广泛的适用性和更长的寿命。

2、现有的一些取液仪器只有吸气这一动作，由于吸的动作在针头接触液面的瞬间产生的压力变化极微弱，使得液面判断不精确（甚至难以判断），影响取液的精度。本发明具有吹气和吸气两个动作，吹气的动作在针头接触液面的瞬间会产生的较大的压力变化，可以精确判断液面，从而取量精确。

3、本发明具有的吹气动作，可以消除样品液面上的气泡，进一步提高液面探测的准确率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1绘示了本发明一较佳实施例的电路结构示意图。

图2绘示了本发明一较佳实施例的逻辑判断示意图。

图3绘示了本发明一较佳实施例的组成结构示意图。

图4为本发明在正常液面检测压力波形采样图。

图5为本发明在注射阻塞情况示意图。

图6为本发明在注射吸取液体不足时波形图。

图中：1-开放端（通气孔） 2-阀 3-管路 4-压力注射器 5-阀 6-样品注射器

7-压力传感器 8-管路 9-样品针 10-一次性针头

具体实施方式

请查阅图3，一种液体加样装置，它包括：中空的样品针9，其针头端套设一一次性针头10、样品针9的针尾端和管路8连接、管路8上依次连接压力传感器7以及样品注射器6、再和阀5连接、经过阀5一段距离之后，管路再分两路，一路和阀2连接，阀2的另一端为开放端1；另一路和压力注射器4连接。

工作过程为：在样品针下降过程中，阀5开启，阀2关闭，压力注射器4工作，样品注射器6也工作（也是吹的动作，或者说往外吐的动作），产生吹气动作，样品针9往外吹气，当样品针9上的一次性针头10遇到液面的时候，产生气压跳变，压力传感器7就探测到变化，压力注射器4和样品注射器6都停止工作，样品针往回移动一定的距离，此距离被控制系统记录，待压力注射器内的残余气体排放完之后，样品针9继续往下移动一定的距离；当吸样品的时候，阀5关闭，阀2开启，样品注射器6工作（吸的动作），压力注射器4也工作（吸的动作），样品针9通过一次性针头10吸样品。此时，压力注射器4吸气，使压力注射器内有空气填充，从而使下次吹气的时候有“气”可吹（储备空气）。而当样品针9空吸或吸到气泡的时候，产生压力变化，样品针被堵的时候压力急剧降低，将另行处理，以下还将详述。

参照图1，一种用于液体加样装置的电路包括：取样导管中嵌入的压力传感器、信号转接电桥、信号放大器、采样保持电路（维持参考电平）、液面检测阈值发生电路（需要调试部分）、比较器和控制单元和执行机构等。

压力传感器装在流体导管8支路上，支路上通过电磁阀来控制是否开启该支路。传感器输出信号经电桥整流控制传送给放大器。经放大后的信号分成两个支路，支路上都必须加电压跟随电路（高阻输入），其中一个支路是AD转换部分，转换控制使能和数据端口接到控制单元，另一支路接参考比较电路。比较放大后的信号再与阈值进行比较形成数字判断信号去驱动MCU的相应中断端口。

参照图2，为本发明的逻辑判断示意图。

步骤一、样品针吹气；

步骤二、如果在一定行程内有碰触液面产生中断信号，执行步骤三；如果在一定行程内没有碰触到液面以没有液面处理，检测结束；

步骤三、停止吹气，样品针往上移动一段距离（控制单元记录下此距离，等待压力注射器内的残余气体排空；排空之后，样品针根据吸液量的大小，下降至液面下一段距离进行定量吸液；

步骤四、根据压力变化，（和预先存入的压力曲线图进行比较，）判断压力变化曲线是否存在异常，如果是，进行步骤五，如果否，进行步骤六；

步骤五、判断是否属于吸入气泡或堵塞，如果否，机器提示异常，并将异常写入日志，然后放弃本次取样并对下一份样品进行取样，或者暂停工作并提醒用户进行处理；如果是，判断属于吸入气泡还是堵塞，机器提示异常并分别将具体异常加入日志，然后放弃本次取样并对下一份样品进行取样，或者暂停工作并提示用户处理；

步骤六，吸液完毕，等待是否需要分注，如果是，进行步骤七，如果否，继续等待；

步骤七，分注。

参考图4，是在正常液面检测时抓取的信号波形。在取样针头还没接触到液面时均匀地对外吹气（匀速推动注射器），同时针头匀速向下运动。在针头碰触到液面时压力出现剧变，产生中断信号（针头停止吹气），通知控制单元检测到液面并计算出液面高度，然后针头再下降一段，开始吸取液体，压力出现负压（相对压力），停止吸入后还是负压状态，吸入时均匀吸入，通过控制注射器行程可以定量吸入。喷出时压力同样出现剧变，同时内部压力随喷出量上升，通过控制注射器行程控制喷出量。

参考图5，是吸入液体粘度太大，没法被吸入或吸入缓慢造成吸入点负压超过量程，同样喷出压力也会比普通液体来的大。通过吸入、喷出时压力值可以判断液体的粘稠度和阻塞情况。

参考图6，是液体量比较少时吸入液体和气泡，监测压力值出现压力抖动。通过此波形可以判断液体量不足。

在比较器检测到高于阈值电平时产生中断信号，通知控制单元进行AD采样检测并对处理波形进行处理，判断液面变化。

液面检测动作由控制单元控制。当液面传感器感应到压力变化时，产生硬件中断信号，加样喷嘴Z轴电机停止；样本阻塞、空吸检测：根据参考点(R)、吸引点(S1)、1秒后吸引点(S2)的压力变化，检测样本阻塞、空吸；样本喷出检测：读取（变化量）排出中压力变化的上限和下限，检测吐出的有无；吸引时气泡检测：吸引中的上、下限值（变化范围）读取、气泡、泡沫检测。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种液体加样装置，其特征在于，它包括：至少一中空的样品针，样品针的尾端通过一管路和一第一阀连接、样品针和第一阀之间的管路上连接有压力传感器以及样品注射器，经过第一阀的管路再通过一三通管分两路，一路和第二阀连接，第二阀的另一端为开放端；另一路和一压力注射器连接;

该液体加样装置的控制方法，包括如下步骤：

（1）在样品针下降过程中，第一阀开启，第二阀关闭，压力注射器对管道吹气，使样品针往外吹气，当样品针或其上的一次性针头遇到液面的时候，产生气压跳变，压力传感器就探测到变化，压力注射器和样品注射器都停止工作，样品针往回移动一定的距离，此距离被控制系统记录，待压力注射器内的残余气体排放完之后，样品针继续往下移动到液面下一定的距离，再进行吸液；

（2）当吸取样品的时候，第一阀关闭，第二阀开启，样品注射器从管道吸气，压力注射器也吸气，样品针吸取样品；如果样品针空吸或吸到气泡，产生压力变化时，或样品针被堵的时候压力急剧降低时，装置发出异常提示信号。

2.根据权利要求1所述的一种液体加样装置，其特征在于：所述的样品针的针头端套设有一次性针头。

3.根据权利要求1或2所述的一种液体加样装置的控制方法，包括如下步骤：

（1）在样品针下降过程中，第一阀开启，第二阀关闭，压力注射器对管道吹气，使样品针往外吹气，当样品针或其上的一次性针头遇到液面的时候，产生气压跳变，压力传感器就探测到变化，压力注射器和样品注射器都停止工作，样品针往回移动一定的距离，此距离被控制系统记录，待压力注射器内的残余气体排放完之后，样品针继续往下移动到液面下一定的距离，再进行吸液；

（2）当吸取样品的时候，第一阀关闭，第二阀开启，样品注射器从管道吸气，压力注射器也吸气，样品针吸取样品；如果样品针空吸或吸到气泡，产生压力变化时，或样品针被堵的时候压力急剧降低时，装置发出异常提示信号。

4.根据权利要求3所述的一种液体加样装置的控制方法，其特征在于：步骤（1）压力注射器对管道吹气时，样品注射器也吹气。

5.根据权利要求1所述的一种液体加样装置的加样方法，包括如下步骤：

步骤一、样品针吹气；

步骤二、如果在一定行程内有碰触液面产生中断信号，执行步骤三；如果在一定行程内没有碰触到液面以没有液面处理，检测结束；

步骤三、停止吹气，样品针往上移动一段距离，控制单元记录下此距离，等待压力注射器内的残余气体排空；排空之后，样品针根据吸液量的大小，下降至液面下一段距离进行定量吸液；

步骤四、根据压力变化，判断压力变化曲线是否存在异常，如果是，进行步骤五，如果否，进行步骤六；

步骤五、判断是否属于吸入气泡或堵塞，如果否，机器提示异常并将异常加入日志，然后放弃本次取样并对下一份样品进行取样，或者暂停工作并提醒用户进行处理；如果是，判断属于吸入气泡还是堵塞，机器提示异常并分别将具体异常加入日志，然后放弃本次取样并对下一份样品进行取样，或者暂停工作并提示用户处理；

步骤六，吸液完毕，等待是否需要分注，如果是，进行步骤七，如果否，继续等待；

步骤七，分注。

6.根据权利要求5所述的一种液体加样装置的加样方法，其特征在于：步骤五中，如果机器提示异常或判断属于吸入气泡还是堵塞，将异常写入日志之后，是放弃本次取样并对下一份样品进行取样还是暂停工作并提醒用户进行处理，处理方式由用户在机器内设置的参数决定。