CN113776618B - 液体体积的自校准装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了液体体积的自校准装置及方法，所述液体体积的自校准装置还包括：第一切换模块用于使待定量液体选择性地连通第三切换模块和第二切换模块，第二切换模块用于使其进口选择性地连通第一U形管和第二U形管；第三切换模块用于使所述阀的进口选择性地连通第一切换模块和标准液体，阀的出口连通所述第二切换模块的进口；所述阀的进口和第三切换模块的出口间管路的体积确定；第一U形管和第二U形管的一端分别连通所述第二切换模块的出口，另一端分别连通差压传感器；第四切换模块用于使检测单元选择性地连通第一U形管和第二U形管；检测单元用于检测所述标准液体中的成分。本发明具有体积计量准确等优点。

Description

液体体积的自校准装置及方法

技术领域

本发明涉及液体体积计量，特别涉及液体体积的自校准装置及方法。

背景技术

对于液体体积的计量，通常采用注射泵直接抽取收集气体样品溶液和气溶胶样品溶液，根据注射泵定值体积参数直接默认收集到的样品体积。但设备驱动液体传输的蠕动泵存在衰减，站房的温度变化导致冷凝效率差异造成气溶胶样品收集量波动，蒸汽转换效率受到环境因素影响，接头部件微漏气导致注射器顶部气泡。这些客观因素直观表现于注射泵抽不满或器件积液，但参与数据计算的参数仍默认为定值，测量结果的准确度受到影响。

申请人采用的体积计量方式为：样品溶液体积检测装置通过测量差压传感器两侧差压进行液体体积计算。优点是可实时计算与显示液体收集情况，可排除气泡等检测干扰。但传感器两侧压力受到室内温度、湿度、振动等因素的影响，当外界环境发生明显变化时需要进行手动液位校准。每次手动校准需要中断采样，不可避免带入人为污染。一般情况下，每次手动校准至少会造成2h的数据中断，严重影响在线类仪表的数据有效率与上传率。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种液体体积的自校准装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

液体体积的自校准装置，所述液体体积的自校准装置包括存储器；所述液体体积的自校准装置还包括：

第一切换模块和第二切换模块，所述第一切换模块用于使待定量液体选择性地连通第三切换模块和第二切换模块，所述第二切换模块用于使其进口选择性地连通第一U形管和第二U形管；

第三切换模块和阀，所述第三切换模块用于使所述阀的进口选择性地连通第一切换模块和标准液体，所述阀的出口连通所述第二切换模块的进口；所述阀的进口和第三切换模块的出口间管路的体积确定；

第一U形管和第二U形管，所述第一U形管和第二U形管的一端分别连通所述第二切换模块的出口，另一端分别连通差压传感器；

第四切换模块，所述第四切换模块用于使检测单元选择性地连通第一U形管和第二U形管；

检测单元，所述检测单元用于检测所述标准液体中的成分。

本发明的另一目的在于提供了液体体积的自校准方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

液体体积的自校准方法，所述液体体积的自校准方法包括以下步骤：

(A1)计量液体依次通过第一切换模块和第三切换模块，混合所述第三切换模块和阀之间的确定体积的标准液体，标准液体中浓度已知的成分在计量液体中含量为零，混合液体穿过所述阀和第二切换模块，进入所述第二切换模块出口选择性连通的U形管内，U形管显示混合液体的体积V_i，i为自然数；

(A2)排出U形管的混合液体进入检测单元，输出混合液体中所述成分的浓度C₂；

(A3)计算单元获得系数的校准值B_i+1＝B_i+V′-V_i，C₁为标准液体中所述成分的浓度，C₂为所述检测单元输出的所述成分的浓度，V₀为所述标准液体的体积；B_i为存储器内存储的函数y_i＝K·x+B_i的系数，y_i为体积，x为U形管显示的体积，K为系数；

(A4)控制器将所述存储器存储的函数y_i+1＝K·x+B_i校准为y_i+1＝K·x+B_i+V′-V_i，并送存储器存储。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.通过检测单元获得混合液体中成分的浓度，如成分为溴化锂，该成分在计量液体中不存在，实现了对液位检测装置进行自校准；

2.液体体积计量实现自校准，测量准确度提高，可减少样品溶液死体积残留对系统误差的影响；

3.氮气等惰性气体提供修正标准液体的传输动力，将标准液体从第一容器输送到管路中(第三切换模块和阀之间)，控制惰性气体压力以控制液体流速，无需提供额外动力；

同时，氮气等惰性气体还可以对标准液体提供保护，避免站房或实验室水溶性气体对溶液的污染，延长溶液保质期。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例1的液体体积的自校准装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例1的液体体积的自校准方法的流程图。

具体实施方式

图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1给出了本发明实施例的液体体积的自校准装置的结构示意图，如图1所示，所述液体体积的自校准装置包括：

存储器，所述存储器内存储函数y_i＝K·x+B_i，y_i为体积，x为U形管显示的体积，K、B_i分别为系数；

第一切换模块和第二切换模块，所述第一切换模块用于使待定量液体选择性地连通第三切换模块和第二切换模块，所述第二切换模块用于使其进口选择性地连通第一U形管和第二U形管；

第三切换模块和阀，所述第三切换模块用于使所述阀的进口选择性地连通第一切换模块和标准液体，所述阀的出口连通所述第二切换模块的进口；所述阀的进口和第三切换模块的出口间管路的体积确定；

第一U形管和第二U形管，所述第一U形管和第二U形管的一端分别连通所述第二切换模块的出口，另一端分别连通差压传感器；

第四切换模块，所述第四切换模块用于使检测单元选择性地连通第一U形管和第二U形管；

检测单元，所述检测单元用于检测所述标准液体中的成分。

为了提供标准液体，进一步地，所述液体体积的自校准装置还包括：

第一容器，所述第一容器容纳标准液体；

气源，所述气源提供惰性气体，并通入所述第一容器内；利用惰性体的压力，将所述第一容器内的标准液体输送到所述管路中。

为了接收废液，进一步地，所述液体体积的自校准装置还包括：

第二容器，所述阀用于使其出口选择性地连通所述第二容器和第三切换模块。

为了将混合液体送检测单元，进一步地，所述液体体积的自校准装置还包括：

泵，所述泵连通所述第四切换模块出口和所述检测单元。

为了自动地实现自校准，进一步地，所述液体体积的自校准装置还包括：

计算单元，所述计算单元用于获得系数的校准值B_i+1＝B_i+V′-V_i，V_i为本次校准中计量液体的U形管显示的体积值，i为自然数；C₁为标准液体中成分的浓度，C₂为所述检测单元输出的所述成分的浓度，V₀为所述管路的体积；B_i为所述存储器内存储的函数y_i＝K·x+B_i的系数，y_i为体积，x为U形管显示的体积，K为系数，

控制器，所述控制器用于将所述存储器存储的函数y_i+1＝K·x+B_i校准为y_i+1＝K·x+B_i+V′-V_i，并送存储器存储。

图2示意性地给出了本发明实施例的液体体积的自校准方法的流程图，如图2所示，所述液体体积的自校准方法包括以下步骤：

(A1)计量液体依次通过第一切换模块和第三切换模块，混合所述第三切换模块和阀之间的确定体积的标准液体，标准液体中浓度已知的成分在计量液体中含量为零，混合液体穿过所述阀和第二切换模块，进入所述第二切换模块出口选择性连通的U形管内，U形管显示混合液体的体积V_i，i为自然数；

(A2)排出U形管的混合液体进入检测单元，输出混合液体中所述成分的浓度C₂；

(A3)计算单元获得系数的校准值B_i+1＝B_i+V′-V_i，C₁为标准液体中所述成分的浓度，C₂为所述检测单元输出的所述成分的浓度，V₀为所述标准液体的体积；B_i为存储器内存储的函数y_i＝K·x+B_i的系数，y_i为体积，x为U形管显示的体积，K为系数；

(A4)控制器将所述存储器存储的函数y_i+1＝K·x+B_i校准为y_i+1＝K·x+B_i+V′-V_i，并送存储器存储。

为了提供标准液体，进一步地，第一容器容纳标准液体，所述第一容器内液体上侧充有惰性气体。

为了接收废液，进一步地，所述阀的进口连通第二容器，所述阀用于使其出口选择性地连通所述第二容器和第三切换模块。

实施例2：

根据本发明实施例1的液体体积自校准装置及方法的应用例。

在该应用例中，如图1所示，第一至第四切换模块以及阀均采用二位三通阀；第一容器连通所述第三切换模块的进口，气源向所述第一容器内充有氮气等惰性气体，第二容器连通所述阀的进口；第二切换模块的二个出口分别连通第一U形管和第二U形管；第四切换模块连通所述第一U形管和第二U形管的底端；注射泵设置在第四切换模块和检测单元之间；检测单元采用阴离子色谱仪和阳离子色谱仪；

计算单元用于获得系数的校准值B_i+1＝B_i+V′-V_i，V_i为本次校准中计量液体的U形管显示的体积值，i为自然数；C₁为标准液体中成分的浓度，C₂为所述检测单元输出的所述成分的浓度，V₀为所述管路的体积；B_i为所述存储器内存储的函数y_i＝K·x+B_i的系数，y_i为体积，x为U形管显示的体积，K为系数；

控制器用于将所述存储器存储的函数y_i+1＝K·x+B_i校准为y_i+1＝K·x+B_i+V′-V_i，并送存储器存储。

如图2所示，本发明实施例的液体体积的自校准方法，也即本发明实施例的液体体积的自校准装置的工作方法，所述液体体积的自校准方法包括以下步骤：

(A1)第三切换模块和阀切换，并提高第一容器内惰性气体的压力，驱动第一容器内的标准液体依次通过第三切换模块和阀，进入第二容器内，使得第三切换模块和阀之间充满确定体积的标准液体；

计量液体依次通过第一切换模块和第三切换模块，混合所述第三切换模块和阀之间的确定体积的标准液体，标准液体中浓度已知的成分在计量液体中含量为零，混合液体穿过所述阀和第二切换模块，进入所述第二切换模块出口选择性连通的U形管内，U形管显示混合液体的体积V_i，i为自然数；

(A2)在注射泵作用下，排出U形管的混合液体进入检测单元，输出混合液体中所述成分的浓度C₂，包括阴离子浓度C₂₁和阳离子浓度C₂₂；

(A3)计算单元获得系数的校准值B_i+1＝B_i+V′-V_i，C₁为标准液体中所述成分的浓度，包括阴离子浓度C₁₁和阳离子浓度C₁₂，V₀为所述标准液体的体积；B_i为存储器内存储的函数y_i＝K·x+B_i的系数，y_i为体积，x为U形管显示的体积，K为系数；

(A4)控制器将所述存储器存储的函数y_i+1＝K·x+B_i校准为y_i+1＝K·x+B_i+V′-V_i，并送存储器存储。

Claims (9)

1.液体体积的自校准装置，所述液体体积的自校准装置包括存储器；其特征在于，所述液体体积的自校准装置还包括：

第一切换模块和第二切换模块，所述第一切换模块用于使待定量液体选择性地连通第三切换模块和第二切换模块，所述第二切换模块用于使其出口选择性地连通第一U形管和第二U形管；

第三切换模块和阀，所述第三切换模块用于使所述阀的进口选择性地连通第一切换模块和标准液体，所述阀的出口连通所述第二切换模块的进口；所述阀的进口和第三切换模块的出口间管路具有体积确定的标准液体，标准液体中浓度已知的成分在待定量液体中含量为零；

第一U形管和第二U形管，所述第一U形管和第二U形管的一端分别连通所述第二切换模块的出口，另一端分别连通差压传感器；

第四切换模块，所述第四切换模块用于使检测单元选择性地连通第一U形管和第二U形管；

检测单元，所述检测单元用于检测所述标准液体中的成分；

计算单元，所述计算单元用于获得系数的校准值，V_i为本次校准中计量液体的U形管显示的体积值，i为自然数；/>，C₁为标准液体中成分的浓度，C₂为所述检测单元输出的所述成分的浓度，V₀为所述管路的体积；B_i为所述存储器内存储的函数/>的系数，y_i为体积，x为U形管显示的体积，K为系数；

控制器，所述控制器用于将所述存储器存储的函数校准为，并送存储器存储。

2.根据权利要求1所述的液体体积的自校准装置，其特征在于，所述液体体积的自校准装置还包括：

第一容器，所述第一容器容纳标准液体；

气源，所述气源提供惰性气体，并通入所述第一容器内。

3.根据权利要求1所述的液体体积的自校准装置，其特征在于，所述液体体积的自校准装置还包括：

第二容器，所述阀用于使其出口选择性地连通所述第二容器和第二切换模块。

4.根据权利要求1所述的液体体积的自校准装置，其特征在于，所述液体体积的自校准装置还包括：

泵，所述泵连通所述第四切换模块出口和所述检测单元。

5.根据权利要求1所述的液体体积的自校准装置，其特征在于，所述检测单元包括阳离子色谱仪和阴离子色谱仪。

6.根据权利要求1所述的液体体积的自校准装置，其特征在于，第一切换模块、第二切换模块和第三切换模块采用二位三通阀。

7.根据权利要求1所述的液体体积的自校准装置的液体体积的自校准方法，所述液体体积的自校准方法包括以下步骤：

（A1）计量液体依次通过第一切换模块和第三切换模块，混合所述第三切换模块和阀之间的确定体积的标准液体，标准液体中浓度已知的成分在计量液体中含量为零，混合液体穿过所述阀和第二切换模块，进入所述第二切换模块出口选择性连通的U形管内，U形管显示混合液体的体积V_i，i为自然数；

（A2）排出U形管的混合液体进入检测单元，输出混合液体中所述成分的浓度；

（A3）计算单元获得系数的校准值，/>，C₁为标准液体中所述成分的浓度，C₂为所述检测单元输出的所述成分的浓度，V₀为所述标准液体的体积；B_i为存储器内存储的函数/>的系数，y_i为体积，x为U形管显示的体积，K为系数；

（A4）控制器将所述存储器存储的函数校准为，并送存储器存储。

8.根据权利要求7所述的液体体积的自校准方法，其特征在于，第一容器容纳标准液体，所述第一容器内液体上侧充有惰性气体。

9.根据权利要求7所述的液体体积的自校准方法，其特征在于，所述阀的进口连通第二容器，所述阀用于使其出口选择性地连通所述第二容器和第二切换模块。