CN115077643A - 微流量液体的流量检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微流量液体的流量检测装置及检测方法，包括液体注入器、液体接收器和称量容器；液体接收器内设置有毛细微流道；液体接收器的上端设置有与液体注入器的出口对应的凹陷部，凹陷部用于在液体注入器注入液体时聚拢液体并形成微凸的第一液柱；毛细微流道包括与凹陷部连通的主流道以及与主流道连通的次流道；主流道和次流道的流量之和等于液体注入器的输出流量，以使主流道和次流道内能够填充满流动液体并形成第二液柱。本申请实现了减小液体压力变化对测量结果的影响，降低液面的大小，减小液体的蒸发损失且提高第二液柱形成的稳定性的技术效果。

Description

微流量液体的流量检测装置及检测方法

技术领域

本申请涉及液体流量测量技术领域，具体而言，涉及一种微流量液体的流量检测装置及检测方法。

背景技术

随着半导体制造业、生物工程、医学化工等行业的兴起，流量测量正在向低端延伸，小流量、微小流量的测量需求渐渐凸显起来。对于微流体的研究以及微小流量计量精度的需求也引起了越来越多的科学工作者的重视，而液体微小流量计量则成为了当下流体计量领域急需的计量技术之一。

目前，国际上可溯源的液体流量标准装置采用动态质量法，即通过微量天平称量一段精确计时的稳态液体流量累计质量，再微分得到极小液体标准流量值。为了确保称量值的准确、且仅为注入的介质质量，注入机构一般不与称量容器接触，因此，而称量容器的开口空间和液面较大，使得被测介质在注入称量容器的过程中，发生液体蒸发损失。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种微流量液体的流量检测装置及检测方法，以解决相关技术中的注入机构在向称量容器注入液体时，称量容器的开口空间和液面较大，使得被测介质在注入称量容器的过程中，发生液体蒸发损失。

为了实现上述目的，本申请提供了一种微流量液体的流量检测装置，该微流量液体的流量检测装置包括：液体注入器、液体接收器和称量容器；其中，

所述液体注入器设于所述液体接收器的上方；

所述液体接收器内设置有用于液体流动的毛细微流道，所述称量容器用于称量从所述毛细微流道的出口流出的液体的质量；

所述液体接收器的上端设置有与所述液体注入器的出口对应的凹陷部，所述凹陷部用于在液体注入器注入液体时聚拢液体并形成第一液柱；

所述液体注入器的出口与所述毛细微流道的上端面之间的间距等于所述第一液柱的最大高度；

所述毛细微流道包括与所述凹陷部连通的主流道以及与所述主流道连通的次流道；所述主流道和所述次流道的流量之和等于所述液体注入器的输出流量，以使所述主流道和所述次流道内能够填充满流动液体并形成第二液柱。

进一步的，主流道的流量为液体注入器输出的目标流量的1/2，所述次流道数量设置为n个，n为大于0的自然数，n个所述次流道的流量依次为目标流量的1/2ⁿ⁺¹；

所述n的值按照如下方式确定：

获取液体注入器的流量调整的最小分辨率；

当n值同时满足（目标流量/2ⁿ）大于所述最小分辨率，（目标流量/2ⁿ⁺¹）小于等于所述最小分辨率时，将当前的n值作为所述次流道的设置数量。

进一步的，主流道包括连通的上部流道和下部流道，所述次流道的第一端均与所述上部流道连通，所述上部流道与所述凹陷部连通。

进一步的，上部流道的上端的直径小于所述下部流道的直径；所述上部流道的横截面面积从上至下逐渐减小。

进一步的，当n大于1时，n个所述次流道按照流量的大小从下往上依次与所述上部流道连通；

n个所述次流道沿螺旋形分布在所述上部流道的外侧。

进一步的，次流道包括第一流段和第二流段，所述第一流段与上部流道连通，且所述第一流段具有倾斜向下的走向；

所述第二流段的走向为竖直方向，第二流段的上端与所述第一流段的最低点连通。

进一步的，液体注入器的出口、凹陷部、上部流道和下部流道同轴设置；

所述凹陷部的边缘直径为所述液体注入器的出口的直径的2倍，所述凹陷部的深度小于所述第一液柱最大高度的1/2。

根据本申请的另一方面，提供一种微流量液体的流量检测方法，使用上述的微流量液体的流量检测装置，以及如下步骤：

（1）调整液体注入器的出口的高度，使液体注入器的出口接触到凹陷面：

（2）由液体注入器向液体接收器上端的凹陷部持续注入液体；

（3）注入凹陷部的液体流动至毛细微流道中并依次填充在主流道和次流道内；

（4）当主流道和次流道内填充满液体后形成所述第二液柱；

（5）调整升高液体注入器高度，使凹陷部与液体注入器的开口端之间形成所述第一液柱；第一液柱的最大高度等于所述液体注入器的出口与所述毛细微流道的上端面之间的间距；

（6）在形成所述第二液柱后观测所述第一液柱，当所述第一液柱在高度变化上稳定后，获取测试起始时刻t₁的第一液柱的形态，并记录在测试起始时刻t₁的称量容器的示值g₁；

（7）测试时长满足后，在每一个单位时间下对比当前第一液柱的形态与测试起始时刻t₁的第一液柱的形态的形态差异；

（8）当所述形态差异在设定范围之内时，将该第一液柱的形态对应的时刻作为测试中止时刻t₂，并记录在测试中止时刻t₂的称量容器的示值g₂；

（9）根据（g₂-g₁）/（t₂-t₁）得到被测测量值。

进一步的，由液体注入器向液体接收器上端的凹陷部持续注入液体，注入凹陷部的液体流动至毛细微流道中并依次填充在主流道和次流道内，具体为：

由液体注入器以主流道的流量向主流道内持续注入液体直至主流道内的液面上升至最低位置的次流道的入口；

控制液体注入器按照次流道从低至高的顺序依次增加与次流道的流量相同的输出流量，以使次流道按照从低至高的顺序依次填充满液体。

进一步的，在所述第二液柱形成后，观测所述第一液柱的形态；

基于所述第一液柱的形态变化调整所述液体注入器的输出流量，以使所述液体注入器的输出端流量与所述主流道和所述次流道的流量之和相同，使所述第一液柱的形态趋于稳定。

进一步的，获取测试起始时刻t₁的第一液柱的形态，具体为：

（6.1）采用机器视觉识别设备抓取测试起始时刻t₁的第一液柱的形态图像p₁；

（6.2）所述在每一个单位时间下对比当前第一液柱的形态与测试起始时刻t₁的第一液柱的形态差异；

（6.3）当所述形态差异在设定范围之内时，将该第一液柱的形态对应的时刻作为测试中止时刻t₂，具体为：

（6.4）采用机器视觉识别设备在每一个单位时间下抓取当前第一液柱的形态图像p₂，并将形态图像p₂与形态图像p₁进行形态差异对比；

（6.5）当所述形态差异在设定范围之内时，将该形态图像p₂抓取的时刻作为测试中止时刻t₂。

在本申请实施例中，通过设置液体注入器、液体接收器和称量容器；液体注入器设于液体接收器的上方；液体接收器内设置有用于液体流动的毛细微流道，称量容器用于称量从毛细微流道的出口流出的液体的质量；液体接收器的上端设置有与液体注入器的出口对应的凹陷部，凹陷部用于在液体注入器注入液体时聚拢液体并形成第一液柱；液体注入器的出口与毛细微流道的上端面之间的间距等于第一液柱的最大高度；毛细微流道包括与凹陷部连通的主流道以及与主流道连通的次流道；主流道和次流道的流量之和等于液体注入器的输出流量，以使主流道和次流道内能够填充满流动液体并形成第二液柱。达到了使液体注入器的出口与毛细微流道内的第二液柱之间通过第一液柱进行连接，以毛细微流道作为液体在称量容器内的主要流动通道，并由主流道和次流道逐级形成第二液柱的目的，从而实现了降低液体流动压力，减小了液体压力变化对测量结果的影响，降低液面的大小，减小了液体的蒸发损失且提高第二液柱形成的稳定性的技术效果，进而解决了相关技术中的注入机构在向称量容器注入液体时，称量容器的开口空间和液面较大，使得被测介质在注入称量容器的过程中，发生液体蒸发损失。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的结构示意图；

其中，1液体注入器，2第一液柱，3毛细微流道，31主流道，311上部流道，312下部流道，32次流道，321第一流段，322第二流段，4液体接收器，5第二液柱，6凹陷部。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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的实施例，而不是全部的实施例。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劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

目前，国际上可溯源的液体流量标准装置采用动态质量法，即通过微量天平称量一段精确计时的稳态液体流量累计质量，再微分得到极小液体标准流量值。为了确保称量值的准确、且仅为注入的介质质量，注入机构一般不可与称量容器接触，因此，注入机构在向称量容器注入液体时，称量容器的开口空间和液面较大，使得被测介质在注入称量容器的过程中，发生液体蒸发损失。

并且在该测量方法中，注入机构的出口会浸没在称量容器内液面的下部，导致称量容器内的液体将承受额外的压强。在注入机构的流量产生变化时也会对测量结果产生明显的影响。

为解决上述问题，如图1所示，本申请实施例提供了一种微流量液体的流量检测装置，该微流量液体的流量检测装置包括：液体注入器1、液体接收器4和称量容器；其中，

液体注入器1设于液体接收器4的上方；

液体接收器4内设置有用于液体流动的毛细微流道3，称量容器用于称量从毛细微流道3的出口流出的液体的质量；

液体接收器4的上端设置有与液体注入器1的出口对应的凹陷部6，凹陷部6用于在液体注入器1注入液体时聚拢液体并形成第一液柱2；

液体注入器1的出口与毛细微流道3的上端面之间的间距等于第一液柱2的最大高度；

毛细微流道3包括与凹陷部6连通的主流道31以及与主流道31连通的次流道32；主流道31和次流道32的流量之和等于液体注入器1的输出流量，以使主流道31和次流道32内能够填充满流动液体并形成第二液柱5。

在本实施例中，该微流量液体的流量检测装置主要由液体注入器1、液体接收器4和称量容器三部分组成，其中，液体接收器作为称量容器的一部分结构，液体经过液体接收器后快速汇集到称量容器的底部进行称量，因此液体接收器4的结构将对流量的检测产生重要的影响。本申请主要针对液体接收器4的结构进行改进。具体的，如图1所示，本申请在液体接收器4内以微流控芯片技术蚀刻出毛细微流道3。由于毛细微流道3的直径较小，因此可减小在流道内的液体液面面积，降低了被称量液体的蒸发，提高了称量数据的准确性。

当液体注入器1的出口与毛细微流道3内的液面之间存在间距时，从液体注入器1流出的液体在进入毛细微流道3之前将产生一定的液体蒸发，并且流出的液体也会直接对毛细微流道3内的液体产生冲击；而当液体注入器1的出口浸没在毛细微流道3的液面之下时，会使得毛细微流道3承受额外的压强，增加了液体流动压力，并且液体注入器1由于结构本身的影响在流道产生波动时也会直接对毛细微流道3内的液体产生影响，从而影响最终的测量结果。

因此为提高测量结果的稳定性，如图1所示，本实施例在液体接收器4上端设置有与液体注入器1的出口对应的凹陷部6，凹陷部6与毛细微流道3连通。由于凹陷部6的存在以及对毛细微流道3内结构的设计，当液体注入器1向液体接收器4注入液体时，并使毛细微流道内形成第二液柱5后，液体将上升漫延至凹陷部6。由于凹陷部6的结构设计，使得凹陷部6上能够在液体的张力作用下形成凸出的第一液柱2。为避免液体注入器1的出口浸没入第一液柱2内产生额外的压强，本实施例中在第一液柱2稳定形成后，需要调整液体注入器的高度，使其与毛细微流道3上端面之间的间距等于第一液柱2的高度。

为进一步降低液体注入器1的出口对液柱压力的影响，第一液柱2上端的直径等于液体注入器1的出口的内径，即第一液柱2不与液体注入器1的出口的端面接触。一般情况下，液体注入器1的出口与毛细微流道3的上端面之间的间距为10μm ~500μm。

由于第一液柱2的存在，使得液体注入器1与毛细微流道3内的液面之间形成柔性连接，不存在浸没法中注射器出口因处于称量容器内液面下部而承受额外压强，显著降低了液体流动压力，减小了管路压力变形对测量结果的影响，可实现更小驱动压力下的流量测量。

相对于常规的流道设置而言，本申请中针对的是微流量液体的检测，需要在流道内形成稳定的液柱，即第二液柱5。因此本实施例在液体接收器4内设置直径较小的毛细微流道3来作为微流量液体的流道，使的毛细微流道3内能够形成稳定的第二液柱5。

具体的，本申请需要在毛细微流道3内形成第二液柱5的目的在于液体在流动的过程中会对流道的内壁产生一定的冲击力，而由于液体接收器4和称量容器为一体结构，因此该冲击力将作用在称量容器上。当流道内无法形成液柱时，液体在流动的过程中对流道内壁的冲击力是不稳定的，换言之，在不同的时刻下液体对流道内壁的冲击力不同，因此无法准确的根据称量容器的示值来计算出液体的流量。而当毛细微流道3内能形成稳定的第二液柱5时，在不同时刻下液体流动对流道的作用力接近，因此能够保障称量结果的准确性。

在本实施例中由凹陷部6形成的第一液柱2和由毛细微流道3形成的第二液柱5为连通的状态。当液体注入器1因自身结构的影响而产生流量变化时，第一液柱2能够起到对第二液柱5的调整能力。例如，当液体注入器1的流量减小时，第一液柱2的高度会降低来补充第二液柱5的形成流量，即形成原本第一液柱2的液体将部分流动至第二液柱5内保证第二液柱5的稳定性。若需要恢复液柱注入器的流量，第一液柱2的存在也使得操作人员能够有充足的时间进行调整，避免了在液体注入器1流量减小时，第二液柱5的中断。通过第一液柱2的设置，使得第二液柱5能够应对液体流量的波动，从而实现液面的相对固定，保证液柱的连续稳定。

由于第一液柱2位于液体接收器4的上端，通过观察第一液柱2的形态变化情况可得知当前液体注入器1的流量与液体接收器4内的流量差异。同时通过观察第一液柱2的形态能够确保在第一液柱2的高度一致的时刻开始和结束测试，提高测量精度。

本申请中对于液体接收器4的改进的最终目的便是能够在毛细微流道3内形成稳定的第二液柱5。液柱的形成条件为毛细微流道3的流量小于等于液体注入器1的流量，而本申请作为对液体流量的检测装置，液柱的形成条件便是毛细微流道3的流量等于液体注入器1的流量。

本申请为使毛细微流道3内能够形成稳定的液柱，将毛细微流道3分为主流道31和次流道32，主流道31与凹陷部6连通，主流道31的流量大于次流道32的流量，且二者之和等于液体注入器1的输出流量，即液体注入器1输出的流量全部通过主流道31和次流道32流动，并在主流道31和次流道32内均形成液柱，即第二液柱5。

由于本实施例中主流道31和次流道32的单独流量是小于液体注入器1的流量的，而主流道31与凹陷部6连通，因此液体注入器1向凹陷部6注入的液体将先流入主流道31内并在主流道31内形成液面逐渐上升的液柱。当该液柱上升至次流道32的进口时，部分液体将流动至次流道32内。由于次流道32的流量更小，因此液体将先一步填充满次流道32并在次流道32内形成液柱。而主流道31内的液柱也会随着液体注入器1的液体注入而逐渐上升至与凹陷部6，并在随着液体注入器1高度的调整在凹陷部6形成第一液柱2。本实施例中次流道32可设置为流量不同的多个，以逐步逼近形成第二液柱5的方式来实现液柱的稳定。

在理想状态下，该流量检测装置中主流道31和次流道32的流量和应当等于液体注入器1的流量。但是在实际测量过程中，由于液体注入器1的精度影响，输入的流量会在一定范围内产生波动。而主流道31和次流道32的流量为固定值，因此在液体注入器1的流量产生波动时需要主动调整液体注入器1的输出流量，使其与主流道31和次流道32的流量之和相同或接近。

为便于将液体注入器1的流量调整至于主流道31和次流道32的流量之和相同或接近，本实施例对主流道31和次流道32做了进一步的改进：

主流道31的流量为目标流量的1/2，次流道32数量设置为n个，n为大于0的自然数，n个次流道32的流量依次为目标流量的1/2ⁿ⁺¹；

n的值按照如下方式确定：

获取液体注入器1的流量调整的最小分辨率；

当n值同时满足（目标流量/2ⁿ）大于最小分辨率，（目标流量/2ⁿ⁺¹）小于等于最小分辨率时，将当前的n值作为次流道32的设置数量。

具体的，在本实施例中，以n值为4进行说明，即次流道32的数量为四个为例进行说明。四个次流道32的流量分别为目标流量的1/4/、1/8/、1/16/、1/32。主流道31和次流道32的流量总和为目标流量的31/32，差值为1/32。因此为维持第一液柱和第二液柱的稳定，最终需要将液体注入器1的输出流量调低1/32。由于本实施例中n的取值是根据液体注入器1的流量调整的最小分辨率来计算的，当n取值为4时，1/32刚好等于或略小于流量调整的最小分辨率，因此按照最小分辨率来减小液体注入器1的流量后即可使当前液体注入器1的输出流量与主流道31和次流道32的流量之和相同。

如图1所示，主流道31包括连通的上部流道311和下部流道312，次流道32的第一端均与上部流道311连通，上部流道311与凹陷部6连通。上部流道311的上端的直径小于下部流道312的直径；上部流道311的横截面面积从上至下逐渐减小。

具体的，需要说明的是，本实施例将次流道32集中连接在上部流道311，并且将上部流道311设计为横截面从上至下逐渐减小的结构，相对于竖直的结构而言，本实施例中上部流道311的结构能够便于液体填充在上部流道311中，也便于上部流道311的液体分流至次流道32中。

如图1所示，当n大于1时，n个次流道32按照流量的大小从下往上依次与上部流道311连通；n个次流道32沿螺旋形分布在上部流道311的外侧。次流道32通过上述排布方式能够使主流道31内的液体在周向上能够较为均匀的分流至次流道32上，避免了主流道31中的液面呈倾斜状态。

为便于次流道32中的液体向下流动，本实施中的次流道32包括第一流段321和第二流段322，第一流段321与上部流道311连通，且第一流段321具有倾斜向下的走向；

第二流段322的走向为竖直方向，第二流段322的上端与第一流段321的最低点连通。

进一步的，液体注入器1的出口、凹陷部6、上部流道311和下部流道312同轴设置；为使凹陷部6能够形成合适的第一液柱2，凹陷部6的边缘直径为液体注入器1的出口的直径的2倍，凹陷部6的深度小于第一液柱2最大高度的1/2。

根据本申请的另一方面，提供一种微流量液体的流量检测方法，使用上述的微流量液体的流量检测装置，以及如下步骤：

调整液体注入器1的出口的高度，使液体注入器1的出口接触到凹陷面；

由液体注入器1向液体接收器4上端的凹陷部6持续注入液体，使液体先流入毛细微流道3内，此时液体注入器1的输出流量大于主流道31的流量小于主流道31和次流道32的流量之和；

注入凹陷部6的液体流动至毛细微流道3中并依次填充在主流道31和次流道32内；

当主流道31和次流道32内填充满液体后形成第二液柱5；

调整升高液体注入器1高度并略微增加液体注入器1的输出流量，此时位于主流道31内的液体液面将升高漫延至凹陷部6内，由于凹陷部6的结构设计，以及凹陷部6内液体张力影响，将在凹陷部6内形成第一液柱2；

由于第一液柱2和第二液柱5为连通状态，若液体注入器1的出口依然位于凹陷部6内，虽然在增加液体注入器1的输出流量后凹陷部6内依然能够聚拢液体形成第一液柱2。但是由于液体注入器1的出口浸没在第一液柱2内，将会对第一液柱2和第二液柱5产生额外的压力。因此调整液体注入器1的高度，使第一液柱2不与液体注入器1的出口的端面接触。即，第一液柱2的最大高度等于液体注入器1的出口与毛细微流道3的上端面之间的间距；

在形成第一液柱2后，使得液体注入器11的出口与后续在毛细微流道33内形成的第二液柱5之间形成柔性连接，显著降低了液体流动压力，减小了管路压力变形对测量结果的影响，可实现更小驱动压力下的流量测量；

在本实施例中，液体注入器1的高度不宜过高，过高则会导致在当前的输出流量上无法维持第一液柱2和第二液柱5的稳定，过低则会浸没在第一液柱2内造成额外的压力；

在形成第二液柱5后观测第一液柱2，当第一液柱2在高度变化上稳定后，获取测试起始时刻t₁的第一液柱2的形态，并记录在测试起始时刻t₁的称量容器的示值g₁；

测试时刻满足后，即在达到测试要求的最低时长之后，在每一个单位时间下对比当前第一液柱2的形态与测试起始时刻t₁的第一液柱2的形态的形态差异；

当形态差异在设定范围之内时，将该第一液柱2的形态对应的时刻作为测试中止时刻t₂，并记录在测试中止时刻t₂的称量容器的示值g₂。由于测试选取的测试起始时刻和测试中止时刻的第一液柱2的形态接近，因此可使得最终获得的测试结果更为准确；

根据（g₂-g₁）/（t₂-t₁）得到被测测量值，被测测量值为液体注入器的被测流量值。

为便于使毛细微流道3内能够稳定逐级的形成第二液柱5，本实施例中上述步骤中的液体注入器1向液体接收器4上端的凹陷部6持续注入液体，注入凹陷部6的液体流动至毛细微流道3中并依次填充在主流道31和次流道32内，具体为：

由液体注入器1以主流道31的流量向主流道31内持续注入液体直至主流道31内的液面上升至最低位置的次流道32的入口；

控制液体注入器1按照次流道32从低至高的顺序依次增加与次流道32的流量相同的输出流量，以使次流道32按照从低至高的顺序依次填充满液体。

具体的，需要说明的是，以次流道32的数量为四个为例，四个次流道32按照开口从低至高的顺序依次为第一次流道32、第二次流道32、第三次流道32和第四次流道32。液体注入器1按照主流道31的设计流量向主流道31内注入液体直至液面上升至第一次流道32的开口处，此时调整液体注入器1的流量，使其在当前输出流量的基础上增加第一次流道32的设计流量，使第一次流道32内形成液柱，并使主流道31内的液面上升至第二次流道32的开口处，此时再次调整液体注入器1的流量，使其在当前输出流量的基础上增加第二次流道32的设计流量，使第二次流道32内也形成液柱。同理逐渐在第三次流道32和第四次流道32内形成液柱，并使液面上升至凹陷部6。

在该过程中，由于主流道31和次流道32的设计流量为液体注入器1的最小分辨率（最小调节能力）的整数倍或相同，因此使得液体注入器1的流量调节过程更为便捷。本实施例中通过上述方式使得主流道31和次流道32内能够逐级稳定的形成第二液柱5，有利于实现对流量的检测。

在第二液柱5形成后，观测第一液柱2的形态；

基于第一液柱2的形态变化调整液体注入器1的输出流量，以使液体注入器1的输出端流量与主流道31和次流道32的流量之和相同，使第一液柱2的形态趋于稳定，调整方式为按照液体注入器1的最小分辨率进行，最小分辨率为液体注入器1的最小步进或计量齿轮泵的最小调速间隔。

以次流道32的数量为四个为例进行说明。四个次流道32的流量分别为目标流量的1/4/、1/8/、1/16/、1/32。主流道31和次流道32的流量总和为目标流量的31/32，差值为1/32。因此为维持第一液柱和第二液柱的稳定，最终需要将液体注入器1的输出流量调低1/32。由于本实施例中n的取值是根据液体注入器1的流量调整的最小分辨率来计算的，当n取值为4时，1/32刚好等于或略小于流量调整的最小分辨率，因此按照最小分辨率来减小液体注入器1的流量后即可使当前液体注入器1的输出流量与主流道31和次流道32的流量之和相同。

进一步的，获取测试起始时刻t₁的第一液柱2的形态，具体为：

采用机器视觉识别设备抓取测试起始时刻t₁的第一液柱2的形态图像p₁；

在每一个单位时间下对比当前第一液柱2的形态与测试起始时刻t₁的第一液柱2的形态差异；

当形态差异在设定范围之内时，将该第一液柱2的形态对应的时刻作为测试中止时刻t₂，具体为：

采用机器视觉识别设备在每一个单位时间下抓取当前第一液柱2的形态图像p₂，并将形态图像p₂与形态图像p₁进行形态差异对比；

当抓取的形态图像p₂与形态图像p₁的形态差异过大时，则不选择该形态图像p₂对应的时刻作为测试中止时刻，继续在下一个单位时间下抓取形态图像p₂，直接抓取的抓取的形态图像p₂与形态图像p₁的形态差异在设定范围之内，形态图像p₂与形态图像p₁的形态差异的判断可通过图像；

当形态差异在设定范围之内时，将该形态图像p₂抓取的时刻作为测试中止时刻t₂。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微流量液体的流量检测装置，其特征在于，包括：液体注入器、液体接收器和称量容器；其中，

所述液体注入器设于所述液体接收器的上方；

所述液体接收器内设置有用于液体流动的毛细微流道，所述称量容器用于称量从所述毛细微流道的出口流出的液体的质量；

所述液体接收器的上端设置有与所述液体注入器的出口对应的凹陷部，所述凹陷部用于在液体注入器注入液体时聚拢液体并形成第一液柱；

所述毛细微流道包括与所述凹陷部连通的主流道以及与所述主流道连通的次流道；所述主流道和所述次流道的流量之和等于所述液体注入器的输出流量，以使所述主流道和所述次流道内能够填充满流动液体并形成第二液柱。

2.根据权利要求1所述的微流量液体的流量检测装置，其特征在于，所述主流道的流量为液体注入器输出的目标流量的1/2，所述次流道数量设置为n个，n为大于等于0的自然数，n个所述次流道的流量依次为目标流量的1/2ⁿ⁺¹；

n的值按照如下方式确定：

获取液体注入器的流量调整的最小分辨率；

当n值同时满足（目标流量/2ⁿ）大于所述最小分辨率，（目标流量/2ⁿ⁺¹）小于等于所述最小分辨率时，将当前的n值作为所述次流道的设置数量。

3.根据权利要求2所述的微流量液体的流量检测装置，其特征在于，所述主流道包括连通的上部流道和下部流道，所述次流道的第一端均与所述上部流道连通，所述上部流道与所述凹陷部连通。

4.根据权利要求3所述的微流量液体的流量检测装置，其特征在于，所述上部流道的上端的直径小于所述下部流道的直径；所述上部流道的横截面面积从上至下逐渐减小。

5.根据权利要求4所述的微流量液体的流量检测装置，其特征在于，当n大于1时，n个所述次流道按照流量的大小从下往上依次与所述上部流道连通；

n个所述次流道沿螺旋形分布在所述上部流道的外侧。

6.根据权利要求1至5任一项所述的微流量液体的流量检测装置，其特征在于，所述次流道包括第一流段和第二流段，所述第一流段与上部流道连通，且所述第一流段具有倾斜向下的走向；

所述第二流段的走向为竖直方向，第二流段的上端与所述第一流段的最低点连通。

7.一种微流量液体的流量检测方法，其特征在于，使用如权利要求6所述的微流量液体的流量检测装置，以及如下步骤：

（1）调整液体注入器的出口的高度，使液体注入器的出口接触到凹陷面；

（2）由液体注入器向液体接收器上端的凹陷部持续注入液体；

（3）注入凹陷部的液体流动至毛细微流道中并依次填充在主流道和次流道内；

（4）当主流道和次流道内填充满液体后形成所述第二液柱；

（5）调整升高液体注入器高度，使凹陷部与液体注入器的开口端之间形成所述第一液柱，所述第一液柱的最大高度等于所述液体注入器的出口与所述毛细微流道的上端面之间的间距；

（6）在形成所述第二液柱后观测所述第一液柱，当所述第一液柱在高度变化上稳定后，获取测试起始时刻t₁的第一液柱的形态，并记录在测试起始时刻t₁的称量容器的示值g₁；

（7）测试时长满足后，在每一个单位时间下对比当前第一液柱的形态与测试起始时刻t₁的第一液柱的形态的形态差异；

（8）当所述形态差异在设定范围之内时，将该第一液柱的形态对应的时刻作为测试中止时刻t₂，并记录在测试中止时刻t₂的称量容器的示值g₂；

（9）根据（g₂-g₁）/（t₂-t₁）得到被测测量值。

8.根据权利要求7所述的微流量液体的流量检测方法，其特征在于，由液体注入器向液体接收器上端的凹陷部持续注入液体，注入凹陷部的液体流动至毛细微流道中并依次填充在主流道和次流道内，具体为：

由液体注入器以主流道的流量向主流道内持续注入液体直至主流道内的液面上升至最低位置的次流道的入口；

控制液体注入器按照次流道从低至高的顺序依次增加与次流道的流量相同的输出流量，以使次流道按照从低至高的顺序依次填充满液体。

9.根据权利要求8所述的微流量液体的流量检测方法，其特征在于，在所述第二液柱形成后，观测所述第一液柱的形态；

基于所述第一液柱的形态变化调整所述液体注入器的输出流量，以使所述液体注入器的输出端流量与所述主流道和所述次流道的流量之和相同，使所述第一液柱的形态趋于稳定。

10.根据权利要求8所述的微流量液体的流量检测方法，其特征在于，所述获取测试起始时刻t₁的第一液柱的形态，具体为：

（6.1）采用机器视觉识别设备抓取测试起始时刻t₁的第一液柱的形态图像p₁；

（6.2）所述在每一个单位时间下对比当前第一液柱的形态与测试起始时刻t₁的第一液柱的形态差异；

（6.3）当所述形态差异在设定范围之内时，将该第一液柱的形态对应的时刻作为测试中止时刻t₂，具体为：

（6.4）采用机器视觉识别设备在每一个单位时间下抓取当前第一液柱的形态图像p₂，并将形态图像p₂与形态图像p₁进行形态差异对比；

（6.5）当所述形态差异在设定范围之内时，将该形态图像p₂抓取的时刻作为测试中止时刻t₂。

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