CN111380916A - 一种液面检测装置及液面检测方法 - Google Patents

一种液面检测装置及液面检测方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种液面检测装置及液面检测方法，液面检测装置包括：信号产生电路提供预定频率和预定波形的信号；基准电路和采样电路分别接收预定频率和预定波形的信号，并输出相应的第一信号和第二信号，且采样电路与液面侦测针连接；比较电路连接基准电路和采样电路以接收第一信号和第二信号并产生相应的比较结果信号；处理电路连接比较电路以接收比较结果信号，当处理电路确定比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值大于等于设定电压时，则产生液面确认信号以确定液面侦测针接触到液面；其中，阈值电压根据液面侦测针未接触到液面时，处理电路接收的比较结果信号确定。通过上述方式，本申请能够提高液面检测精度、降低响应时间。

Description

一种液面检测装置及液面检测方法
技术领域
本申请涉及医疗检测仪器技术领域，特别是涉及一种液面检测装置及液面检测方法。
背景技术
目前，自动医疗检测仪器(例如，自动生化分析仪、自动血凝分析仪、自动特定蛋白分析仪、自动免疫分析仪等)由于其高效、快速等优点，正受到越来越广泛的关注。
其中，液面检测是自动医疗检测仪器中必不可少的功能，其主要作用是控制采样针插入样本/试剂中的深度，从而最大程度地降低采样针因外表面附着的样本/试剂引起的交叉污染。
本申请的发明人在长期研究过程中发现，目前市面上进行液面检测的装置(例如，电容检测开关芯片等)存在检测精度不高、响应时间较长的缺点。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种液面检测装置及液面检测方法，能够提高液面检测精度、降低响应时间。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种液面检测装置，所述液面检测装置包括：信号产生电路，用于提供预定频率和预定波形的信号；基准电路，连接所述信号产生电路以接收预定频率和预定波形的信号，并输出相应的第一信号；采样电路，连接所述信号产生电路和液面侦测针，以接收所述预定频率和预定波形的信号，并输出相应的第二信号；比较电路，连接所述基准电路和所述采样电路以接收所述第一信号和所述第二信号并比较所述第一信号和所述第二信号以产生相应的比较结果信号；处理电路，连接所述比较电路以接收所述比较结果信号，当所述处理电路确定所述比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值大于等于设定电压时，则产生液面确认信号以确定所述液面侦测针接触到所述液面；其中，所述阈值电压根据所述液面侦测针未接触到所述液面时，所述处理电路接收的比较结果信号确定。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种液面检测系统，所述液面检测系统包括液面侦测针和上述任一实施例中所述的液面检测装置。
为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种液面检测方法，所述液面检测方法包括：将液面侦测针与采样电路连接；所述液面侦测针朝向液面移动，信号产生电路提供预定频率和预定波形的信号；基准电路和采样电路分别接收所述预定频率和预定波形的信号，并输出相应的第一信号和第二信号；比较电路接收所述第一信号和所述第二信号，并比较所述第一信号和所述第二信号以产生相应的比较结果信号；处理电路接收所述比较结果信号，当所述处理电路确定所述比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值大于等于设定电压时，则产生液面确认信号以确定所述液面侦测针接触到所述液面；其中，所述阈值电压根据所述液面侦测针未接触到所述液面时，所述处理电路接收的比较结果信号确定。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的液面检测装置中信号产生电路提供预定频率和预定波形的信号，基准电路和与液面侦测针连接的采样电路接收到该信号后，输出相应的第一信号和第二信号，比较电路接收第一信号和第二信号并比较得出比较结果信号，当处理电路确定比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值大于等于设定电压时，则产生液面确认信号以确定液面侦测针接触到液面；反之，则确定液面侦测针未接触到液面。本申请所提供的液面检测装置比较同一时刻流过采样电路和基准电路中的信号的波形的方式精度较高，且响应速度快。
此外，由于自动医疗检测仪器所需的样本/试剂的量非常小，因此，在确定液面侦测针接触到液面后，采样针(或液面侦测针)即可进行后续吸取样本/试剂的动作，此时，采样针(或液面侦测针)仅有针尖部分接触到样本/试剂，从而降低了交叉污染的概率，且后续清洗采样针(或液面侦测针)时仅需清洗其针尖部分，减轻了后续清洗采样针(或液面侦测针)的压力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1为本申请液面检测装置一实施方式的结构示意图；
图2为本申请液面检测系统一实施方式的结构示意图；
图3为本申请液面检测方法一实施方式的流程示意图；
图4为图3中步骤S105对应的一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，图1为本申请液面检测装置一实施方式的结构示意图，本申请所提供的液面检测装置1包括：信号产生电路10、基准电路12、采样电路14、比较电路16、处理电路18。
信号产生电路10，用于提供预定频率和预定波形的信号；在本实施例中，信号产生电路10可以包括锁相环、振荡器、晶振等。当信号产生电路10为锁相环或者振荡器时，其输出的信号的频率可调节；当信号产生电路10为晶振时，其输出的信号的频率不可调节，信号产生电路10具体输出的信号的频率和波形可由用户自行设定。
基准电路12，连接信号产生电路10以接收预定频率和预定波形的信号，并输出相应的第一信号。
采样电路14，连接信号产生电路10和液面侦测针(图未示)，以接收预定频率和预定波形的信号，并输出相应的第二信号；在本实施例中，第一信号和第二信号均为电压信号，采样电路14和基准电路12相当于并联的关系；液面侦测针具有导电性能，其材质可以为金属等；采样电路14与比较电路16之间设置有引脚142，引脚142用于与液面侦测针连接，液面侦测针可以是仪器自身的采样针，也可以是其他额外引入的探测针；当液面侦测针为额外引入的探测针时，需要保证仪器自身的采样针与液面侦测针同步运动。此外，在本实施例中，采样电路14会时时采样或者间隔采样，间隔采样的时间由研发人员自行定义。
比较电路16，连接基准电路12和采样电路14以接收第一信号和第二信号并比较第一信号和第二信号以产生相应的比较结果信号。在本实施例中，比较电路16可以包括比较器、运算放大器、反相器等元器件。
处理电路18，连接比较电路16以接收比较结果信号，当处理电路18确定比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值大于等于设定电压时，则产生液面确认信号以确定液面侦测针接触到液面；其中，阈值电压根据液面侦测针未接触到液面时，处理电路18接收的比较结果信号确定。具体阈值电压和设定电压的获得方式可参见下方方法步骤中实施例。
本申请中液面侦测针与液面未接触前，第一信号和第二信号的波形几乎相同或者略有差别，即第一信号与第二信号的比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值小于设定电压；而当液面侦测针与液面接触后，在同一时刻第一信号与第二信号的波形之间产生差异，该差异经比较电路16比较获得后，传输至处理电路18，处理电路18根据该差异即可判断出液面侦测针与液面接触。本申请所提供的液面检测装置1比较同一时刻第一信号与第二信号的波形的方式精度较高，且响应速度快；此外，由于自动医疗检测仪器所需的样本/试剂的量非常小，因此，在液面检测装置1确定液面侦测针接触到液面后，采样针(或液面侦测针)即可进行后续吸取样本/试剂的动作，此时，采样针(或液面侦测针)仅有针尖部分接触到样本/试剂，从而降低了交叉污染的概率，且后续清洗采样针(或液面侦测针)时仅需清洗其针尖部分，减轻了后续清洗采样针(或液面侦测针)的压力。
在一个实施方式中，请继续参阅图1，本申请所提供的处理电路18包括：调理子电路180，连接比较电路16，用于将接收的比较结果信号对应的交流电压转换为直流电压。在本实施例中，调理子电路180可以为现有技术中任一交流转直流电路。采集子电路182，连接调理子电路180，用于采集调理子电路180输出的直流电压，并将直流电压对应的模拟信号转换为数字信号；在本实施例中，采集子电路182可以是A/D转换器等。处理芯片184，连接采集子电路182，用于接收数字信号，并根据数字信号判断液面侦测针是否接触到液面。在本实施例中，处理芯片184可以是MCU芯片。具体处理芯片184的判断过程在后续方法步骤中说明。
在又一个实施方式中，为降低并非液面侦测针接触液面所引起的第一信号与第二信号之间的差异，本申请所提供的基准电路12包括第一误差补偿子电路120，采样电路14包括第二误差补偿子电路140，第一误差补偿子电路120与第二误差补偿子电路140用于降低在液面侦测针未接触到液面时，第一信号与第二信号之间的差异。在本实施例中，第一误差补偿子电路120与第二误差补偿子电路140可以由电阻、电容、二极管、三极管等分立元件组成。
在又一个实施方式中，为增大液面侦测针接触到液面与未接触到液面时两者之间的差异程度，以进一步提高液面检测装置1的检测精度或者灵敏度，本申请所提供的基准电路12包括可调电阻122，可调电阻122包括最大可调电阻值Rmax和最小可调电阻值Rmin，可调电阻122的阻值设定为液面侦测针未插入到液面时，可调电阻122从最大可调电阻值Rmax逐步变为最小可调电阻值Rmin过程中或者从最小可调电阻值Rmin逐步变为最大可调电阻值Rmax过程中，处理电路18接收到的一系列比较结果信号对应的输出电压中的最小电压值对应的电阻值。在本实施例中，对于可调电阻122的最大可调电阻值Rmax和最小可调电阻值Rmin并无具体限定；可调电阻122可以每次降低同等的阻值从最大可调电阻值Rmax逐步变为最小可调电阻值Rmin，或者每次升高同等的阻值从最小可调电阻值Rmin逐步变为最大可调电阻值Rmax，该同等的阻值可以自行设定。
在一个实施方式中，可以人为手动调节可调电阻122的阻值，在其他实施方式中，也可以根据控制信号进行自动调节，以提高液面检测装置1的自动化程度。请继续参阅图1，本申请所提供的液面检测装置1还包括反馈电路11，反馈电路11耦接于处理电路18与可调电阻122之间，用于根据处理电路18获得的输出电压调整可调电阻122的阻值。在本实施例中，反馈电路11可以采用现有技术中类似的电路设计，本申请对此不作限定；反馈电路11可以与处理电路18中的处理芯片184连接，处理芯片184、反馈电路11、可调电阻122相互配合的工作过程可以是：处理芯片184接收到一个比较结果信号后，即发送第一接收信号至反馈电路11，反馈电路11发送继续升高同等的阻值或者继续降低同等的阻值的信号至可调电阻122，可调电阻122的电阻值进行调节；当可调电阻122的阻值已调节至最大电阻值Rmax或者最小电阻值Rmin时，处理芯片184对接收到的一系列比较结果信号对应的输出电压进行比较，以获得其中的最小电压值对应的电阻值；处理芯片184发送设定可调电阻122的电阻值的信号至反馈电路11，可调电阻122的电阻值设定为最小电压值对应的电阻值。
在又一个实施方式中，请继续参阅图1，本申请所提供的液面检测装置1还包括：电机13，用于驱动液面侦测针靠近或远离液面；在本实施例中，电机13与液面侦测针还可通过其他传动机构连接，该传动机构可以将电机13的轴向运动转换为直线运动，进而推动液面侦测针靠近或者远离液面。现场可编程门阵列FPGA芯片15，用于向电机13提供驱动信号，以控制电机13运动。
请参阅图2，图2为本申请液面检测系统一实施方式的结构示意图，该液面检测系统2包括液面侦测针20和上述任一实施例中的液面检测装置1。在一个实施方式中，采样电路14的引脚142与液面侦测针20之间可以通过导线连接。
请一并参阅图2和图3，图3为本申请液面检测方法一实施方式的流程示意图，该液面检测方法包括：
S101：将液面侦测针20与采样电路14连接；具体地，在本实施例中，可以利用导线将液面侦测针20与采样电路14的引脚142连接。
S102：液面侦测针20朝向液面移动，信号产生电路10提供预定频率和预定波形的信号；具体地，在本实施例中，可以由FPGA芯片15控制电机13运动，电机13进而驱动液面侦测针20朝向液面移动；信号产生电路10在接入电源后，用户可以根据需要调节信号产生电路10输出的信号。
S103：基准电路12和采样电路14分别接收预定频率和预定波形的信号，并输出相应的第一信号和第二信号。
S104：比较电路16接收第一信号和第二信号，并比较第一信号和第二信号以产生相应的比较结果信号。
S105：处理电路18接收比较结果信号，当处理电路18确定比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值大于等于设定电压时，则产生液面确认信号以确定液面侦测针20接触到所述液面；其中，阈值电压根据液面侦测针20未接触到液面时，处理电路18接收的比较结果信号确定。
具体地，在一个实施方式中，如图4所示，图4为图3中步骤S105一实施方式的流程示意图。上述步骤S105具体包括：
S201：获得比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值，并判断差值是否大于等于设定电压。
具体地，在一个实施方式中，可以在液面侦测针20朝向液面移动之前设定阈值电压和设定电压，设定阈值电压的方法可以是：将可调电阻122从最大可调电阻值Rmax逐步变为最小可调电阻值Rmin或者从最小可调电阻值Rmin逐步变为最大可调电阻值Rmax，处理电路18接收到一系列比较结果信号对应的输出电压；将可调电阻122的阻值设定为一系列输出电压中的最小值对应的电阻值，输出电压中的最小值设定为阈值电压。在获得阈值电压后，还可以预设设定电压，并将设定电压写入处理电路18，例如，可以将设定电压写入处理电路18中的处理芯片184，其中，设定电压为预设电压与阈值电压的差值，预设电压的数值可以由研发人员通过大量的数据确认给出。
S202：若差值大于等于设定电压，则判断液面侦测针20接触到液面。具体地，当判断出判定液面侦测针20接触到液面后，此时液面侦测针20或者采样针即可进行吸取样本/试剂的动作，且此时液面侦测针20并不会再继续深入液面。
S203：否则，液面侦测针20继续朝向液面移动，并返回至获得比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值，并判断差值是否大于等于设定电压的步骤。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种液面检测装置，其特征在于，所述液面检测装置包括：
信号产生电路，用于提供预定频率和预定波形的信号；
基准电路，连接所述信号产生电路以接收预定频率和预定波形的信号，并输出相应的第一信号；
采样电路，连接所述信号产生电路和液面侦测针，以接收所述预定频率和预定波形的信号，并输出相应的第二信号；
比较电路，连接所述基准电路和所述采样电路以接收所述第一信号和所述第二信号并比较所述第一信号和所述第二信号以产生相应的比较结果信号；
处理电路，连接所述比较电路以接收所述比较结果信号，当所述处理电路确定所述比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值大于等于设定电压时，则产生液面确认信号以确定所述液面侦测针接触到所述液面；其中，所述阈值电压根据所述液面侦测针未接触到所述液面时，所述处理电路接收的比较结果信号确定。
2.根据权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述处理电路包括：
调理子电路，连接所述比较电路，用于将接收的所述比较结果信号对应的交流电压转换为直流电压；
采集子电路，连接所述调理子电路，用于采集所述调理子电路输出的所述直流电压，并将所述直流电压对应的模拟信号转换为数字信号；
处理芯片，连接所述采集子电路，用于接收所述数字信号，并根据所述数字信号判断所述液面侦测针是否接触到液面。
3.根据权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，
所述基准电路包括第一误差补偿子电路，所述采样电路包括第二误差补偿子电路，所述第一误差补偿子电路与所述第二误差补偿子电路用于在所述液面侦测针未接触到液面时，降低所述第一信号与所述第二信号之间的差异。
4.根据权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，
所述基准电路包括可调电阻，所述可调电阻包括最大可调电阻值和最小可调电阻值，所述可调电阻的阻值设定为所述液面侦测针未插入到所述液面时，所述可调电阻从所述最大可调电阻值逐步变为所述最小可调电阻值过程中，或者从所述最小可调电阻值逐步变为所述最大可调电阻值过程中，所述处理电路接收到的一系列所述比较结果信号对应的输出电压中的最小电压值对应的电阻值。
5.根据权利要求4所述的液面检测装置，其特征在于，所述液面检测装置还包括反馈电路，所述反馈电路耦接于所述处理电路与所述可调电阻之间，用于根据所述处理电路获得的所述输出电压调整所述可调电阻的电阻值。
6.根据权利要求1所述的液面检测装置，所述液面检测装置还包括：
电机，用于驱动所述液面侦测针靠近或远离液面；
现场可编程门阵列FPGA芯片，用于向所述电机提供驱动信号，以控制所述电机运动。
7.根据权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述采样电路与所述比较电路之间设置有引脚，所述引脚用于与所述液面侦测针连接。
8.一种液面检测系统，其特征在于，所述液面检测系统包括液面侦测针和权利要求1-7任一项所述的液面检测装置。
9.一种液面检测方法，其特征在于，所述液面检测方法包括：
将液面侦测针与采样电路连接；
所述液面侦测针朝向液面移动，信号产生电路提供预定频率和预定波形的信号；
基准电路和采样电路分别接收所述预定频率和预定波形的信号，并输出相应的第一信号和第二信号；
比较电路接收所述第一信号和所述第二信号，并比较所述第一信号和所述第二信号以产生相应的比较结果信号；
处理电路接收所述比较结果信号，当所述处理电路确定所述比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值大于等于设定电压时，则产生液面确认信号以确定所述液面侦测针接触到所述液面；其中，所述阈值电压根据所述液面侦测针未接触到所述液面时，所述处理电路接收的比较结果信号确定。
10.根据权利要求9所述的液面检测方法，其特征在于，所述处理电路接收所述比较结果信号，当所述处理电路确定所述比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值大于等于设定电压时，则产生液面确认信号以确定所述液面侦测针接触到所述液面，包括：
获得所述比较结果信号对应的所述输出电压与所述阈值电压的所述差值，并判断所述差值是否大于等于所述设定电压；
若所述差值大于等于所述设定电压，则判断所述液面侦测针接触到所述液面；
否则，所述液面侦测针继续朝向所述液面移动，并返回至所述获得比较结果信号对应的输出电压与阈值电压的差值，并判断差值是否大于等于设定电压的步骤。
11.根据权利要求9所述的液面检测方法，其特征在于，所述液面侦测针朝向液面移动之前，所述液面检测方法还包括：
将所述可调电阻从最大可调电阻值逐步变为最小可调电阻值，或者从最小可调电阻值逐步变为最大可调电阻值，所述处理电路接收到一系列所述比较结果信号对应的输出电压；
将所述可调电阻的阻值设定为一系列所述输出电压中的最小值对应的电阻值，所述输出电压中的最小值设定为阈值电压。
12.根据权利要求10所述的液面检测方法，其特征在于，所述液面检测方法还包括：
预设所述设定电压，并将所述设定电压写入所述处理电路，其中，所述设定电压为预设电压与所述阈值电压的差值。
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