CN112798076A - 一种多通道电容探测方法、系统、存储介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多通道电容探测方法、系统、存储介质及设备，包括将探测周期平均拆分为若干个探测时间段，控制器控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号，各通道探针分别接收所在通道的脉冲信号，并将其转化为脉冲的周期变化，比较器接收各通道脉冲的周期变化并输送到各通道计数器，计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号，控制器接收各通道的电平信号，并计算各通道产生的脉冲信号总时间，当该时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号。本发明采用分时探测，即多个通道分时接收脉冲信号进行探测，避免各通道之间脉冲耦合干扰，实现准确的对各通道的液面进行探测。
Description
技术领域
本发明涉及体外诊断医疗器械技术领域，特别是涉及一种多通道电容探测方法、系统、存储介质及设备。
背景技术
在自动化体外诊断医疗设备领域中，常通过加样针抽取样本和各种试剂进行反应，在加样针吸取液体时，不能进入液面过深，以减少交叉污染，这就需要加样针能够进行液面探测，当加样针接触到液面时控制加样针停止继续下降。
目前，常用的液面探测原理主要有两类，一类是气压探测，一类是电容探测。气压探测的原理是在探测过程中产生压力，其加样通道中设有活塞，通过活塞的运动制造变化的气压环境，当碰到液体后气压值突变，从而判断是否探测到液面。由于气压探测过程中活塞必须保持运动，造成气压探测的缺点主要有两个方面，一是在加样针中有液体的情况下气压探测不能够使用，二是探测到液体后需要让活塞泵归位，易产生气泡。电容探测的原理是通过生产振荡信号，采样计算振荡信号的周期变化判断是否探测到液体，这个周期易受探针周围电容值的影响，探针周围如果靠近导体就会影响电容值。
多通道的电容探测过程中，各通道的间距在10mm以内就非常容易遭受到干扰，当探测电容变化很小的液体时，液体变化的电容值可能还没有周围环境带来的变化值大，就很容易产生误探测或探测不到的情况，影响实际探测效果。目前，行业中通常采用两种方式解决这个问题，一是通过拉开各通道之间的间距，二是采用单通道探测，然而这两种方法都不理想，需要花费更多的探测时间或需要软件设计繁杂的运动动作。
因此，还需要对多通道电容探测的方法及系统进行开发研究，以降低多通道之间的电容干扰，实现灵敏准确的对各通道的液面进行探测。
发明内容
基于此，有必要提供一种多通道电容探测方法、系统、存储介质及设备，降低多通道之间的电容干扰，实现准确的对各通道的液面进行探测。
为实现上述目的，本发明提供了一种多通道电容探测方法，采取以下技术方案：一种多通道电容探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将探测周期平均拆分为若干个探测时间段，各通道分别选择一探测时间段进行探测；
控制器控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号；
各通道探针分别接收所在通道的脉冲信号；
各通道探针探测到电容值变化并将其转化为脉冲的周期变化；
各通道比较器接收各通道脉冲的周期变化并输送到各通道计数器；
各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号；
控制器接收各通道的电平信号，并计算各通道产生的脉冲信号总时间；
当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号。
在一个实施例中，所述探测周期设定为T，所述探测时间段共有n段，分别为T/n、2T/n、3T/n、4T/n…，在一个探测周期T内，第一通道在T/n探测时间段进行探测，第二通道在2T/n探测时间段进行探测，第三通道在3T/n探测时间段进行探测，第四通道在4T/n探测时间段进行探测，并以此类推，一个探测周期结束后自动进行下一个探测周期，循环探测。
在一个实施例中，当通道数目为四个通道时，所述探测周期T平均划分为四个探测时间段，第一通道在T/4探测时间段进行探测，第二通道在2T/4探测时间段进行探测，第三通道在3T/4探测时间段进行探测，第四通道在4T/4探测时间段进行探测，探测周期T为2-6ms。
在一个实施例中，当通道数目为八个通道时，所述探测周期T平均划分为四个探测时间段，第一通道及第五通道在T/4探测时间段进行探测，第二通道及第六通道在2T/4探测时间段进行探测，第三通道及第七通道在3T/4探测时间段进行探测，第四通道及第八通道在4T/4探测时间段进行探测,探测周期T为4ms。
在一个实施例中，所述各通道探针探测到电容值变化并将其转化为脉冲的周期变化步骤及控制器计算各通道产生的脉冲信号总时间的步骤中,所依据的公式均为T＝RC(C为电容值，R为电阻常数),所述脉冲的周期变化与所述电容值变化成正比。
在一个实施例中，所述各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号步骤中，所述设定数量为16，即各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化累积到16个周期后，产生各通道的电平信号。
在一个实施例中，还包括当某通道脉冲信号总时间未超过阈值时，该通道继续进行探测，直到该通道脉冲信号总时间超过阈值时停止。
本发明还提供了一种多通道电容探测系统，其特征在于，包括：
控制器，用于控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号，并接收各通道的电平信号，计算各通道产生的脉冲信号总时间，当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号；
多个通道探测模块，每个通道探测模块中均包括探针、脉冲发生器、比较器、计数器，所述各通道探针在控制器的控制下，分别向下运动对液面进行探测；
所述脉冲发生器，用于对该通道探针产生脉冲信号；
所述比较器，用于接收到脉冲的周期变化后，对无效信号进行过滤，并将过滤后的信号输送至计数器；
所述计数器，用于对脉冲的周期变化进行计数，当计数到设定数量后，产生电平信号。
在一个实施例中，所述控制器包括时钟设定单元，用于设定探测周期，并将探测周期平均拆分为若干探测时间段。
在一个实施例中，所述控制器还包括控制脉冲发生器单元，用于控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号。
在一个实施例中，所述控制器还包括接收计算单元，用于接收各通道的电平信号并计算各通道产生的脉冲信号总时间。
在一个实施例中，所述控制器还包括判断单元，用于判断各通道脉冲信号总时间是否超过阈值。
在一个实施例中，所述控制器还包括控制指示信号单元，用于当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，输出该通道接触液面指示信号，并控制该通道探针不继续向下运动。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
将探测周期平均拆分为若干个探测时间段，各通道分别选择一探测时间段进行探测；
控制器控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号；
各通道探针分别接收所在通道的脉冲信号；
各通道探针探测到电容值变化并将其转化为脉冲的周期变化；
各通道比较器接收各通道脉冲的周期变化并输送到各通道计数器；
各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号；
控制器接收各通道的电平信号，并计算各通道产生的脉冲信号总时间；
当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号。
本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
将探测周期平均拆分为若干个探测时间段，各通道分别选择一探测时间段进行探测；
控制器控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号；
各通道探针分别接收所在通道的脉冲信号；
各通道探针探测到电容值变化并将其转化为脉冲的周期变化；
各通道比较器接收各通道脉冲的周期变化并输送到各通道计数器；
各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号；
控制器接收各通道的电平信号，并计算各通道产生的脉冲信号总时间；
当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，一种多通道电容探测方法、系统、存储介质及设备，包括将探测周期平均拆分为若干个探测时间段，控制器控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号；各通道探针分别接收所在通道的脉冲信号；各通道探针探测到电容值变化并将其转化为脉冲的周期变化；各通道比较器接收各通道脉冲的周期变化并输送到各通道计数器；各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号；控制器接收各通道的电平信号，并计算各通道产生的脉冲信号总时间；当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号。本发明采用分时探测，即多个通道分时接收脉冲信号进行探测，避免各通道之间脉冲耦合干扰，实现准确的对各通道的液面进行探测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为其中一个实施例的多通道电容探测方法的流程图；
图2为另一个实施例的多通道电容探测方法的流程图；
图3为当通道数目为八个时的各通道探测时间段的示意图；
图4为多通道中每一个通道探测模块的结构示意图；
图5为一个实施例中控制器的结构框图；
图6为一个实施例中电容值由小到大变化示意图；
图7为一个实施例中探测液体前实际测量波形图；
图8为一个实施例中探测液体后实际测量波形图；
图9为一个实施例中通道探测模块的电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在自动化体外诊断医疗设备领域中，常通过多通道加样针抽取试剂条内各容纳腔中的样本或试剂进行反应，各通道间距10mm以内的电容探测非常容易受到周围环境的干扰，然而实际情况中，两个加样通道的最近距离可能只有2mm，当探测小容器里的小液量时，液体变化的电容值可能还没有周围环境带来的变化值大，就很容易产生误探测或探测不到的情况，影响实际探测效果，进而影响诊断结果。为避免多通道探测电容信号干扰问题，实现快速、准确地探测不同容器中的液面，非常有必要对现有技术进行进一步改进。
如图1所示，本发明一实施例的多通道电容探测方法，包括以下步骤：S01将探测周期平均拆分为若干个探测时间段，各通道分别选择一探测时间段进行探测；S02控制器控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号；S03各通道探针分别接收所在通道的脉冲信号；S04各通道探针探测到电容值变化并将其转化为脉冲的周期变化；S05各通道比较器接收各通道脉冲的周期变化并输送到各通道计数器；S06各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号；S07控制器接收各通道的电平信号，并计算各通道产生的脉冲信号总时间；S08当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号。
该方法采用分时探测，将探测周期平均拆分为若干个探测时间段，各通道分别选择一探测时间段进行探测,即多个通道分时接收脉冲信号进行探测。电容探测实际上是通过判断加样针与探测液面之间的电容与加样针在空气电容值的增量来实现探测到液面的，多针同时探测由于针尖距离比较小，会增加探测的初始基准值，而通过分时探测的方法避免各通道之间脉冲耦合干扰，当各通道间距很小或探测小容器里的小液量时，也能实现准确的对各通道的液面进行探测。
具体的，如图2所示，在另一实施例中，所述探测周期设定为T，所述探测时间段共有n段，分别为T/n、2T/n、3T/n、4T/n…，在一个探测周期T内，第一通道在T/n探测时间段进行探测，第二通道在2T/n探测时间段进行探测，第三通道在3T/n探测时间段进行探测，第四通道在4T/n探测时间段进行探测，并以此类推，一个探测周期结束后自动进行下一个探测周期，循环探测。各通道根据各自通道号选择探测时间段，分时进行探测，有效避免各通道信号干扰问题。
更具体的，在一实施例中，当通道数目为四个通道时，所述探测周期T平均划分为四个探测时间段，第一通道在T/4探测时间段进行探测，第二通道在2T/4探测时间段进行探测，第三通道在3T/4探测时间段进行探测，第四通道在4T/4探测时间段进行探测，探测周期T为2-6ms。当探测周期设置为4ms时，四个探测通道的每个通道探测时间是1ms，第一通道在0-1ms进行探测，第二通道在1-2ms进行探测，第三通道在2-3ms进行探测，第四通道在3-4ms进行探测。探测周期T可设定为2-6ms，优选为4ms，探测周期T设定过大会降低连续探测精度。
更具体的，如图3所示，在另一实施例中，当通道数目为八个通道时，探测周期T平均划分为四个探测时间段，第一通道及第五通道在T/4探测时间段进行探测，第二通道及第六通道在2T/4探测时间段进行探测，第三通道及第七通道在3T/4探测时间段进行探测，第四通道及第八通道在4T/4探测时间段进行探测,探测周期T为4ms。该实施例中的探测周期可以设置成4ms，探测周期平均划分为1ms、2ms、3ms及4ms探测时间段，第一通道和第五通道在0-1ms进行探测，第二通道和第六通道在1-2ms进行探测，第三通道和第七通道在2-3ms进行探测，第四通道和第八通道在3-4ms进行探测。同时探测的通道中间都隔了3个通道，最小的物理间距可以达到20mm，且两个通道之前有其他通道可以起到屏蔽作用，因此同时间段的通道之间的电容信号耦合的干扰可以忽略，从而能够避免通道之间的干扰耦合，实现多通道准确探测，并且每个探测时间段均有两个通道同时进行探测，可以在避免耦合干扰的情况下，缩短探测时间，大大提高探测效率。
如图4所示，多通道中每一个通道电容探测的原理为，控制器控制脉冲发生器产生脉冲信号，探针探测到电容值变化并将其转化为脉冲的周期变化，所依据的公式为T＝RC(C为电容值，R为电阻常数)，比较器接收变化的脉冲的周期变化并输送到计数器，计数器计数脉冲的周期变化到设定数量后，产生电平信号，控制器接收电平信号，并计算产生的目标数量脉冲信号的总时间，所依据的公式为T＝RC(C为电容值，R为电阻常数)，计算产生的目标数量脉冲信号的总时间，当目标数量脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出接触液面指示信号，其电路连接关系如图9所示。如图5所示，所述脉冲的周期变化与所述电容值变化成正比，电容值较小则其脉冲周期较小，电容值较大则其脉冲周期较大。
具体的，在一实施例中，所述各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号步骤中，所述设定数量为16，即各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化累积到16个周期后，产生各通道的电平信号，如图7所示。当探测到液面时，脉冲的周期变化如图8所示。
在一实施例中，如图2所示，该多通道电容探测方法还包括以下步骤：当某通道脉冲信号总时间未超过阈值时，该通道继续进行探测，直到该通道脉冲信号总时间超过阈值时停止。
在其中一实施例中，一种多通道电容探测系统，包括：控制器，用于控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号，并接收各通道的电平信号，计算各通道产生的脉冲信号总时间，当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号；多个通道探测模块，每个通道探测模块中均包括探针、脉冲发生器、比较器、计数器，所述各通道探针在控制器的控制下，分别向下运动对液面进行探测；所述脉冲发生器，用于对该通道探针产生脉冲信号；所述比较器，用于接收到脉冲的周期变化后，对无效信号进行过滤，并将过滤后的信号输送至计数器；所述计数器，用于对脉冲的周期变化进行计数，当计数到设定数量后，产生电平信号。
如图5所示，在其中一实施例中，控制器包括时钟设定单元，用于设定探测周期，并将探测周期平均拆分为若干探测时间段；所述控制器还包括控制脉冲发生器单元，用于控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号；所述控制器还包括接收计算单元，用于接收各通道的电平信号并计算各通道产生的脉冲信号总时间；所述控制器还包括判断单元，用于判断各通道脉冲信号总时间是否超过阈值；所述控制器还包括控制指示信号单元，用于当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，输出该通道接触液面指示信号，并控制该通道探针不继续向下运动。
在其中一实施例中，一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：将探测周期平均拆分为若干个探测时间段，各通道分别选择一探测时间段进行探测；控制器控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号；各通道探针分别接收所在通道的脉冲信号；各通道探针探测到电容值变化并将其转化为脉冲的周期变化；各通道比较器接收各通道脉冲的周期变化并输送到各通道计数器；各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号；控制器接收各通道的电平信号，并计算各通道产生的脉冲信号总时间；当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号。
在其中一实施例中，一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：将探测周期平均拆分为若干个探测时间段，各通道分别选择一探测时间段进行探测；控制器控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号；各通道探针分别接收所在通道的脉冲信号；各通道探针探测到电容值变化并将其转化为脉冲的周期变化；各通道比较器接收各通道脉冲的周期变化并输送到各通道计数器；各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号；控制器接收各通道的电平信号，并计算各通道产生的脉冲信号总时间；当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，一种多通道电容探测方法、系统、存储介质及设备，包括将探测周期平均拆分为若干个探测时间段，控制器控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号；各通道探针分别接收所在通道的脉冲信号；各通道探针探测到电容值变化并将其转化为脉冲的周期变化；各通道比较器接收各通道脉冲的周期变化并输送到各通道计数器；各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号；控制器接收各通道的电平信号，并计算各通道产生的脉冲信号总时间；当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号。本发明采用分时探测，即多个通道分时接收脉冲信号进行探测，避免各通道之间脉冲耦合干扰，实现准确的对各通道的液面进行探测。
上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于上述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种多通道电容探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将探测周期平均拆分为若干个探测时间段，各通道分别选择一探测时间段进行探测；
控制器控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号；
各通道探针分别接收所在通道的脉冲信号；
各通道探针探测到电容值变化并将其转化为脉冲的周期变化；
各通道比较器接收各通道脉冲的周期变化并输送到各通道计数器；
各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号；
控制器接收各通道的电平信号，并计算各通道产生的脉冲信号总时间；
当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号。
2.根据权利要求1所述的多通道电容探测方法，其特征在于，所述探测周期设定为T，所述探测时间段共有n段，分别为T/n、2T/n、3T/n、4T/n…，在一个探测周期T内，第一通道在T/n探测时间段进行探测，第二通道在2T/n探测时间段进行探测，第三通道在3T/n探测时间段进行探测，第四通道在4T/n探测时间段进行探测，并以此类推，一个探测周期结束后自动进行下一个探测周期，循环探测。
3.根据权利要求2所述的多通道电容探测方法，其特征在于，当通道数目为四个通道时，所述探测周期T平均划分为四个探测时间段，第一通道在T/4探测时间段进行探测，第二通道在2T/4探测时间段进行探测，第三通道在3T/4探测时间段进行探测，第四通道在4T/4探测时间段进行探测，探测周期T为2-6ms。
4.根据权利要求2所述的多通道电容探测方法，其特征在于，当通道数目为八个通道时，所述探测周期T平均划分为四个探测时间段，第一通道及第五通道在T/4探测时间段进行探测，第二通道及第六通道在2T/4探测时间段进行探测，第三通道及第七通道在3T/4探测时间段进行探测，第四通道及第八通道在4T/4探测时间段进行探测,探测周期T为4ms。
5.根据权利要求1所述的多通道电容探测方法，其特征在于，所述各通道探针探测到电容值变化并将其转化为脉冲的周期变化步骤及控制器计算各通道产生的脉冲信号总时间的步骤中,所依据的公式均为T＝RC(C为电容值，R为电阻常数),所述脉冲的周期变化与所述电容值变化成正比。
6.根据权利要求1所述的多通道电容探测方法，其特征在于，所述各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化到设定数量后，产生各通道的电平信号步骤中，所述设定数量为16，即各通道计数器分别计数各通道脉冲的周期变化累积到16个周期后，产生各通道的电平信号。
7.根据权利要求1所述的多通道电容探测方法，其特征在于，还包括当某通道脉冲信号总时间未超过阈值时，该通道继续进行探测，直到该通道脉冲信号总时间超过阈值时停止。
8.一种多通道电容探测系统，其特征在于，包括：
控制器，用于控制各通道脉冲发生器在各探测时间段产生脉冲信号，并接收各通道的电平信号，计算各通道产生的脉冲信号总时间，当某通道脉冲信号总时间超过阈值时，控制器输出该通道接触液面指示信号；
多个通道探测模块，每个通道探测模块中均包括探针、脉冲发生器、比较器、计数器，所述各通道探针在控制器的控制下，分别向下运动对液面进行探测；
所述脉冲发生器，用于对该通道探针产生脉冲信号；
所述比较器，用于接收到脉冲的周期变化后，对无效信号进行过滤，并将过滤后的信号输送至计数器；
所述计数器，用于对脉冲的周期变化进行计数，当计数到设定数量后，产生电平信号。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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| CN202011562445.0A CN112798076A (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 一种多通道电容探测方法、系统、存储介质及设备 |
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