CN114323175A - 一种注射泵测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注射泵测试系统及方法，涉及测试领域，包括注射泵通过管路与电磁阀连接；压力系统包括压力传感器和控制泵模块，所述压力传感器通过管路与电磁阀连接；称量系统包括重量传感器，所述重量传感器通过管路与电磁阀连接；电路系统包括PLC，所述PLC控制电磁阀切换注射泵与压力系统、称量系统、电路系统的连接位置。当测试注射泵压力时，注射泵切换到与压力传感器相连的位置；当测试注射泵流量的准确性和稳定性时，注射泵切换到与重量传感器相连；当非测试状态时，电磁阀始终保持注射泵与废液相连的状态。本发明实现了在线检测泵流量稳定性、压力稳定性和密封性装置，可以自动计算和判断结果是否满足要求。

Description

一种注射泵测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及注射泵测试技术领域，尤其是涉及一种注射泵测试系统及测试方法。

背景技术

注射泵主要应用在医疗行业，但是也有非医用的注射泵，如实验室用的微量注射泵和工业用注射泵。无论应用于那方面的注射泵都需要精准地进行液体输送和保证注射泵的密封性，特别是医疗行业，需要精准控制输液速度、输液量和监测压力等。

因此注射泵的测试显得尤为重要，主要是流量稳定性、准确性、耐压等参数测试，注射泵流量的准确性和稳定性是两项非常重要的测试指标，是保证注射泵进行精准运输液体的关键参数。压力测试也是判断泵的主要性能之一，在出厂和使用过程中都需要对压力的稳定性做出判断，排查故障以及对数据的准确性起到重要的参考作用。

现有测试注射泵的装置，主要有压力表、流量计等，这些测试手段需要使用时搭建测试平台，手动计算结果，并需要定期校正测量器具的问题，特别是在使用过程中测试注射泵的性能，为测试和使用人员带来很多不便。

中国专利CN101470036B公开了一种注射泵阻塞压力检测处理装置及方法，其压力传感器固定在机座上，以及传力元件固定于压力传感器，并且传力元件的第一端沿轴向预压在丝杆的端部上，将丝杠的轴向压力传给压力传感器。其注射泵阻塞压力检测处理方法，主要包括：检测注射泵阻塞压力、根据阻塞压力与设定值之间差值控制步进电机，在检测处理注射泵阻塞压力的步骤中，使传力元件预压在丝杆端面。

中国专利CN102266600A公开了一种注射泵及注射泵压力检测系统，其压力检测系统与注射器外壳上的凸缘相连接，所述压力检测装置通过检测来自所述凸缘的压力来检测注射器内部的压力，也就是通过检测注射器传递给注射器外壳的压力间接检测注射器灌流的压力变化。

但是，专利CN101470036B和专利CN102266600A主要通过丝杠和凸缘部分间接测试注射泵内部压力，存在局限性和误差。

中国专利CN107743733B公开了一种液压泵流量测试装置，包括三位四通电磁阀、流量传感器、PLC、测控计算机，所述三位四通电磁阀为K型中位转换阀，通过开点和断电实现流路切换；所述流量传感器为脉冲输出型流量传感器，主要对油流路的流量进行测量；所述PLC带有高速计数功能，可以读取、计数流量，并进行数据计算；所述测控计算机含有测控软件，可读取PLC中的数值、计算、显示并储存。但该发明装备比较复杂，成本高，不具有广泛推广性和便捷性。

发明内容

为了解决现有中存在的注射泵流量监测不精确等问题，本发明提供了一种注射泵测试系统及测试方法。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种注射泵测试系统，包括注射泵、电磁阀、压力系统、称量系统和电路系统；注射泵通过管路与电磁阀连接；压力系统包括压力传感器，压力传感器通过管路与电磁阀连接；称量系统包括重量传感器，重量传感器通过管路与电磁阀连接；电路系统包括PLC，PLC控制电磁阀切换注射泵与压力系统、称量系统、电路系统的连接位置。

进一步地，还包括放空阀，放空阀设于压力传感器的末端，且PLC控制放空阀的运行圈数。

进一步地，还包括废液瓶，电磁阀通过管路与废液瓶连接。

进一步地，电路系统还包括测控计算机和AD转换模块，压力传感器和重量传感器中的数据信息通过AD转换模块传递至测控计算机进行数据处理。

进一步地，AD转换模块接收到压力传感器和重量传感器的模拟计算结果，通过模数换算传给测控计算机内的测控软件，测控软件接收到信号后，相应显示出数据计算结果。

进一步地，称量系统还包括用于自动称量相同时间间隔内液体质量的第一PLC模块。

进一步地，压力系统还包括反控制注射泵中液体流速的第二PLC模块和控制泵模块，控制泵模块通过PLC控制电磁阀切换进而控制注射泵的流路连接。

进一步地，所述测控计算机内的数据处理模块包括准确判断模块和稳定判断模块，准确判断模块用于判断注射泵的流量准确性，稳定判断模块用于判断注射泵的稳定性。

一种注射泵测试方法，测试步骤包括：

步骤S1:将由PLC控制的电磁阀切换至注射泵于重量传感器相连的位置；

步骤S2:设置注射泵的待测流速L₁，在测控计算机上设置测量重复次数n，此时重量传感器装置内的PLC模块会按照测控计算机设置的自动计数n次，记录n个相同时间间隔t_d下的液体累积重量m1、m2、m3直至m_n；

步骤S3:重量传感器装置内的PLC模块自动计算相邻累积重量的重量差：m₁-0、m₂-m₁、m₃-m₂直至m_n-m_n-1；

步骤S4:根据公式ρ＝m/v，计算每个时间间隔t_d下注射液体的体积V₁＝(m₁-0)*ρ、V₂＝(m₂-m₁)*ρ、V₃＝(m₃-m₂)*ρ直至V_n＝(m_n-m_n-1)*ρ，将V₁、V₂、V₃直至V_n分别与理论值V₀＝L₁*t_d进行对比，将差值最大的V_x作为误差计算依据，系统自动显示误差计算结果为：E＝(V_x-V₀)/V₀*100％，若E＞0.5％，则判断流量不准确，即判断不合格；若E≤0.5％，则判断流量准确，即判断合格；

步骤S5:根据RSD公式计算出n次的重量差M：m₁-0、m₂-m₁、m₃-m₂直至m_n-m_n-1的RSDn值，作为判断流量稳定性依据；若RSDn值小于等于0.5％，则判断注射泵流量稳定，即判断合格；若RSD值大于0.5％，则判断注射泵流量不稳定，即判断不合格；

步骤S6：通过步骤S4和步骤S5的判断，若步骤S4和步骤S5中判断结果至少有一项为判断不合格，则注射泵为不合格；若步骤S4和步骤S5中判断结果均为判断合格时，则注射泵为合格。

进一步地，当测试注射泵压力时，电磁阀将注射泵自动切换到与在线压力传感器相连的位置；当测试注射泵流量的准确性和稳定性时，电磁阀将注射泵自动切换到与重量传感器相连；当非测试状态时，电磁阀始终保持注射泵与废液相连的状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果具体体现在：

(1)本发明通过电磁阀控制注射泵在不同情况下切换至与不同传感器连接的位置，实现了直接测试注射泵在运行中系统流路产生的压力测试，此压力更能真实反映注射泵的系统压力而非推力的技术效果，。

(2)本发明主要通过在线重量传感器对流量进行监测，并增加计算和测试方法，实现了全自动监测注射泵流量的技术效果；自动化程度高、操作简单，应用范围广、成本低，可提高测试人员的测试效率的注射泵测试装置和方法。

(3)本发明在测控计算机内设有数据处理模块，不仅提供自动计算结果方法，还具备数据储存和查找功能；且数据处理模块中的准确判断模块和稳定判断模块可以实施监控和判断注射泵的准确性和稳定性，进而判断注射泵是否合格；实现了在线检测泵流量稳定性、压力稳定性和密封性装置，可以自动计算和判断结果是否满足要求。

附图说明

图1是本发明的测试原理方框示意图；

图2是本发明的流量测试系统原理图；

图3是本发明中某个时间段内的压力测试曲线示意图；

图4是本发明中某个时间点压力突降的压力测试曲线示意图；

图5是本发明压力传感器内部的第二PLC模块反控泵流速运行曲线图。

附图标记：1.电磁阀；2.压力传感器；3.注射泵；4.重量传感器；5.废液瓶。

具体实施方式

为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1和图2所示的一种注射泵3测试系统，包括注射泵3、电磁阀1、压力系统、称量系统和电路系统；所述电磁阀1为三位四通电磁阀1，可以控制泵流路连接位置，且始终为两路相通；所述注射泵3通过管路与电磁阀1连接；所述压力系统包括压力传感器2和控制泵模块，所述压力传感器2通过管路与电磁阀1连接，可以在线测试泵压力稳定性并自动显示结果；所述称量系统包括重量传感器4，所述重量传感器4通过管路与电磁阀1连接，并且具有自动计算功能，当液体通过时可以计算流量稳定性，通过电磁阀1控制是否连接到注射泵3液体流路；所述电路系统包括PLC，所述PLC控制电磁阀1切换注射泵3与压力系统、称量系统、电路系统的连接位置。

还包括放空阀和废液瓶5，所述放空阀设于压力传感器2的末端，且所述PLC控制放空阀的运行圈数，从而达到控制压力大小的目的，且PLC具有计算功能，将测试情况汇总结果并计算，PLC同时具有反控注射泵3功能，使注射泵3按照指定流速进行运行或停止。所述电磁阀1通过管路与废液瓶5连接。

所述电路系统还包括测控计算机和AD转换模块，所述压力传感器2和重量传感器4中的数据信息通过AD转换模块传递至测控计算机进行数据处理。所述AD转换模块接收到压力传感器2和重量传感器4的模拟计算结果，通过模数换算传给测控计算机内的测控软件，测控软件接收到信号后，相应显示出数据计算结果。所述测控计算机内的数据处理模块包括准确判断模块和稳定判断模块，准确判断模块用于判断注射泵3的流量准确性，稳定判断模块用于判断注射泵3的稳定性。

所述称量系统还包括用于自动称量相同时间间隔内液体质量的第一PLC模块。所述压力系统还包括反控制注射泵3中液体流速的第二PLC模块，所述控制泵模块通过PLC控制电磁阀1切换进而控制注射泵3的流路连接，且控制泵模块利用PLC实现反控注射泵3流速功能。

一种注射泵3测试方法，测试步骤包括：

步骤S1:将由PLC控制的电磁阀切换至注射泵3于重量传感器4相连的位置；

步骤S2:设置注射泵3的待测流速L1，在测控计算机上设置测量重复次数n，此时重量传感器4装置内的PLC模块会按照测控计算机设置的自动计数n次，记录n个相同时间间隔t_d下的液体累积重量m₁、m₂、m₃直至m_n；

步骤S3:重量传感器4装置内的PLC模块自动计算相邻累积重量的重量差：m₁-0、m₂-m₁、m₃-m₂直至m_n-m_n-1；

步骤S4:根据公式ρ＝m/v，计算每个时间间隔t_d下注射液体的体积V1＝(m₁-0)*ρ、V₂＝(m₂-m₁)*ρ、V₃＝(m₃-m₂)*ρ直至V_n＝(m_n-m_n-1)*ρ，将V₁、V₂、V₃直至V_n分别与理论值V₀＝L₁*t_d进行对比，将差值最大的V_x作为误差计算依据，系统自动显示误差计算结果为：E＝(V_x-V₀)/V₀*100％，若E＞0.5％，则判断流量不准确，即判断不合格；若E≤0.5％，则判断流量准确，即判断合格；

步骤S5:根据RSD公式计算出n次的重量差M：m₁-0、m₂-m₁、m₃-m₂直至m_n-m_n-1的RSDn值，作为判断流量稳定性依据；若RSDn值小于等于0.5％，则判断注射泵流量稳定，即判断合格；若RSD值大于0.5％，则判断注射泵流量不稳定，即判断不合格；

步骤S6：通过步骤S4和步骤S5的判断，若步骤S4和步骤S5中判断结果至少有一项为判断不合格，则注射泵为不合格；若步骤S4和步骤S5中判断结果均为判断合格时，则注射泵为合格。

其中，当测试注射泵3压力时，电磁阀1将注射泵3自动切换到与在线压力传感器2相连的位置；当测试注射泵3流量的准确性和稳定性时，电磁阀1将注射泵3自动切换到与重量传感器4相连；当非测试状态时，电磁阀1始终保持注射泵3与废液相连的状态。且设置注射泵3的待测流速L₁的单位可以为μL/h或mL/min；测量重复次数n可取3、5、7、11、14；相同时间间隔t_d的单位有三个单位可选，分别为秒(s)、分钟(min)和小时(h)，满足不同流量大小的测试需求；重量传感器4精度可达0.1mg。

具体的操作原理是：由PLC控制将三位四通切换至注射泵3与压力传感器2装置相连，通过测控软件选择PLC内部流速上升曲线，如图5所示，即可选抛物线和匀速两种流量运行方式。当注射泵3压力上升到指定压力如10Mpa时，PLC控制注射泵3停止运行，并按照设置时间段10min内待测注射泵3保持与在线压力传感器2系统密封，即PLC控制末端放空阀为关闭状态。当系统达到10min时间后，三位四通将泵切换至与废液瓶5流路相连，在线压力传感器2装置压力释放，此时测控软件记录到如图3所示曲线。测控软件自动计算出指定时间10min内压力的变化值ΔP和压力变化率ΔP/10min，测控软件根据指定的压力的变化值压力变化率自动识别此注射泵3的密封性是否满足要求；当系统在密封时间10min内突然出现如图4所示曲线，即某个时间点压力突降，PLC将自动计算瞬时压力降，当瞬时压力降超过0.5Mpa/s时，判断此注射泵3密封性故障。当注射泵3压力超过设置压力值时，PLC控制在线压力传感器2系统末端的放空阀，PLC根据需要释放的压力大小，自动计算旋转放空阀圈数，使系统压力保持在设定值。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种注射泵测试系统，其特征在于，包括注射泵、电磁阀、压力系统、称量系统和电路系统；

所述注射泵通过管路与电磁阀连接；

所述压力系统包括压力传感器，所述压力传感器通过管路与电磁阀连接；

所述称量系统包括重量传感器，所述重量传感器通过管路与电磁阀连接；

所述电路系统包括PLC，所述PLC控制电磁阀切换注射泵与压力系统、称量系统、电路系统的连接位置。

2.根据权利要求1所述的一种注射泵测试系统，其特征在于，还包括放空阀，所述放空阀设于压力传感器的末端，且所述PLC控制放空阀的运行圈数。

3.根据权利要求1所述的一种注射泵测试系统，其特征在于，还包括废液瓶，所述电磁阀通过管路与废液瓶连接。

4.根据权利要求1所述的一种注射泵测试系统，其特征在于，所述电路系统还包括测控计算机和AD转换模块，所述压力传感器和重量传感器中的数据信息通过AD转换模块传递至测控计算机进行数据处理。

5.根据权利要求4所述的一种注射泵测试系统，其特征在于，所述AD转换模块接收到压力传感器和重量传感器的模拟计算结果，通过模数换算传给测控计算机内的测控软件，测控软件接收到信号后，相应显示出数据计算结果。

6.根据权利要求1所述的一种注射泵测试系统，其特征在于，所述称量系统还包括用于自动称量相同时间间隔内液体质量的第一PLC模块。

7.根据权利要求1所述的一种注射泵测试系统，其特征在于，所述压力系统还包括反控制注射泵中液体流速的第二PLC模块和控制泵模块，所述控制泵模块通过PLC控制电磁阀切换进而控制注射泵的流路连接。

8.根据权利要求4所述的一种注射泵测试系统，其特征在于，所述测控计算机内的数据处理模块包括准确判断模块和稳定判断模块，准确判断模块用于判断注射泵的流量准确性，稳定判断模块用于判断注射泵的稳定性。

9.一种注射泵测试方法，其特征在于，包括权利要求1-权利要求8中任一所述的注射泵测试系统，测试步骤包括：

步骤S1:将由PLC控制的电磁阀切换至注射泵于重量传感器相连的位置；

步骤S2:设置注射泵的待测流速L₁，在测控计算机上设置测量重复次数n，此时重量传感器装置内的PLC模块会按照测控计算机设置的自动计数n次，记录n个相同时间间隔t_d下的液体累积重量m1、m2、m3直至m_n；

步骤S3:重量传感器装置内的PLC模块自动计算相邻累积重量的重量差：m₁-0、m₂-m₁、m₃-m₂直至m_n-m_n-1；

步骤S4:根据公式ρ＝m/v，计算每个时间间隔t_d下注射液体的体积V₁＝(m₁-0)*ρ、V₂＝(m₂-m₁)*ρ、V₃＝(m₃-m₂)*ρ直至V_n＝(m_n-m_n-1)*ρ，将V₁、V₂、V₃直至V_n分别与理论值V₀＝L₁*t_d进行对比，将差值最大的V_x作为误差计算依据，系统自动显示误差计算结果为：E＝(V_x-V₀)/V₀*100％，若E＞0.5％，则判断流量不准确，即判断不合格；若E≤0.5％，则判断流量准确，即判断合格；

步骤S5:根据RSD公式计算出n次的重量差M：m₁-0、m₂-m₁、m₃-m₂直至m_n-m_n-1的RSDn值，作为判断流量稳定性依据；若RSDn值小于等于0.5％，则判断注射泵流量稳定，即判断合格；若RSD值大于0.5％，则判断注射泵流量不稳定，即判断不合格；

步骤S6：通过步骤S4和步骤S5的判断，若步骤S4和步骤S5中判断结果至少有一项为判断不合格，则注射泵为不合格；若步骤S4和步骤S5中判断结果均为判断合格时，则注射泵为合格。

10.根据权利要求9所述一种注射泵测试方法，其特征在于，当测试注射泵压力时，电磁阀将注射泵自动切换到与压力传感器相连的位置；当测试注射泵流量的准确性和稳定性时，电磁阀将注射泵自动切换到与重量传感器相连；当非测试状态时，电磁阀始终保持注射泵与废液相连的状态。

Images