一种自动分析仪器及其液面探测装置与液面探测电路的制作方法

本实用新型属于液面探测技术领域，尤其涉及一种自动分析仪器及其液面探测装置与液面探测电路。

背景技术：

液面探测是自动分析仪器必不可少的功能，其主要作用是控制移液针探入被移液体的深度，从而最大程度地解决因移液针外表面附着液体引起的交叉污染高和加样误差大的问题。高可靠、高灵敏度的液面探测系统不仅可降低移液针外表面液体携带量，同时也可避免仪器采样系统“空吸”和“撞针”等误动作。

目前，液面探测技术主要有非接触式和接触式两种技术。虽然非接触式液面探测技术，如超声波法等已日臻成熟，但其结构复杂，实现成本居高不下，难以在一般中小型临床检验仪器中推广。接触式液面探测技术由于其探测技术结构简单、成本低，因此广泛应用于工程作业中。接触式液面探测技术主要有气压法、机械振动法、电阻法和电容法，其中，气压法主要应用于一次性加样头；机械振动法适合于液体表面有泡沫和样本管盖有橡胶塞的情况；电阻法因需要电极与液体直接接触，从而增大了交叉污染的可能性，且其两电极间的距离对探测系统测量精度影响较大；在电容法液面探测技术中，以电容值的变化来判断采样针是否到达液面，一般把移液针当作电容的一个极板(动极板),而放置液体容器的金属机壳当作另一个极板(定极板)，该移液针-机壳形成的电容器的电容值随移液针下移而逐渐增大，当移液针接触到液面的一瞬间，相当于动极板面积突然增大且两极板的距离突然变小，造成电容值突然变大；有的移液针设计成双层金属管嵌套在一起，金属管之间由绝缘材料隔离，两层金属管相当于电容器的两极板，当移液针接触到液体时，两层金属管形成的电容器电容值骤增；通过探测电容值的变化事件就可探测到液面接触信息，从而实现液面探测的功能，进而完成移液针动作启停的控制。

目前，现有电容法液面探测装置主要包括以下几部分：针管、振荡及分频电路、锁相环电路、放大电路、比较电路和步进电机控制单元。其中，针管的电容量的变化引起锁相环路的振荡频率发生变化，此变化变换成电平信号，经过放大器放大，放大后的信号经比较电路比较后输出信号到步进电机控制单元，从而达到液面探测的目的。然而这种液面探测方案中，当双层取样针管的针头触及液面时，针管的电容量的变化引起锁相环路的振荡频率发生变化，锁相环的输出有一个电位增高的变化，这个增高的电位被运算放大器放大后，再经比较电路比较输出，输出信号作为液面探测输出信号，由于锁相环的输出电位增高的电平变化量小，只有约250mV，且输出是数个连续的尖脉冲，这种方案抗干扰能力差，容易受到干扰而发生误探测。为了增加探测的可靠性，只能通过提高比较电路的比较阈值来实现，但是单纯提高比较阈值一方面又会使探测灵敏度下降，不适用于对少量液体的液面探测，而随着分析探测仪器技术的发展和环保的要求，实验室正在使用越来越少的试剂量和样本量，对探测灵敏度提出了更高要求。

另一方面该液面探测装置通过电容量的变化引起锁相环路的振荡频率发生变化，再变换成电平信号变化，但由于锁相环芯片响应时间慢，整个装置的探测时间约100ms，其在一些高速分析探测仪器中，会限制单位时间内探测的数量，降低仪器的指标。此外，这种液面探测装置装配时，由比较电路提供的参考电平在实际装配应用中需要反复调试，且由于季节、气候变化，可调电阻触点老化等原因参考电平不能一直保持稳定，往往每隔两三个月需要人工调节一次，增加了维护成本。

综上所述，现有的电容法液面探测装置存在探测时间长、探测准确度与抗干扰能力低以及不易维护的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自动分析仪器及其液面探测装置与液面探测电路，旨在解决现有的电容法液面探测装置存在探测时间长、探测准确度与抗干扰能力低以及不易维护的问题。

本实用新型是这样实现的，一种液面探测电路，与上位机连接，用于对液体的液面进行探测，所述液面探测电路包括移液针、触发模块、方波-电压转换模块、滤波模块、比较模块、上位机接口模块以及控制模块；

所述触发模块的第一输入端与所述移液针连接，所述触发模块的第二输入端与所述控制模块的第一输出端连接，所述触发模块的输出端与所述方波-电压转换模块的输入端以及所述控制模块的第一输入端连接；所述方波-电压转换模块的第一输出端与所述滤波模块的输入端连接，所述方波-电压转换模块的第二输出端与所述比较模块的第一输入端连接；所述滤波模块的输出端与所述控制模块的第二输入端连接；所述比较模块的第二输入端与所述控制模块的第二输出端连接，所述比较模块的输出端与所述上位机接口模块的输入端以及所述控制模块的第三输入端连接；所述控制模块的第四输入端与所述上位机接口模块的输出端连接；

当所述控制模块接收到所述上位机发送的液面检测信号时，所述控制模块控制所述液面探测电路开始校准过程，并向所述触发模块输出初始脉冲信号，当所述移液针未接触所述液体的液面时，所述触发模块根据所述初始脉冲信号输出第一脉宽调制信号至所述控制模块，所述控制模块根据所述第一脉宽调制信号获取第一脉冲宽度；当所述移液针接触所述液体的液面时，所述触发模块根据所述初始脉冲信号输出第二脉宽调制信号至所述控制模块，所述控制模块根据所述第二脉宽调制信号获取第二脉冲宽度，所述控制模块根据所述第一脉冲宽度与所述第二脉冲宽度对所述初始脉冲信号进行调整；所述控制模块向所述触发模块输出调整后的初始脉冲信号，所述触发模块根据调整后的所述初始脉冲信号输出相应的第三脉宽调制信号至所述方波-电压转换模块，所述方波-电压转换模块将所述第三脉宽调制信号转换为第二直流电压后输出至所述滤波模块，所述滤波模块对所述第二直流电压进行滤波后输出至所述控制模块；当所述移液针离开所述液面返回原位时，所述触发模块根据调整后的所述初始脉冲信号输出相应的第四脉宽调制信号至所述方波-电压转换模块，所述方波-电压转换模块将所述第四脉宽调制信号转换为第一直流电压后输出至所述滤波模块，所述滤波模块对所述第一直流电压进行滤波后输出至所述控制模块，所述控制模块根据所述第一直流电压与所述第二直流电压确认输入至所述比较模块的参考电压；

在所述液面探测电路完成校准过程后，所述控制模块向所述触发模块输出调整后的初始脉冲信号，以使所述触发模块根据所述调整后的初始脉冲信号输出相应的脉宽调制信号至所述方波-电压转换模块，所述方波-电压转换模块将所述脉宽调制信号转换为相应的直流电压后输出至所述比较模块，所述比较模块将所述直流电压与所述参考电压进行比较，并根据比较结果向所述上位机输出液面探测信号。

本实用新型的另一目的还在于提供一种液面探测装置，所述液面探测装置包括上述液面探测电路。

本实用新型的又一目的还在于提供一种自动分析仪器，所述自动分析仪器包括上位机与上述液面探测装置。

在本实用新型中，通过包括移液针、触发模块、方波-电压转换模块、滤波模块、比较模块、上位机接口模块以及控制模块的液面探测电路，使得控制模块在接收到上位机发送的液面检测信号时，液面探测电路对自身进行校准，并在校准过后，控制模块向触发模块输出调整后的初始脉冲信号，以使触发模块根据调整后的初始脉冲信号输出相应的脉宽调制信号至方波-电压转换模块，方波-电压转换模块将脉宽调制信号转换为相应的直流电压后输出至比较模块，比较模块将直流电压与参考电压进行比较，并根据比较结果向上位机输出液面探测信号，其探测时间短、探测准确度与抗干扰能力高以及易维护，解决了现有的电容法液面探测装置存在探测时间长、探测准确度与抗干扰能力低以及不易维护的问题。

附图说明

图1是本实用新型一实施例所提供的液面探测电路的模块结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例所提供的液面探测电路的模块结构示意图；

图3是本实用新型一实施例所提供的液面探测电路的电路结构示意图；

图4是本实用新型一实施例所提供的自动分析仪器的模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细的描述：

图1示出了本实用新型一实施例所提供的液面探测电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

本实用新型实施例所提供的液面探测电路10与上位机连接，用于对液体的液面进行探测。

如图1所示，本实用新型实施例所提供的液面探测电路10包括移液针100、触发模块101、方波-电压转换模块102、滤波模块103、比较模块104、上位机接口模块105以及控制模块106。

其中，触发模块101的第一输入端与移液针100连接，触发模块101的第二输入端与控制模块106的第一输出端连接，触发模块101的输出端与方波-电压转换模块102的输入端以及控制模块106的第一输入端连接；方波-电压转换模块102的第一输出端与滤波模块103的输入端连接，方波-电压转换模块102的第二输出端与比较模块104的第一输入端连接；滤波模块103的输出端与控制模块106的第二输入端连接；比较模块104的第二输入端与控制模块106的第二输出端连接，比较模块104的输出端与上位机接口模块105的输入端以及控制模块106的第三输入端连接；控制模块106的第四输入端与上位机接口模块105的输出端连接。

当控制模块106接收到上位机(图中未示出)发送的液面检测信号时，控制模块106控制液面探测电路10开始校准过程，并向触发模块101输出初始脉冲信号，当移液针100未接触液体的液面时，触发模块101根据初始脉冲信号输出第一脉宽调制信号至控制模块106，控制模块106根据第一脉宽调制信号获取第一脉冲宽度TW1；当移液针100接触液体的液面时，触发模块101根据初始脉冲信号输出第二脉宽调制信号至控制模块106，控制模块106根据第二脉宽调制信号获取第二脉冲宽度TW2，控制模块106根据第一脉冲宽度TW1与第二脉冲宽度TW2对初始脉冲信号进行调整；控制模块106向触发模块101输出调整后的初始脉冲信号，触发模块101根据调整后的初始脉冲信号输出相应的第三脉宽调制信号至方波-电压转换模块102，方波-电压转换模块102将第三脉宽调制信号转换为第二直流电压Va2后输出至滤波模块103，滤波模块103对第二直流电压Va2进行滤波后输出至控制模块106，当移液针100离开液面返回原位时，控制模块106向触发模块101输出调整后的初始脉冲信号，触发模块101根据初始脉冲信号输出相应的第四脉宽调制信号至方波-电压转换模块102，方波-电压转换模块102将第四脉宽调制信号转换为第一直流电压Va1后输出至滤波模块103，滤波模块103对第一直流电压Va1进行滤波后输出至控制模块106，控制模块106根据第一直流电压Va1与第二直流电压Va2确认输入至比较模块104的参考电压Vref；

在液面探测电路10完成校准过程后，控制模块106向触发模块101输出调整后的初始脉冲信号，以使触发模块101根据调整后的初始脉冲信号输出相应的脉宽调制信号至方波-电压转换模块102，方波-电压转换模块102将脉宽调制信号转换为相应的直流电压后输出至比较模块104，比较模块104将直流电压与参考电压Vref进行比较，并根据比较结果向上位机输出液面探测信号。

进一步地，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示，液面探测电路10还包括指示模块107，指示模块107的输出端与控制模块106的第三输出端连接，指示模块107的输入端接收外部输入电压VCC。

具体的，液面探测电路10校准完成后，当上位机控制移液针100下移且接触液面时，指示模块107输出指示消息。

在本实施例中，通过在液面探测电路10中设置指示模块107，使得液面探测电路10在校准完成后可以通过指示模块107给用户以提示，便于用户了解液面探测电路10的状态。

进一步地，作为本实用新型一优选实施方式，如图2所示液面探测电路10还包括按键模块108，按键模块108的输出端与控制模块106的第五输入端连接，按键模块108的输入端接收用户输入的操作信号。

具体的，按键模块108根据用户的按键操作向控制模块106输出相应的液面检测信号。

在本实施例中，通过在液面探测电路10中设置按键模块108，使得用户可以通过按键向液面探测电路10中的控制模块106发送控制消息，进而丰富了液面探测电路10的控制方式。

进一步地，作为本实用新型一优选实施方式，如图3所示，触发模块101包括：555定时器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二电容C2；

其中，第一电阻R1的第一端是触发模块101的第一输入端，第一电阻R1的第二端与第二电R2阻的第一端、555定时器U2的阈值端THR以及555定时器U1的放电端DISC共接，第二电阻R2的第二端接收工作电压VDD，并与第一电容C1的第一端、555定时器U1的供电端VDD以及555定时器的复位端RST共接，第一电容C1的第二端接地，555定时器U1的触发端TRI为触发模块101的第二输入端，555定时器U1的控制端CV与第二电容C2的第一端连接，第二电容C2的第二端与555定时器U1的接地端GND共接于地，555定时器U1的输出端OUT为触发模块101的输出端。

进一步地，作为本实用新型一优选实施方式，如图3所示，方波-电压转换模块102包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、运算放大器U2A以及第一电压跟随器U2B；

其中，第三电阻R3的第一端与第四电阻R4的第一端共接形成方波-电压转换模块102的输入端，第三电阻R3的第二端接收工作电压VDD，第四电阻R4的第二端与第五电阻R5的第一端以及第三电容C3的第一端共接，第五电阻R5的第二端与第四电容C4的第一端共接于运算放大器U2A的同相输入端，第三电容C3的第二端与运算放大器U2A的反相输入端、运算放大器U2A的输出端以及第六电容C6的第一端共接于第一电压跟随器U2B的同相输入端，运算放大器U2A的正电压端接收工作电压VDD，并与第五电容C5的第一端连接，运算放大器U2A的负电压端接地，第四电容C4的第二端、第五电容C5的第二端以及第六电容C6的第二端共接于地，第一电压跟随器U2B的反相输入端与第七电容C7的第一端以及第六电阻R6的第一端共接形成方波-电压转换模块102的第一输出端，第六电阻R6的第二端与第八电容C8的第一端共接形成方波-电压转换模块102的第二输出端，第七电容C7的第二端与第八电容C8的第二端共接于地。

进一步地，作为本实用新型一优选实施方式，如图3所示，滤波模块103包括：第七电阻R7与第九电容C9；

其中，第七电阻R7的第一端为滤波模块103的输入端，第七电阻R7的第二端与第九电容C9的第一端共接形成滤波模块103的输出端，第九电容C9的第二端接地。

进一步地，作为本实用新型一优选实施方式，如图3所示，比较模块104包括：第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第二电压跟随器U3B以及比较器U3A；

其中，比较器U3A的正相输入端为比较模块104的第一输入端，比较器U3A的反相输入端与第十电容C10的第一端、第二电压跟随器U3B的反相输入端以及第二电压跟随器U3B的输出端共接，第十电容C10的第二端接地，比较器U3A的正电压端接收工作电压VDD，并与第十一电容C11的第一端连接，第十一电容C11的第二端接地，比较器U3A的输出端为比较模块104的输出端，比较器U3A的负电压端接地，第二电压跟随器U3B的同相输入端与第十二电容C12的第一端共接形成比较模块104的第二输入端，第十二电容C12的第二端接地。

在本实施例中，第二电压跟随器U3B可提高比较模块104的阻抗，进而使得为控制模块106输出的参考电压稳定。

进一步地，作为本实用新型一优选实施方式，如图3所示，控制模块106包括：微控制器U4、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第八电阻R8以及晶振X1；

其中，微控制器U4的第一信号输出端PB0为控制模块106的第一输出端，微控制器U4的第一信号输入端PD2为控制模块106的第一输入端，微控制器U4的模数转换输入端ADCIN0为控制模块106的第二输入端，微控制器U4的数模转换输出端DACOUT为控制模块106的第二输出端，微控制器U4的第二信号输入端PD5为控制模块106的第三输入端，微控制器U4的第四信号输入端PD7为控制模块106的第四输入端，微控制器U4的低电压端VSS接地，微控制器U4的电压端VDD接收外部输入电压VCC，并与第十五电容C15的第一端连接，第十五电容C15的第二端接地，微控制器U4的晶振信号输入端OSCIN与晶振X1的第一端以及第十三电容C13的第一端连接，微控制器U4的晶振信号输出端OSCOUT与第八电阻R8的第一端连接，第八电阻R8的第二端与晶振X1的第二端以及第十四电容C14的第一端连接，第十三电容C13的第二端与第十四电容C14的第二端共接于地。

进一步地，微控制器U4的第一信号输出端PB3为控制模块106的第三输出端端，微控制器U4的第五信号输入端PD6为控制模块106的第五输入端，此外，微控制器U4的其他信号端口均空接，此处不再一一进行描述。

进一步地，作为本实用新型一优选实施方式，微控制器U4可以采用型号为STML151K4U6的控制芯片实现。

进一步地，作为本实用新型一优选实施方式，如图3所示，指示模块107包括：发光二极管LED与第九电阻R9；

其中，发光二极管LED的阴极为指示模块107的输出端，发光二极管LED的阳极与第九电阻R9的第二端连接，第九电阻R9的第一端为指示模块107的输入端。

进一步地，作为本实用新型一优选实施方式，如图3所示，按键模块108包括第十电阻R10、第十六电容C16以及第一按键开关S1；

其中，第十电阻R10的第一端与第十六电容C16的第一端以及第一按键开关S1的第一端共接形成按键模块108的输出端，第十电阻R10的第二端接收外部输入电压VCC，第十六电容C16的第二端接地，第一按键开关S1的第二端接地，第一按键开关S1的第三端为按键模块108的输入端。

进一步地，作为本实用新型一优选实施方式，如图3所示，上位机接口模块105包括接口座子J1、第十七电容以及第十八电容；

其中，接口座子J1的第一端1接地，接口座子J1的第二端2为上位机接口模块105的输入端，接口座子J1的第三端3为上位机接口模块105的输出端，接口座子J1的第四端4接收工作电压VDD，并与第十七电容C17的第一端以及第十八电容的第一端C18共接，第十七电容C17的第二端与第十八电容C18的第二端共接于地。

下面以图3所示的电路结构为例对本实用新型实施例提供的液面探测电路10的工作原理作具体说明，详述如下：

首先，对555定时器U1构成的单稳态触发电路的工作原理进行说明。具体的，当液面探测电路10上电，且移液针100未接触液面时，微控制器U4向555定时器U1构成的单稳态触发电路的触发端TRI施加一个初始脉冲信号，该初始脉冲信号的频率为10KHZ，低电平脉冲宽度小于5微秒；当触发端TRI的电压小于输入电压VCC时，555定时器U1构成的单稳态触发电路被触发进入暂态，555定时器U1的输出端Out输出一个高电平，同时放电端DIS截止，电源通过1MΩ电阻第二电阻R2向移液针100通过空间环境与电路系统形成的空间分布电容充电，当空间分布电容两端电压由0V充电至大于或等于输入电压VCC的三分之二时，555定时器U1的输出端Out的输出由高电平翻转为低电平，同时空间分电容通过导通的放电端DIS放电至0V，555定时器U1构成的单稳态触发电路进入稳态，为下一次触发脉冲的到来做好准备。第二个触发信号周期到来时，又重复上述过程。该单稳态触发电路的暂态持续时间tw≈1.1RC，R为第二电阻R2的阻值，C为空间分布电容的容值(本例中R单位MΩ，C单位pF，则t的单位为ms)。

其次，当微控制器U4接收到上位机发送的液面检测信号时，微控制器U4控制液面探测电路10开始校准过程，并向555定时器U1构成的单稳态触发电路输出初始脉冲信号；当移液针100未接触液体的液面时，555定时器U1构成的单稳态触发电路根据初始脉冲信号输出第一脉宽调制信号至微控制器U4、运算放大器U2A与第一电压跟随器U2B，微控制器U4根据第一脉宽调制信号获取第一脉冲宽度TW1。

当移液针100接触液体的液面时，555定时器U1构成的单稳态触发电路根据初始脉冲信号输出第二脉宽调制信号至微控制器U4，微控制器U4根据第二脉宽调制信号获取第二脉冲宽度，并根据第一脉冲宽度与第二脉冲宽度对初始脉冲信号进行调整。

在微控制器U4对初始脉冲信号进行调整后，且移液针100还接触液面时，微控制器U4向555定时器U1构成的单稳态触发电路输出调整后的初始脉冲信号，555定时器U1构成的单稳态触发电路输出调整后的初始脉冲信号输出相应的第三脉宽调制信号至运算放大器U2A与第一电压跟随器U2B，运算放大器U2A与第一电压跟随器U2B将第三脉宽调制信号转换为第二直流电压Va2后输出至滤波电路，滤波电路对第二直流电压Va2进行滤波后输出至微控制器U4。

当移液针100离开液面返回原位时，微控制器U4向555定时器U1构成的单稳态触发电路输出调整后的初始脉冲信号，555定时器U1构成的单稳态触发电路根据初始脉冲信号输出相应的第四脉宽脉宽调制信号至运算放大器U2A与第一电压跟随器U2B，运算放大器U2A与第一电压跟随器U2B将第四脉宽调制信号转换为第一直流电压Va1后输出至滤波电路，滤波电路对第一直流电压Va1进行滤波后输出至微控制器U4，微控制器U4根据第一直流电压Va1与第二直流电压Va2确认输入至比较器U3A的参考电压Vref。

需要说明的是，在本实施例中，微控制器U4内部具有两个定时器，一个定时器用于向555定时器U1构成的单稳态触发电路输出触发信号，即初始脉冲信号与调整后的初始脉冲信号，另一个定时器用于测量此时555定时器U1构成的单稳态触发电路输出的脉冲宽度，具体做法是分别连续测量移液针100未接触液面时单稳态触发电路输出的256个数据，以及移液针100接触液面时单稳态触发电路输出的256个数据，并对两组256个测量数据分别进行数字滤波处理得到第一平均值与第二平均值，该第一平均值即为第一脉冲宽度TW1，第二平均值即为第二脉冲宽度TW2。

此外，微控制器U4根据测量的第一脉冲宽度TW1与第二脉冲宽度TW2对初始脉冲信号进行调整具体为：微控制器U4根据测量的第一脉冲宽度TW1与第二脉冲宽度TW2调整其输出的初始脉冲信号，使输出的初始脉冲信号的重复周期为第二脉冲宽度TW2的1.5倍，低电平的宽度为第一脉冲宽度TW1的1/2，即微控制器4输出的调整后的初始脉冲信号的重复周期必须大于555定时器U1构成的单稳态触发电路输出的调制脉冲宽度，触发信号的低电平的宽度应小于单稳态暂稳的时间。

进一步地，微控制器U4内部还设置有模数转换测量电路。微控制器U4通过模数转换测量电路对移液针100未接触液面时滤波电路输出的直流电压进行测量，其可连续测量256个数据，并对256个数据进行数字滤波处理，以得到第一直流电压平均值，该第一直流电压平均值即为第一直流电压Va1，并且微控制器U4还可通过模数转换测量电路对移液针100接触液面时滤波电路输出的直流电压进行测量，其可连续测量256个数据，并对256个数据进行数字滤波处理，以得到第二直流电压平均值，该第二直流电压平均值即为第二直流电压Va2。

此外，微控制器U4根据第一直流电压Va1与第二直流电压Va2确认输入至比较器U3A的参考电压Vref具体为：微控制器U4根据两次测量的第一直流电压Va1的值和第二直流电压Va2的值，设置其输出至比较器U3A的参考电压为Va2<Vref<Va1，优选为Vref＝(Va1+Va2)/2。

当微控制器U4确定好调整后的初始脉冲信号的脉宽、周期以及输出的参考电压等参数后，微控制器U4可将上述参数存储在其内部的电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)中，并设置标志。

在液面探测电路10完成校准过程后，当移液针100再次下移接触液体的液面时，液面探测指示灯LED亮，表示液面探测装置校准成功，同时微控制器U4可检测其设置的标志，并自动从EEPROM中读取相应的初始脉冲信号的脉宽、周期以及输出的参考电压参数，并向555定时器U1构成的单稳态触发电路输出调整后的初始脉冲信号，以使单稳态触发电路根据调整后的初始脉冲信号输出相应的脉宽调制信号至运算放大器U2A与第一电压跟随器U2B，运算放大器U2A与第一电压跟随器U2B将脉宽调制信号转换为相应的直流电压后输出至比较器U3A，比较器U3A将直流电压与微控制器U4输出的参考电压Vref进行比较，并根据比较结果向上位机输出液面探测信号。

需要说明的是，液面探测电路10与上位机的之间的通信包括液面检测输出信号、液面检测重置信号和检测灵敏度设置信号。液面检测输出信号是比较器直接输出液面检测信号至上位机。液面检测重置信号是上位机输入信号，连接至微控制器U4的一个外部中断引脚，用于控制本液面探测电路10重新进行校准。检测灵敏度设置信号是上位机输入信号，连接至微控制器U4的一个IO引脚，用于控制液面探测电路10的检测灵敏度，当探测液量少时，可设置为高灵敏度模式，微控制器U4输出的触发信号的周期越接近第二脉冲宽度TW2，输出的参考电压Vref越接近第二直流电压Va2，液面探测的灵敏度越高。

在本实施例中，在本实施例中，微控制器U4通过定时器测量移液针100探入液面前后时输出信号脉宽TW1和TW2，动态调整微控制器输出至555定时器U1的触发信号，该触发信号周期以略大于第二脉冲宽度TW2，且负电平脉冲的宽度小于第一脉冲宽度TW1为优选，进而通过提高移液针100探入液面前后输出信号脉宽变化量⊿TW(⊿TW＝TW2-TW1)在整个初始脉冲信号周期中的占空变化比，使得移液针100在接触液面前后方波-直流电压压转换模块102输出电平跃变升高量增大，当初始脉冲信号的周期为1.5*TW2时，跃变电平变化量的大小有600mV以上，在高灵敏度模式下，当初始脉冲信号的周期为1.2*TW2时，跃变电平变化量的大小可达1.0V，跃变电平变化量越大，液面探测电路10的抗干扰能力越强，并可提高检测灵敏度。

此外，微控制器内含的ADC测量移液针探入液面前后方波-直流电压压转换模块102输出的直流电压的第一直流电压Va1的值和第二直流电压Va2的值，确定比较器U3A的参考电平大小，参考电平的大小在第一直流电压Va1和第二直流电压Va2之间，略接近第一直流电压Va2，以此为比较器U3A提供可控且稳定的参考电平输出。

另一方面，基于本技术方案的液面探测电路10的液面探测时间快。当移液针100与液体液面接触时空间分布电容骤增变大，555定时器U1构成的单稳态触发电路输出脉宽也即时变大，经方波-直流电压压转换后输出跃变电平，通过仿真分析计算，约经过8个左右的脉宽调制输出信号即可生成跃变电平变化，微控制器U4输出的可调初始脉冲信号频率在校准后通常大于5KHz，脉宽调制信号周期同初始脉冲信号周期，响应时间即跃变电平变化时间小于2ms；此外，本实用新型实施例提供的液面探测电路10采样简单的电子器件组成，其结构简单，便于维护。

进一步地，本实用新型实施例还提供一种液面探测装置，该液面探测装置包括上述的液面探测电路10。

进一步地，图4示出了本实用新型一实施例所提供的自动分析仪器20的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

如图4所示，本实用新型实施例所提供的自动分析仪器20包括液面探测装置11与上位机12。由于本实用新型实施例所提供的自动分析仪器20是液面探测装置11实现的，而液面探测装置11是基于图1至图3所提供的液面探测电路10实现的，因此，关于本实用新型实施例所提供的自动分析仪器20的原理可参考上述图1至图3中对液面探测电路10的具体描述，此处不再赘述。

在本实用新型中，通过包括移液针、触发模块、方波-电压转换模块、滤波模块、比较模块、上位机接口模块以及控制模块的液面探测电路，使得控制模块在接收到上位机发送的液面检测信号时，液面探测电路对自身进行校准，并在校准过后，控制模块向触发模块输出调整后的初始脉冲信号，以使触发模块根据调整后的初始脉冲信号输出相应的脉宽调制信号至方波-电压转换模块，方波-电压转换模块将脉宽调制信号转换为相应的直流电压后输出至比较模块，比较模块将直流电压与参考电压进行比较，并根据比较结果向上位机输出液面探测信号，其探测时间短、探测准确度与抗干扰能力高以及易维护，解决了现有的电容法液面探测装置存在探测时间长、探测准确度与抗干扰能力低以及不易维护的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。