CN104913967B - 一种在线自动校准的浓缩装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线自动校准的浓缩装置及方法，包括支撑架、浓缩容器、加热系统、信号处理系统、滑块、定位装置和液位传感器；支撑架包括横板、立板和支撑板，立板的底部固定在横板顶部一侧，立板的顶部固定支撑板，支撑板上设置一通孔，浓缩容器放置在支撑板顶部，浓缩容器的尾管穿过通孔悬空放置，加热系统固定套设在浓缩容器的上部管体，并电连接信号处理系统；浓缩容器顶部密封设置一真空系统，其电连接信号处理系统；立板外侧固定一驱动机构，驱动机构电连接信号处理系统，立板内侧固定一传动装置，驱动机构输出端连接传动装置；传动装置上穿设固定滑块，滑块滑动插设在立板内侧的一垂向导轨上；定位装置一端固定在滑块上，另一端固定液位传感器。

Description

一种在线自动校准的浓缩装置及方法

技术领域

本发明涉及一种浓缩装置及方法，特别是关于一种在线自动校准的浓缩装置及方法。

背景技术

在浓缩液体样品时，要想实现液体样品的自动化浓缩，需要经过加液、浓缩、定容等过程。浓缩过程中使用的样品容器以玻璃为主，由于玻璃材质容器受加工精度等原因的影响很难做到较好的一致性，所以想要对玻璃容器中的液体样品进行定容，需要对玻璃容器进行校准。目前，可以采用刻线方式和感应液面高度方式来实现玻璃容器校准，但这两种方式均存在很大的弊端。其中，刻线方式由于没有相对合适的技术能感应到在玻璃容器表面极细的刻线槽，所以很难实现自动化处理；感应液面高度方式往往会由于玻璃容器内径的一致性差异造成液面高度不一致，造成大量样品自动批处理时误差难以控制。

现阶段，容器出厂之前大多数会采用液面感应高度方式来实现自动校准，具体方法为：将液面传感器固定到容器一定体积(例如1ml)的液面位置，向容器中加相应体积的纯净水，当纯净水到达液面传感器所在的液面位置时，液面传感器反馈信号，校准仪器完成校准工作。容器的校准过程只在出厂时进行一次，后期很难再进行校准，且校准过程中使用的容器和实际使用的容器很难一致，尤其是玻璃容器，由于玻璃容器加工的不一致性，导致相同容积的玻璃容器中相同体积溶液的液面高度并不能完全一致，往往很难实现准确定量。校准过程中，由于液面传感器的位置固定，因此只能实现单一的体积校准。该方法适应性差，更换容器后无法再次进行校准。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种在浓缩前能够准确的对容器进行校准的在线自动校准的浓缩装置及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种在线自动校准的浓缩装置，其特征在于：它包括一支撑架、一浓缩容器、一加热系统、一真空系统、一信号处理系统、一驱动机构、一传动装置、一垂向滑轨、一滑块、一定位装置和一液位传感器；所述支撑架包括一横板、一立板和一支撑板，所述立板的底部固定设置在所述横板的顶部一侧，所述立板的顶部固定设置所述支撑板，所述支撑板上设置一通孔，所述浓缩容器放置在所述支撑板顶部，所述浓缩容器是由上部管体和尾管一体成型，所述浓缩容器的所述尾管穿过所述通孔悬空放置，所述加热系统固定套设在所述浓缩容器的 所述上部管体，用于加热所述浓缩容器内的样品，所述加热系统电连接所述信号处理系统；所述浓缩容器的顶部密封设置所述真空系统，所述真空系统用于给所述浓缩容器提供真空环境，所述真空系统电连接所述信号处理系统；所述立板的外侧固定设置所述驱动机构，所述驱动机构电连接所述信号处理系统，所述立板的内侧固定设置所述传动装置，所述驱动机构的输出端穿过所述立板连接所述传动装置；所述传动装置上固定穿设所述滑块，所述滑块滑动插设在固定设置在所述立板内侧的所述垂向导轨上；所述定位装置的一端固定设置在所述滑块上，所述定位装置的另一端固定连接所述液位传感器，所述液位传感器与所述浓缩容器的所述尾管相对设置，用于实时采集所述浓缩容器的所述尾管内溶液的液面信息，所述液位传感器将采集的液面信息发送给所述信号处理系统，所述信号处理系统根据接收的液面信息控制所述驱动机构、加热系统和真空系统的启动和停止。

所述传动装置采用皮带传动的形式。

所述信号处理系统采用8051型单片机嵌入式系统。

所述定位装置采用一Z形的支撑杆。

一种在线自动校准的浓缩方法，包括以下步骤：1)液位传感器位置初始化：通过信号处理系统启动驱动机构，使滑块上升至垂向滑轨最高处，从而使定位装置带动液位传感器上升至最高处；2)将与浓缩终点体积相同的液体加入到浓缩容器中，并将浓缩容器放置在支撑架的支撑板上，且浓缩容器的尾管穿过支撑板上的通孔且悬空；3)信号处理系统启动驱动机构，进而使液位传感器在定位装置的带动下，由上而下进行运动，当液位传感器到达浓缩容器内的液面位置时，液位传感器检测到液面信号，并将检测到的液面信号发送给信号处理系统，信号处理系统接收到液面信号后，控制驱动机构停止运行，从而使液位传感器固定在浓缩终点体积的液面处，完成对浓缩容器的校准；4)在浓缩容器中加入待浓缩的样品，并通过真空系统将浓缩容器进行密封；5)液位传感器实时采集浓缩容器的尾管内样品的液面信息，并将采集的液面信息发送给信号处理系统，信号处理系统根据接收的样品液面信息控制加热系统和真空系统，当浓缩容器内样品液面高于浓缩终点液面时，信号处理系统启动加热系统和真空系统，对样品进行浓缩；当浓缩容器内样品液面与浓缩终点液面相等时，信号处理系统关闭加热系统和真空系统，样品浓缩完成；6)进行下一次的样品浓缩，当不更换浓缩容器且不更换浓缩终点时，重复步骤4)～5)；当更换浓缩容器或者更换浓缩终点时，重复步骤1)～5)。

所述步骤2)中浓缩终点体积的范围为0.5-5ml。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括液位传感器、驱动机构、加热系统、真空系统和信号处理系统，驱动机构带动液位传感器上下移动，可以实现浓缩容器内0.5-5ml的液面标定，当液位传感器寻找到液面位置后，将液面信息信号发送给信号处理系统，信号处理系统控制驱动机构停止运动，使液位传感器在设定的位置处固定，从而实现浓缩前0.5-5ml内任意浓缩终点体积的校准；校准后向浓缩容器内加入待浓缩样品，开始浓缩，液位传感器实时采集浓缩容器内的液面信息，并将采集的液面信息发送给信号处理系统，当液面再次到达液位传感器所标定位置时，信号处理系统控制加热系统和真空系统停止加热及真空，完成浓缩。整个过程是由装置完成的全自动校准过程，没有人工参与，因此可以避免人为误差人为操作造成的误差，同时消除了不同浓缩容器之间的差异，校准更加准确。2、本发明由于液位传感器可以沿垂向滑轨上下移动，因此当更换浓缩容器或者更换浓缩终点后，可以实时对浓缩容器内的溶液体积进行重新校准，避免了浓缩容器内径的差别造成的液面差别的影响。因此本发明可以广泛应用于容器校准的过程中。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供的在线自动校准的浓缩装置，它包括一支撑架10、一浓缩容器11、一加热系统12、一真空系统13、一信号处理系统14、一驱动机构15、一传动装置16、一垂向滑轨17、一滑块18、一定位装置19和一液位传感器20。

支撑架10包括一横板101、一立板102和一支撑板103，立板102的底部固定设置在横板101的顶部一侧，立板102的顶部固定设置支撑板103，支撑板103上设置一通孔，浓缩容器11放置在支撑板103顶部，浓缩容器11是由直径大的上部管体111和直径小的尾管112一体成型，浓缩容器11的尾管112穿过通孔悬空放置，加热系统12固定套设在浓缩容器11的上部管体111，用于加热浓缩容器11内的样品，加热系统12电连接信号处理系统14。浓缩容器11的顶部密封设置真空系统13，真空系统13用于给浓缩容器11提供真空环境，真空系统13电连接信号处理系统14。立板102的外侧固定设置驱动机构15，驱动机构15电连接信号处理系统14，立板102的内侧固定设置传动装置16，驱动机构15的输出端穿过立板102连接传动装置16。传动装置16上固定穿设滑块18，滑块18滑动插设在固定设置在立板102内侧的垂向导轨17上。定位装置19的一端固定设置在滑块18上，定位装置19的另一端固定连接液位传感器20，液位传感器20与浓缩容器11的尾管112相对设置，用于实时采集浓缩容器11的尾管112内溶液的液面信息，液位传感器20将采集的液面信息发送给信号处理 系统14，信号处理系统14根据接收的液面信息控制驱动机构15、加热系统12和真空系统13的启动和停止。

在一个优选的实施例中，传动装置16可以采用皮带传动的形式。如图1所示，本发明的实施例中传动装置16采用皮带传动的形式，驱动机构15的输出端连接一第一皮带张紧轮，第一皮带张紧轮正下方的立板上通过一轴安装一第二皮带张紧轮，第二皮带张紧轮可绕轴旋转，第一皮带张紧轮和第二皮带张紧轮通过皮带连接，皮带的一侧上穿有滑块18；当驱动机构15启动时，滑块18在皮带的带动下沿垂向滑轨17上下移动。

在一个优选的实施例中，信号处理系统14可以采用8051型单片机嵌入式系统。

在一个优选的实施例中，定位装置19可以采用一Z形的支撑杆。

基于上述实施例提供的在线自动校准的浓缩装置的浓缩方法，包括以下步骤：

1)液位传感器20位置初始化：通过信号处理系统14启动驱动机构15，使滑块18上升至垂向滑轨17最高处，从而使定位装置19带动液位传感器20上升至最高处；

2)将与浓缩终点体积(即需要浓缩到的目标体积，如1ml，以此为例，带不限于此)相同的液体加入到浓缩容器11中，并将浓缩容器11放置在支撑架10的支撑板103上，且浓缩容器11的尾管112穿过支撑板103上的通孔且悬空；其中，浓缩终点体积范围为0.5-5ml；

3)通过信号处理系统14启动驱动机构15，进而使液位传感器20在定位装置19的带动下，由上而下进行运动，当液位传感器20到达浓缩容器11内的液面位置时，液位传感器20检测到液面信号，并将检测到的液面信号发送给信号处理系统14，信号处理系统14接收到液面信号后，控制驱动机构15停止运行，从而使液位传感器20固定在浓缩终点体积的液面处，完成对浓缩容器11的校准；

4)在浓缩容器11中加入待浓缩的样品，并通过真空系统13将浓缩容器11进行密封；

5)液位传感器20实时采集浓缩容器11的尾管112内样品的液面信息，并将采集的液面信息发送给信号处理系统14，信号处理系统14根据接收的样品液面信息控制加热系统12和真空系统13，当浓缩容器11内样品液面高于浓缩终点液面时，信号处理系统14启动加热系统和真空系统13，对样品进行浓缩；当浓缩容器11内样品液面与浓缩终点液面相等时，信号处理系统14关闭加热系统12和真空系统13，样品浓缩完成；

6)进行下一次的样品浓缩，当不更换浓缩容器11且不更换浓缩终点时，重复步骤4)～5)；当更换浓缩容器11或者更换浓缩终点时，重复步骤1)～5)。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (2)

1.一种在线自动校准的浓缩方法，设置包括有一支撑架、一浓缩容器、一加热系统、一真空系统、一信号处理系统、一驱动机构、一传动装置、一垂向滑轨、一滑块、一定位装置和一液位传感器的在线自动校准的浓缩装置；其特征在于包括以下步骤：

1)液位传感器位置初始化：通过信号处理系统启动驱动机构，使滑块上升至垂向滑轨最高处，从而使定位装置带动液位传感器上升至最高处；

2)将与浓缩终点体积相同的液体加入到浓缩容器中，并将浓缩容器放置在支撑架的支撑板上，且浓缩容器的尾管穿过支撑板上的通孔且悬空；

3)信号处理系统启动驱动机构，进而使液位传感器在定位装置的带动下，由上而下进行运动，当液位传感器到达浓缩容器内的液面位置时，液位传感器检测到液面信号，并将检测到的液面信号发送给信号处理系统，信号处理系统接收到液面信号后，控制驱动机构停止运行，从而使液位传感器固定在浓缩终点体积的液面处，完成对浓缩容器的校准；

4)在浓缩容器中加入待浓缩的样品，并通过真空系统将浓缩容器进行密封；

5)液位传感器实时采集浓缩容器的尾管内样品的液面信息，并将采集的液面信息发送给信号处理系统，信号处理系统根据接收的样品液面信息控制加热系统和真空系统，当浓缩容器内样品液面高于浓缩终点液面时，信号处理系统启动加热系统和真空系统，对样品进行浓缩；当浓缩容器内样品液面与浓缩终点液面相等时，信号处理系统关闭加热系统和真空系统，样品浓缩完成；

6)进行下一次的样品浓缩，当不更换浓缩容器且不更换浓缩终点时，重复步骤4)～5)；当更换浓缩容器或者更换浓缩终点时，重复步骤1)～5)。

2.如权利要求1所述的一种在线自动校准的浓缩方法，其特征在于：所述步骤2)中浓缩终点体积的范围为0.5-5ml。