CN114295179A - 一种抗静电的液位检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗静电的液位检测系统，液位检测系统用于检测试管内液体样本的液面位置，使探针针尖接触液体表面后，在液面下方设定位置停止运动并吸取液体，防止探针针尖进入试管过深导致探针无法清洗干净而引起待测物之间交叉感染。液位检测系统包括液位检测板、主控板和探针，所述液位检测板包括信号处理电路，信号处理电路包括处理器U4，处理器U4内设有脉冲识别模块，脉冲识别模块识别检测到的电压信号是否符合正常样本电压信号的变化，防止因静电原因，系统误判液面位置，使探针提前停止运动造成探针空吸样本的现象。

Description

一种抗静电的液位检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于液位检测技术领域，具体涉及一种抗静电的液位检测系统及检测方法。

背景技术

在体外诊断设备的吸液过程中，探针下降过深或到试管底部才开始吸取液体，会使探针大面积接触液体样本，导致探针不易清洗干净，造成不同样本间的交叉污染，在体外诊断设备(例如生化分析设备、化学发光分析设备、凝血分析设备或需要自助取样的设备)对样本液面位置的检测，市面上的液面检测方法一般有电阻式检测、电容式检测和超声波检测，电阻式检测具有灵敏度低，采样针需要两个电极，一个用于接地，另一个用于探测液面，工作时测量2个电极间的电阻，具有制作要求度高，要求试管开口面积大的缺点；电容式检测具有体积较小，灵敏度高的优点，但容易受到干扰；超声波检测精度较高、安装方便但成本高。

目前塑料材质(常见PET材质)的试管在临床实验室越来越大规模使用，此类试管和低电导率液体样本在干燥环境下离心后易产生静电，所以急需一种抗静电的液位检测系统来检测液体的液面位置，准确检测样本液面位置，避免系统因静电原因产生误判，造成探针空吸液体的现象。传统电容式传感器检测液面的系统，为了防止试管携带静电的干扰，在样品管传送轨道侧面或者样品盘侧面安装静电刷，静电刷只能接触到试管外侧，无法抵抗离心机离心后试管内的静电对液位检测系统的影响。同时，旋转式样品盘外侧的静电刷只能接触到样品盘外侧的样品管，无法消除样品盘内侧的样品试管携带的静电。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗静电的液位检测系统及检测方法，其目的是解决现有技术中传统电容式传感器检测液面的系统，为了防止试管携带静电的干扰，在样品管传送轨道侧面或者样品盘侧面安装静电刷，静电刷只能接触到试管外侧，无法抵抗离心机离心后试管内的静电对液位检测系统的影响。同时，旋转式样品盘外侧的静电刷只能接触到样品盘外侧的样品管，无法消除样品盘内侧的样品试管携带的静电的问题。

本发明采取以下技术方案实现：

一种抗静电的液位检测系统，包括液位检测板、主控板和探针，所述液位检测板用于检测并输出探针针尖探测到液面时的液位信号；所述液位检测板包括：

振荡与探针连接电路，用于连接探针、以及产生振荡信号，根据探针接触液面产生的电容变化值调制振荡信号，将调制后的振荡信号输出到带通滤波电路中；

带通滤波电路，用于滤除振荡信号中的干扰信号，并将滤波后的振荡信号输出到精密全波整流滤波电路；

精密全波整流滤波电路，用于对振荡信号进行精密整流得到直流信号，并将直流信号输出到电压保持和差分放大电路；

电压保持和差分放大电路，用于检测并放大由直流信号变化产生的电压信号，并将电压信号输出到低通滤波及反相电路；

低通滤波及反相电路，用于再次滤除电压信号上残留的振荡信号和干扰信号，并防止反向信号输出到信号处理电路；

信号处理电路，用于接收电压信号，根据电压信号判断探针针尖与液面的距离，并输出探针针尖与液面接触时的液位信号至主控板；

所述主控板用于接收液位信号并控制探针深入液面之下至设定距离吸取液体。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述振荡与探针连接电路包括振荡电路和探针连接电路，所述探针连接电路包括电阻R4、电阻R6、电压跟随器一、电容C3，所述电阻R4的一端与探针连接，所述振荡电路的输出端与电阻R6连接，所述电阻R4的另一端、电阻R6的输出端以及电容C3的输入端与电压跟随器一的同相输入端连接，所述电压跟随器一的输出端与带通滤波电路连接。

进一步地，所述带通滤波电路包括电阻R8、低通滤波器一、电容C8、以及高通滤波器，所述电阻R8的输入端与电压跟随器一的输出端连接，所述电阻R8的输出端与低通滤波器一的反相输入端连接，所述低通滤波器一的输出端与电容C8的输入端连接，所述电容C8的输出端与高通滤波器的反相输入端连接，所述高通滤波器的输出端与精密全波整流滤波电路的反相输入端连接。

进一步地，所述精密全波整流滤波电路包括精密全波整流电路和滤波电路，所述精密全波整流电路的输出端与滤波电路的输入端连接，所述滤波电路包括电阻R17和电容C31，所述电阻R17的输入端与精密全波整流电路连接，所述电阻R17的输出端与电容C31的输入端连接，所述电容C31的输出端接地，所述电阻R17的输出端与电压保持和差分放大电路的输入端连接。

进一步地，所述电压保持和差分放大电路包括电阻R19、差分放大电路、电阻R16、模拟开关电路、电压保持电路、电阻R20、电阻R22，所述电阻R19的输入端与电阻R17的输出端连接，所述电阻R19的输出端与差分放大电路的同相输入端连接，所述电阻R16的输入端与电阻R17的输出端连接，所述模拟开关电路的输入端分别与电阻R16的输出端、主控板连接，所述模拟开关电路的输出端与电压保持电路的输入端连接，所述电压保持电路的输出端与电阻R22输入端连接，所述电阻R22的输出端与差分放大电路的反相输入端连接，所述差分放大电路的输出端与低通滤波及反相电路连接。

进一步地，所述电压保持电路包括电阻R18、电压跟随器二和电容C13，所述电阻R18的输入端与模拟开关电路的输出端连接，所述电压跟随器二的同相输入端与电阻R18的输出端连接，所述电容C13的输入端与模拟开关电路的输出端连接，所述电容C13的输出端接地。

进一步地，所述低通滤波及反相电路包括电阻R35、低通滤波器二、二极管D4、电阻R33、电压跟随器三、电容C29、电阻R32，所述电阻R35的输入端与差分放大电路的输出端连接，所述电阻R35的输出端与低通滤波器二的反相输入端连接，所述低通滤波器二的输出端与二极管D4的输入端连接，所述二极管D4的输出端与电阻R33的输入端连接，所述电容C29和电阻R32并联且电容C29的输入端与电阻R33的输出端连接，所述电压跟随器三的同相输入端与电阻R33的输出端连接，所述电压跟随器三的输出端与信号处理电路的输入端连接。

进一步地，所述信号处理电路包括电阻R31、处理器U4、电阻R26、电阻R27、电容C21、电容C20，所述电阻R31的输入端与电压跟随器三的输出端连接，所述电阻R31的输出端与处理器U4的输入端连接，所述电阻R26的输出端与主控板连接，探针针尖探测到液面时，处理器U4经电阻R27输出液位有效信号，所述电容C20的输入端与电阻R31的输出端连接，所述电容C21的输入端与处理器U4的输出端连接。

一种抗静电的液位检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1：获取振荡电路产生的振荡信号；

步骤S2：采集探针针尖向液体样本移动过程中的电容变化值，并利用电容变化值对振荡信号进行调制；

步骤S3：对调制后的振荡信号依次进行滤波、整流，并生成同步于电容变化值的直流信号；

步骤S4：实时监控探针移动过程中直流信号的波动变化，获取由于直流信号的波动变化产生的电压信号；

步骤S5：滤除电压信号中残留的振荡信号和干扰信号；

步骤S6：将滤除后的电压信号的变化范围与设定阈值进行比较，若电压信号的变化范围不满足设定阈值，则返回步骤S2；若电压信号的变化范围满足设定阈值，则判断探针针尖接触到液体样本的液面，则进入步骤S7；

步骤S7：控制探针针尖继续向下移动设定距离，并进行吸液。

本发明的有益效果：

本发明一种抗静电的液位检测系统，

通过系统确定液体样本的液面位置，使探针针尖接触液面位置后，在液面下方设定距离位置停止运动，吸取液体样本，防止探针针尖进入试管过深，使探针吸样后大面积接触到样本，导致探针无法清洗干净，引起待测物之间交叉感染的现象。采集探针移动过程中的电容变化值，利用各个电路的布局设计对电容变化值进行处理，根据电容值的变化判断探针针尖是否接触到液面，大大降低了试管静电对检测结果的干扰，避免了系统误判液面位置而使探针停止下降过早出现空吸液体样本的现象。

附图说明

图1是本发明的液位检测板结构框图示意图；

图2是本发明的振荡与探针连接电路结构框图示意图；

图3是本发明的电压保持和差分放大电路结构框图示意图；

图4是本发明的低通滤波及反相电路结构框图示意图；

图5是本发明的信号处理电路结构示意图；

图6是本发明的静电干扰情况下处理器接收的信号变化波形图；

图7是本发明的无静电干扰情况下处理器接收的信号变化波形图；

图8是本发明的脉冲识别模块流程图；

图9是本发明的探针与注射器之间的管路图。

附图标记为：

1-振荡与探针连接电路、11-电压跟随器一、12-振荡电路、2-带通滤波电路、21-低通滤波器一、22-高通滤波器、3-精密全波整流滤波电路、31-精密全波整流电路、32-滤波电路、4-电压保持和差分放大电路、41-差分放大电路、42-模拟开关电路、43-电压跟随器二、5-低通滤波及反相电路、51-低通滤波器二、52-电压跟随器三、6-信号处理电路、7-探针、8-注射器、9-电磁阀。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图于具体实施例对本发明作进一步详细描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

第一实施例

本发明实施例提供的一种抗静电的液位检测系统，一种抗静电的液位检测系统，包括：液位检测板、主控板和探针7，探针针尖探测到液面时，液位检测板上的液位有效信号LQ_OUT输出低电平，主控板接收到低电平信号后，主控板控制探针7在液面下方设定距离的位置停止运动，使探针7开始吸液。

如图1所示，图1是液位检测板的结构框图，液位检测板包括：振荡与探针连接电路1、带通滤波电路2、精密全波整流滤波电路3、电压保持和差分放大电路4、低通滤波及反相电路5和信号处理电路6。振荡与探针连接电路1用于连接探针7和产生幅度受Cs电容值调制的振荡信号，使调制后的振荡信号输出到带通滤波电路2中。带通滤波电路2用于滤除30kHz～36kHz频率以外的信号，使调制后的信号输出到精密全波整流滤波电路3。精密全波整流滤波电路3用于精密整流且产生同步于Cs容值的直流信号到电压保持和差分放大电路4中。电压保持和差分放大电路4用于将电压信号处理后再输出到低通滤波及反相电路5。低通滤波及反相电路5用于进一步滤除残留的振荡信号和干扰信号并防止反向信号输出到信号处理电路6。

如图1和图2所示，振荡与探针连接电路1包括：振荡电路12和探针连接电路。探针连接电路包括电阻R4、电阻R6、电压跟随器一11、电容C3，电阻R4的一端与探针连接，振荡电路12的输出端与电阻R6输入端连接，电阻R4的另一端、电阻R6的输出端以及电容C3的输入端与电压跟随器一11的同相输入端连接，电压跟随器一11的输出端与带通滤波电路2连接。

具体而言：振荡电路12内采用RC选频网络构成，产生频率约为33kHz的振荡信号，振荡电路12内的运算放大器输出端通过电阻R6与电压跟随器一11中运算放大器的同相输入端连接，电压跟随器一11中运算放大器的同相输入端还连接有电容C3后接地，电阻R6和电容C3构成低通滤波电路，低通滤波电路用于滤除探针7和连接线引入的高频干扰，电阻R6用于将振荡电路12与探针7隔离以保证振荡器振荡频率的稳定。电压跟随器一11用于隔离探针7对后级电路的影响。探针连接电路用于将探针7连接于电路中，电压跟随器一11中运算放大器的同相输入端连接电阻R4后与探针7的中间吸管相连，探针7的外壳接地，仪器外壳等部件也接地，则探针吸管与地之间相当于构成介质为空气的电容Cs。当探针针尖接触到液面时，液面将作为电容Cs的一个极板，其面积远大于针尖面积，此时的电容Cs电容值相比于探针针尖未接触到液面时的电容Cs电容值会突然增大，导致输入到电压跟随器一11中运算放大器的同相输入端的振荡信号幅度突然变小。

如图9所示，探针7还通过管路连接注射器8，注射器8用于抽取液体样本，注射器8一侧还通过管路连接电磁阀9，电磁阀9处于断开状态，当注射器8清洗时，电磁阀9打开，水经电磁阀9进入注射器8内，清洗注射器8。

如图1所示，带通滤波电路2包括电阻R8、低通滤波器一、电容C8、以及高通滤波器，所述电阻R8的输入端与电压跟随器一的输出端连接，所述电阻R8的输出端与低通滤波器一的反相输入端连接，所述低通滤波器一的输出端与电容C8的输入端连接，所述电容C8的输出端与高通滤波器的反相输入端连接，所述高通滤波器的输出端与精密全波整流滤波电路的反相输入端连接。可以理解为：电压跟随器一11输出的振荡信号经电阻R8到低通滤波器一21内，低通滤波器一21用于滤除频率高于36kHz的信号，容许频率为36kHz以下的信号经电容C8到高通滤波器22内。高通滤波器22用于滤除频率低于30kHz的信号，容许频率为30kHz以上的信号通过，经过低通滤波器一21和高通滤波器22后滤除30kHz～36kHz频率以外的信号，输出到精密全波整流滤波电路3。

如图1所示，精密全波整流滤波电路3包括精密全波整流电路31和滤波电路32，信号从高通滤波器22输出到精密全波整流电路31，精密全波整流电路31用于精密的整流，将交流信号整流为直流信号。精密全波整流电路31的输出端与滤波电路32的输入端连接，滤波电路32包括电阻R17和电容C31，滤波电路32用于滤除振荡信号和高频干扰信号，电容C31上的电压受电容Cs电容值调制。电阻R17的输入端与精密全波整流电路31的输出端连接，电阻R17的输出端与电容C31的输入端连接，电容C31的输出端接地，电阻R17的输出端与电压保持和差分放大电路4的同相输入端连接。可以理解为：精密全波整流电路31由两个运算放大器和外围电阻组成，经带通滤波电路输出的信号到第一个运算放大器的反相输入端，第一个运算放大器的输出端连接第二个运算放大器的反相输入端，第二个运算放大器的输出端连接电阻R17。

如图3所示，图3是电压保持和差分放大电路4的结构框图，电压保持和差分放大电路4包括电阻R19、差分放大电路、电阻R16、模拟开关电路42、电压保持电路、电阻R20、电阻R22，电阻R19的输入端与电阻R17的输出端连接，电阻R19的输出端与差分放大电路的同相输入端连接，电阻R16的输入端与电阻R17的输出端连接，模拟开关电路42的输入端分别与电阻R16的输出端、主控板连接，模拟开关电路42的输出端与电压保持电路的同相输入端连接，电压保持电路的输出端与电阻R22输入端连接，电阻R22的输出端与差分放大电路41的反相输入端连接，差分放大电路41的输出端与低通滤波及反相电路5连接。电压保持电路包括电阻R18、电压跟随器二43和电容C13，电阻R18的输入端与模拟开关电路42的输出端连接，电压跟随器二43的同相输入端与电阻R18的输出端连接，电容C13的输入端与模拟开关电路42的输出端连接，电容C13的输出端接地。可以理解为：滤波电路32输出的直流电压信号经过电阻R16输入到模拟开关电路42的输入端，主控板控制信号DT_CTR连接模拟开关电路42的控制输入端，模拟开关电路42的输出端经过电阻R18到电压跟随器二43中运算放大器的同相输入端。模拟开关电路42的输出端还连接有电容C13后接地。在模拟开关电路42断开时电容C13上的电压信号保持不变。经滤波电路32输出的直流电压信号还经电阻R19到差分放大电路41的同相输入端，电压保持电路的输出端经过电阻R22连接差分放大电路41中运算放大器的反相输入端。

当探针7未探测液面时，主控板的控制信号DT_CTR控制模拟开关电路42导通，精密全波整流滤波电路3上直流信号分别经过电阻R16和电阻R19到模拟开关电路42的输入端和差分放大电路41中运算放大器的同相输入端，此时差分放大电路41中运算放大器的同相和反相输入端电压相等，输出为0V；当探针7向下移动探测液面时，主控板的控制信号DT_CTR控制模拟开关电路42断开，电容C13上保持不变的电压经过电压跟随器二43，再通过电阻R22将保持不变的电压加到差分放大电路41中运算放大器的反相输入端。当探针针尖接触液面时，电容Cs电容值会突然增大，电容C31上的电压受电容Cs电容值调制，差分放大电路41放大电容C31上新变化的电压信号。

如图4所示，图4为低通滤波及反相电路5的结构框图，低通滤波及反相电路5包括电阻R35、低通滤波器二51、二极管D4、电阻R33、电压跟随器三52、电容C29、电阻R32，电阻R35的输入端与差分放大电路的输出端连接，电阻R35的输出端与低通滤波器二的反相输入端连接，低通滤波器二的输出端与二极管D4的输入端连接，二极管D4的输出端与电阻R33的输入端连接，电容C29、电阻R32并联且电容C29的输入端与电阻R33的输出端连接，电压跟随器三的同相输入端与电阻R33的输出端连接，电压跟随器三的输出端与信号处理电路的输入端连接。可以理解为：差分放大电路41输出的电压信号经电阻R35到低通滤波器二51的反相输入端，低通滤波器二51用于进一步滤除频率20khz以上的信号和干扰信号。低通滤波器二51中的运算放大器为反向接入即低通滤波器二51中的运算放大器的同相输入端接地，低通滤波器二51用于将检测到液面时的向下跃变信号反向成向上跃变信号输出，低通滤波器二51中运算放大器的输出端经二极管D4和电阻R33到电压跟随器三52的同相输入端，由于电路中产生正反向信号，二极管D4可以防止前面多级电路中产生的反向信号意外输出到信号处理电路6。电压跟随器三52的同相输入端还连接有电容C29的一端和电阻R32的一端，电容C29的另一端和电阻R32的另一端均接地，电阻R33、电阻R32用于将信号分压成合适的幅度再输出到信号处理电路6去处理。

如图5所示，图5为信号处理电路6的结构框图，信号处理电路6包括电阻R31、处理器U4、电阻R26、电阻R27、电容C21、电容C20，电阻R31的输入端与电压跟随器三52的输出端连接，电阻R31的输出端与处理器U4的输入端连接，电阻R26的输出端与主控板连接，探针针尖探测到液面时，处理器U4经电阻R27输出液位有效信号，电容C20的输入端与电阻R31的输出端连接，电容C21的输入端与处理器U4的输出端连接。可以理解为：电压跟随器三52输出的信号经电阻R31后到处理器U4内，处理器U4通过电阻R26与主控板的控制信号DT_CTR连接。探针针尖探测到液面时，处理器U4经电阻R27输出液位有效信号LQ_OUT。

如图5-图8所示，信号处理电路6内还设有处理器U4，处理器U4内设有脉冲识别模块，根据最终输送到信号处理电路6内的电压信号与电容Cs电容值的对应关系，脉冲识别模块能通过接收到的电压信号而追踪电容Cs电容值的变化，根据接收到的电压信号判断探针针尖是否接触到液面，避免系统因受静电干扰产生误判使探针7停止下降过早而出现空吸液体样本的现象。静电的特点为下降速度快，速度一般在ns，而本电路检测系统将静电信号速度变为ms。处理器U4先记录探针7下降之前的电压信号，判断Δt1(1ms)内电压信号增量是否大于等于设定阈值(50ul液体产生的电压增量)，通过斜率判断Δt1(1ms)内电压信号是否处于上升状态，然后判断Δt2(1ms)内电压信号是否依然处于上升或不变状态，若Δt1(1ms)内电压信号增量小于50ul液体产生的电压增量且不处于上升状态，表示探针针尖没有接触到液体样本的液面位置，则程序返回“Δt1内电压信号增量是否大于设定阈值”然后继续循环检测。若电压信号增量符合大于等于50ul液体产生的电压增量，在Δt1(1ms)内电压信号处于上升状态且Δt2(1ms)内电压信号依然处于上升或不变，则注射器8工作使探针7抽取液体样本，此时产生负压压力，脉冲识别模块再识别抽取时的负压压力变化是否符合正常的负压压力吸样曲线，若抽取时的负压压力符合正常的负压压力吸样曲线，则表示探针针尖接触到液体样本的液面位置，处理器U4使液面有效信号LQ_OUT输出低电平，主控板接收后控制探针7下降1-2mm后停止运动，使探针7吸取液体样本，若抽取时的负压压力不符合正常的负压压力吸样曲线，则表示系统受静电干扰产生误判，探针针尖并没有真正接触到液体样本的液面位置。主控板控制探针7继续下降，程序返回“Δt1内电压信号增量是否大于设定阈值”。

第二实施例

一种抗静电的液位检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1：获取振荡电路产生的振荡信号；

步骤S2：采集探针针尖向液体样本移动过程中的电容变化值，并利用电容变化值对振荡信号进行调制；

步骤S3：对调制后的振荡信号依次进行滤波、整流，并生成同步于电容变化值的直流信号；

步骤S4：实时监控探针移动过程中直流信号的波动变化，获取由于直流信号的波动变化产生的电压信号；

步骤S5：滤除电压信号中残留的振荡信号和干扰信号；

步骤S6：将滤除后的电压信号的变化范围与设定阈值进行比较，若电压信号的变化范围不满足设定阈值，则返回步骤S2；若电压信号的变化范围满足设定阈值，则判断探针针尖接触到液体样本的液面，则进入步骤S7；

步骤S7：控制探针针尖继续向下移动设定距离，并进行吸液；

步骤S8：获取探针针尖吸液过程中的负压值，并与吸液之前的负压值进行比较，若抽取时的负压值等于吸液之前的负压值，则返回步骤S2；若抽取时的负压值大于吸液之前的负压值，则表明吸液成功。

如图5-8所示，探针7向下移动探测液面时，主控板的控制信号DT_CTR控制模拟开关电路42断开，振荡电路12输出振荡信号到电压跟随器一11，电压跟随器一11输出振荡信号通过电阻R8到低通滤波器一21，再经电容C8到高通滤波器22，频率为30kHz-36kHz的振荡信号通过低通滤波器21和高通滤波器22。振荡信号经精密全波整流滤波电路3后变成受电容Cs调制的直流信号，电容C13的电压得以保持，电压跟随器二43通过电阻R22将保持的电压加到差分放大电路41的反相输入端，差分放大电路41输出的电压信号经电阻R35到低通滤波器二51，电压信号经二极管D4和电阻R33到电压跟随器三52的同相输入端，电阻R33、电阻R32用于将电压信号分压成合适的幅度再输出到信号处理电路6去处理。如果电压信号小于设定阈值，则会返回步骤S2继续检测电压变化值，该设定阈值为：50ul液体产生的电压增量，若增值小于50ul液体产生的电压增量，脉冲识别模块一直在“追踪电压值的变化”程序和“Δt1(1ms)内检测到电压信号增量大于等于50ul液体产生的电压增量”程序之间循环检测。

当探针针尖接触到液面时，电容Cs的电容值突然增大，电压跟随器一11输出的振荡信号突然减少，经各个电路从电阻R31到处理器U4内部处理，处理器U4内部的脉冲识别模块判断电压信号的变化是否符合液体样本的电压信号变化(如图7所示的波形图)，若电压信号的变化不符合液体样本的电压信号变化，如图6所示波形，在Δt2时间段出现下降或振荡下降，说明此时该电压信号是干扰信号，探针针尖没有接触到液体样本的液面位置，则程序返回“Δt1(1ms)内检测到的电压信号增量大于等于50ul液体产生的电压增量”继续循环检测。若电压信号的变化符合液体样本的电压信号变化，则抽取液体样本后判断抽取时的压力变化是否符合正常的吸样压力曲线，若抽取时的负压压力与之前未抽取时的负压压力相比有增长，则表示探针针尖接触到液体样本的液面位置，处理器U4经电阻R27输出液面有效信号LQ_OUT为低电平信号，主控板控制探针7再下降1-2mm然后吸取液体样本，若抽取时的负压压力变化一直趋于0，则表示系统受静电干扰产生误判，探针针头并没有接触到液体样本的液面位置，主控板控制探针7继续下降，程序返回“Δt1(1ms)内检测到电压信号大于等于50ul液体产生的电压增量”继续执行检测。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗静电的液位检测系统，其特征在于：包括，

液位检测板、主控板和探针，所述液位检测板用于检测并输出探针针尖探测到液面时的液位信号；所述液位检测板包括，

振荡与探针连接电路，用于连接探针、以及产生振荡信号，根据探针接触液面产生的电容变化值调制振荡信号，将调制后的振荡信号输出到带通滤波电路中；

带通滤波电路，用于滤除振荡信号中的干扰信号，并将滤波后的振荡信号输出到精密全波整流滤波电路；

精密全波整流滤波电路，用于对振荡信号进行精密整流得到直流信号，并将直流信号输出到电压保持和差分放大电路；

电压保持和差分放大电路，用于检测并放大由直流信号变化产生的电压信号，并将电压信号输出到低通滤波及反相电路；

低通滤波及反相电路，用于再次滤除电压信号上残留的振荡信号和干扰信号，并防止反向信号输出到信号处理电路；

信号处理电路，用于接收电压信号，根据电压信号判断探针针尖与液面的距离，并输出探针针尖与液面接触时的液位信号至主控板；

所述主控板用于接收液位信号并控制探针深入液面之下至设定距离吸取液体。

2.根据权利要求1所述的一种抗静电的液位检测系统，其特征在于：所述振荡与探针连接电路包括振荡电路和探针连接电路，所述探针连接电路包括电阻R4、电阻R6、电压跟随器一、电容C3，所述电阻R4的一端与探针连接，所述振荡电路的输出端与电阻R6的输入端连接，所述电阻R4另一端、电阻R6的输出端与电压跟随器一的同相输入端连接，以及电容C3的输入端与电压跟随器一的同相输入端连接，电容C3的输出端接地，所述电压跟随器一的输出端与带通滤波电路连接。

3.根据权利要求2所述的一种抗静电的液位检测系统，其特征在于：所述带通滤波电路包括电阻R8、低通滤波器一、电容C8、以及高通滤波器，所述电阻R8的输入端与电压跟随器一的输出端连接，所述电阻R8的输出端与低通滤波器一的反相输入端连接，所述低通滤波器一的输出端与电容C8的输入端连接，所述电容C8的输出端与高通滤波器的反相输入端连接，所述高通滤波器的输出端与精密全波整流滤波电路的反相输入端连接。

4.根据权利要求3所述的一种抗静电的液位检测系统，其特征在于：所述精密全波整流滤波电路包括精密全波整流电路和滤波电路，所述精密全波整流电路的输出端与滤波电路的输入端连接，所述滤波电路包括电阻R17和电容C31，所述电阻R17的输入端与精密全波整流电路连接，所述电阻R17的输出端与电容C31的输入端连接，所述电容C31的输出端接地，所述电阻R17的输出端与电压保持和差分放大电路的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种抗静电的液位检测系统，其特征在于：所述电压保持和差分放大电路包括电阻R19、差分放大电路、电阻R16、模拟开关电路、电压保持电路、电阻R20、电阻R22，所述电阻R19的输入端与电阻R17的输出端连接，所述电阻R19的输出端与差分放大电路的同相输入端连接，所述电阻R16的输入端与电阻R17的输出端连接，所述模拟开关电路的输入端分别与电阻R16的输出端、主控板连接，所述模拟开关电路的输出端与电压保持电路的同相输入端连接，所述电压保持电路的输出端与电阻R22输入端连接，所述电阻R22的输出端与差分放大电路的反相输入端连接，所述差分放大电路的输出端与低通滤波及反相电路连接。

6.根据权利要求5所述的一种抗静电的液位检测系统，其特征在于：所述电压保持电路包括电阻R18、电压跟随器二和电容C13，所述电阻R18的输入端与模拟开关电路的输出端连接，所述电压跟随器二的同相输入端与电阻R18的输出端连接，所述电容C13的输入端与模拟开关电路的输出端连接，所述电容C13的输出端接地。

7.根据权利要求5所述的一种抗静电的液位检测系统，其特征在于：所述低通滤波及反相电路包括电阻R35、低通滤波器二、二极管D4、电阻R33、电压跟随器三、电容C29、电阻R32，所述电阻R35的输入端与差分放大电路的输出端连接，所述电阻R35的输出端与低通滤波器二的反相输入端连接，所述低通滤波器二的输出端与二极管D4的输入端连接，所述二极管D4的输出端与电阻R33的输入端连接，所述电容C29和电阻R32并联且电容C29的输入端与电阻R33的输出端连接，电压跟随器三的同相输入端与电阻R33的输出端连接，所述电压跟随器三的输出端与信号处理电路的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的一种抗静电的液位检测系统，其特征在于：所述信号处理电路包括电阻R31、处理器U4、电阻R26、电阻R27、电容C21、电容C20，所述电阻R31的输入端与电压跟随器三的输出端连接，所述电阻R31的输出端与处理器U4的输入端连接，所述电阻R26的输出端与主控板连接，探针针尖探测到液面时，处理器U4经电阻R27输出液位有效信号，所述电容C20的输入端与电阻R31的输出端连接，所述电容C21的输入端与处理器U4的输出端连接。

9.一种抗静电的液位检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1：获取振荡电路产生的振荡信号；

步骤S2：采集探针针尖向液体样本移动过程中的电容变化值，并利用电容变化值对振荡信号进行调制；

步骤S3：对调制后的振荡信号依次进行滤波、整流，并生成同步于电容变化值的直流信号；

步骤S4：实时监控探针移动过程中直流信号的波动变化，获取由于直流信号的波动变化产生的电压信号；

步骤S5：滤除电压信号中残留的振荡信号和干扰信号；

步骤S6：将滤除后的电压信号的变化范围与设定阈值进行比较，若电压信号的变化范围不满足设定阈值，则返回步骤S2；若电压信号的变化范围满足设定阈值，则判断探针针尖接触到液体样本的液面，则进入步骤S7；

步骤S7：控制探针针尖继续向下移动设定距离，并进行吸液。

步骤S8：获取探针针尖吸液过程中的负压值，并与吸液之前的负压值进行比较，若抽取时的负压值等于吸液之前的负压值，则返回步骤S2；若抽取时的负压值大于吸液之前的负压值，则表明吸液成功。

10.根据权利要求9所述的一种抗静电的液位检测方法，其特征在于：所述设定阈值为50ul液体产生的电压增量。

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