CN203323827U - 自适应液面检测系统 - Google Patents

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何大永
柴玉杰
沙利烽
崔静
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Suzhou Hybiome Biomedical Engineering Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种自适应液面检测系统，包括取样针、取样针安装座、信号转换板、取样液位器基座和检测模块，取样液位器基座内设有腔体，取样针安装在取样针安装座上，并一同嵌入在取样液位器基座的腔体内；信号转换板安装在取样液位器基座的一侧，信号转换板通过上、下分布的顶丝联通取样液位器基座的腔体；上顶丝的一端与取样针相接触，下顶丝的一端与取样针安装座相接触，信号转换板的信号输出端与检测模块相连接。本实用新型的自适应液面检测系统，能够用于所有导电性取样针的液面检测，功能稳定，抗干扰性能好，提高检测精度，推动PLL电路耦合方式在全自动加样仪液面检测中的发展，具有良好的应用前景。

Description

自适应液面检测系统
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种自适应液面检测系统。
背景技术
在疾病的治疗过程中，需要对病人的血液、尿液进行检测来判断病情、病因，全自动加样仪是检测血液、尿液所用的检测仪器，在全自动加样仪中，加样针一般都具有液面检测功能，来获取液面表层的检测参数，常见的液面检测方法有：直接信号耦合检测方式，电桥耦合检测方式，多频振荡电路检测方式，PLL电路耦合检测方式，其中PLL电路耦合方式因可采用单针，结构简单，最为常见，但是PLL电路耦合方式也存在以下缺点，
1）由于液面会随着季节的变化或地理位置的变化而不稳定，PLL电路耦合方式不能做出适当的调整，导致检测的精确度不高，影响医生对病人病情做出正确的判断；
2）检测的响应速度较慢，实时性不高；
3）抗干扰性差，影响检测的精确度，影响医生对病人病情做出正确的判断。
上述缺点，抑制了PLL电路耦合方式在全自动加样仪液面检测中的发展，由于开发出液面的自适用调整、信号变换、快速响应及加样针的抗干扰信号的检测系统，是当前迫切需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的PLL电路耦合方式进行液面检测时，无法根据外部环境进行自适应调整、响应速度较慢实时性不高、抗干扰性差，影响检测的精确度，抑制液面检测发展的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种自适应液面检测系统，其特征在于：包括用于获取液面表层检测参数的取样针、取样针安装座、信号转换板、取样液位器基座和检测模块，所述取样液位器基座内设有用于安装取样针的腔体，所述取样针安装在取样针安装座上，并一同嵌入在取样液位器基座的腔体内；所述信号转换板安装在取样液位器基座的一侧，所述信号转换板通过上、下分布的顶丝联通取样液位器基座的腔体；上顶丝的一端与取样针相接触，另一端与信号转换板的信号输入端相连接；下顶丝的一端与取样针安装座相接触，另一端与信号转换板共地；所述信号转换板的信号输出端与检测模块相连接。
前述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述取样针通过贯穿取样液位器基座一侧的锁紧螺丝固定在取样液位器基座的腔体内。
前述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述取样针上设置有用于采集液面变化的电容。
前述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述检测模块包括主控MCU模块和液面检测模块，所述主控MCU模块的自适触发信号输出端与液面检测模块的I/O口复用端相连接，所述液面检测模块的I/O口复用端还设有上拉电阻R1。
前述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述液面检测模块包括PLL锁相环、环路滤波器和信号处理电路，所述PLL锁相环用于接收取样针的电容输出的方波信号，将方波信号转换为电压信号，并将转换后的电压信号通过环路滤波器进行滤波后与信号处理电路相连接，所述信号处理电路与主控MCU模块相连接。
前述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述PLL锁相环包括相连接的鉴相器和压控振荡器，所述鉴相器的输入端为PLL锁相环的输入端通过上顶丝与取样针相连接，所述鉴相器的输入端通过环路滤波器与压控振荡器相连接，构成环路滤波。
前述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述压控振荡器上设有用于调节压控振荡器输出端电压的数字电位器VR。
前述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述信号处理电路包括相连接的高通滤波单元、低通滤波单元，所述高通滤波单元的输入端做为信号处理电路的输入端与环路滤波器相连接，所述低通滤波单元的输出端做为信号处理电路的输出端与主控MCU模块相连接，所述低通滤波单元内设有放大电路。
本实用新型的有益效果是：本实用新型自适应液面检测系统，具有以下优点：
（1）具有液面检测的自适应调整功能
在取样针上增加电容，取样针的电容容值会随着液面温度和湿度的变化而变化，取样针会根据电容变化量进行液面检测，实现自适应调整功能；
（2）具有液面检测的信号变换功能
把电容变化量转换成电平的变化，并配以硬件滤波电路，直观的反应出加样针的电容变化情况，并能克服外接干扰，提高检测精确度；
（3）提高液面检测的响应速度
在加样机构的实际运行中，液面检测的信号相应通常会有延迟，通过软件算法，最大限度减少液面判别的延迟；
（4）液面检测信号线的抗干扰连接；
增加了取样针安装机构，保证液面检测模块与取样针的信号线连接稳定，减少信号线的抗干扰性，还增加连接工艺的美观。
附图说明
图1是本实用新型的自适应液面检测系统的结构示意图。
图2是本实用新型的自适应液面检测系统的主视图。
图3是本实用新型的信号转换板的系统框图。
图4是本实用新型的液面检测模块的系统框图。
附图中标记的含义如下：
1：取样针；2：液面检测模块；3：信号转换板；4：取样液位器基座；5：上顶丝；6：下顶丝；7：锁紧螺丝。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。
如图1及图2所示，一种自适应液面检测系统，包括用于获取液面表层检测参数的取样针1、取样针安装座2、信号转换板3、取样液位器基座4和检测模块，取样液位器基座4内设有用于安装取样针1的腔体，取样针1安装在取样针安装座2上，并一同嵌入在取样液位器基座4的腔体内；信号转换板3安装在取样液位器基座4的一侧，信号转换板3通过上、下分布的顶丝联通取样液位器基座4的腔体；上顶丝5的一端与取样针1相接触，另一端与信号转换板3的信号输入端相连接；下顶丝6的一端与取样针安装座2相接触，另一端与信号转换板3共地，信号转换板3通过上顶丝5、下顶丝6采集取样针1的输入信号，信号转换板3的输出端与检测模块相连接，取代了信号连接线的连接，能够避免信号连接线容外接的干扰，尤其是隔离调整取样针1高度的机械臂高速运动带来的干扰信号，从而保证自适应液面检测系的稳定运行，提高检测精度。
所述取样针1通过贯穿取样液位器基座4一侧的锁紧螺丝7固定在取样液位器基座4的腔体内，能够防止取样针1在取样液位器基座4的腔体内晃动，影响检测的稳定性。
所述取样针1上设置有用于采集液面变化的电容，取样针1的电容容值会随着液面温度和湿度的变化而变化，取样针会根据电容变化量进行液面检测，并将电容变化量输出的方波信号，传输给信号转换板3进行处理。
如图3所示，检测模块包括主控MCU模块和液面检测模块，主控MCU模块的自适触发信号输出端与液面检测模块的I/O口复用端相连接，液面检测模块的I/O口复用端还设有上拉电阻R1，工作过程如下：假定液面检测模块输出信号低电平有效，在无液面检测输出信号时，液面检测模块的I/O口复用端设为入态，当主控MCU模块的I/O口也为输入态时，液面检测模块的I/O口复用端在上拉电阻R1的作用下为高电平，当根据电容变化量需要自适应调整时，主控MCU模块的I/O口设为输出态，输出低电平，当液面检测模块的I/O口复用端检测到低电平时，即收到自适应调整触发信号，待自适应调整完成后，主控MCU模块的I/O设为输入态，端口恢复高电平，当液面检测模块检测到液面时，其的I/O口复用端输出低电平，主控MCU模块可接收到液面检测信号，进行处理。
如图4所示，所述液面检测模块包括PLL锁相环、环路滤波器和信号处理电路，PLL锁相环用于接收取样针1的电容输出的方波信号，将方波信号转换为电压信号，并将转换后的电压信号通过环路滤波器进行滤波后与信号处理电路相连接，信号处理电路与主控MCU模块相连接，PLL锁相环包括相连接的鉴相器和压控振荡器，所述鉴相器的输入端为PLL锁相环的输入端通过上顶丝5与取样针1相连接，所述鉴相器的输入端通过环路滤波器与压控振荡器相连接，构成环路滤波，信号处理电路包括相连接的高通滤波单元、低通滤波单元，高通滤波单元的输入端做为信号处理电路的输入端与环路滤波器相连接，低通滤波单元的输出端做为信号处理电路的输出端与主控MCU模块相连接，所述低通滤波单元内设有放大电路，主控MCU模块控制液面检测模块的自适应调整过程为：
外部环境的温度、湿度的变化会影响取样针1上的电容值变化，电容会输出fRFF方波信号，影响PLL锁相环的VCOIN输出偏置电平，PLL锁相环最理想的情况是VCOIN=VDD/2，VDD信号转换板的基准电压，然而温度/湿度的变化可能使VCOIN=VDD或VCOIN=GND，影响隔直后的信号完整性，本实用新型在PLL锁相环的压控振荡器上设置了数字电位器VR，调节PLL锁相环的VCOIN端的电压为VCOIN=VDD/2，达到最佳的电容输出的方波信号转化为电压信号的效果。
若fRFF方波信号为50%占空比方波，当电容值增大时，在PLL锁相环的作用下VCOIN必须电压升高，才可使用VCOOUT与fRFF方波信号同相位；当电容值减小时，在PLL锁相环的作用下VCOIN必须降低电压，才可使用VCOOUT与与fRFF方波信号同相位，从而使电容值的变化有效的转换成电压变化。
综上所述，本实用新型的自适应液面检测系统，能够用于所有导电性取样针的液面检测，功能稳定，抗干扰性能好，保证了自适应液面检测系统的快速稳定运行，提高检测精度，推动PLL电路耦合方式在全自动加样仪液面检测中的发展，具有良好的应用前景。 
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种自适应液面检测系统，其特征在于：包括用于获取液面表层检测参数的取样针（1）、取样针安装座（2）、信号转换板（3）、取样液位器基座（4），和检测模块，所述取样液位器基座（4）内设有用于安装取样针（1）的腔体，所述取样针（1）安装在取样针安装座（2）上，并一同嵌入在取样液位器基座（4）的腔体内；所述信号转换板（3）安装在取样液位器基座（4）的一侧，所述信号转换板（3）通过上、下分布的顶丝联通取样液位器基座（4）的腔体；上顶丝（5）的一端与取样针（1）相接触，另一端与信号转换板（3）的信号输入端相连接；下顶丝（6）的一端与取样针安装座（2）相接触，另一端与信号转换板（3）共地，所述信号转换板（3）的信号输出端与检测模块相连接。
2.根据权利要求1所述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述取样针（1）通过贯穿取样液位器基座（4）一侧的锁紧螺丝（7）固定在取样液位器基座（4）的腔体内。
3.根据权利要求1所述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述取样针（1）上设置有用于采集液面变化的电容。
4.根据权利要求1所述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述检测模块包括主控MCU模块和液面检测模块，所述主控MCU模块的自适触发信号输出端与液面检测模块的I/O口复用端相连接，所述液面检测模块的I/O口复用端还设有上拉电阻R1。
5.根据权利要求4所述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述液面检测模块包括PLL锁相环、环路滤波器和信号处理电路，所述PLL锁相环用于接收取样针（1）的电容输出的方波信号，将方波信号转换为电压信号，并将转换后的电压信号通过环路滤波器进行滤波后与信号处理电路相连接，所述信号处理电路与主控MCU模块相连接。
6.根据权利要求5所述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述PLL锁相环包括相连接的鉴相器和压控振荡器，所述鉴相器的输入端为PLL锁相环的输入端通过上顶丝（5）与取样针（1）相连接，所述鉴相器的输入端通过环路滤波器与压控振荡器相连接，构成环路滤波。
7.根据权利要求6所述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述压控振荡器上设有用于调节压控振荡器输出端电压的数字电位器VR。
8.根据权利要求5所述的自适应液面检测系统，其特征在于：所述信号处理电路包括相连接的高通滤波单元、低通滤波单元，所述高通滤波单元的输入端做为信号处理电路的输入端与环路滤波器相连接，所述低通滤波单元的输出端做为信号处理电路的输出端与主控MCU模块相连接，所述低通滤波单元内设有放大电路。
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