一种多功能监测液相色谱仪的制作方法

本实用新型涉及高效液相色谱仪领域，具体是一种多功能监测液相色谱仪。

背景技术：

液相色谱仪是一类用于分离与分析混合物的仪器，其利用混合物在流动相和固定相之间分配比的差异对混合物进行先分离后分析鉴定。高效液相色谱仪可分离并同时测定性质上十分相近的物质，能够分离复杂混合物中的微量成分。由于高效液相色谱法具有高分辨率、高灵敏度、速度快、色谱柱可反复利用，流出组分易收集等优点，因而被广泛应用到生物化学、食品分析、医药研究、环境分析、无机分析等各种领域，并已成为解决生化分析问题最有前途的方法。高效液相色谱仪主要包括进样器、高压泵及其传动电机、冲洗阀、色谱柱、检测器、记录仪、废液瓶和电控系统，电控系统用于正常运行控制和异常中断处理，电控系统包括输入模块、主控模块、供电模块、压力监测模块和报警模块。冲洗阀用于流动相气泡排出和高压泵前端输液管路冲洗，废液瓶用于收集仪器输液管路废弃流动相。样品溶液经高压泵被流动相载入色谱柱，由于样品溶液中的各组分在两相中具有不同的分配系数，在两相中作相对运动时，经过反复多次的吸附-解吸的分配过程，各组分在移动速度上产生较大的差别，被分离成单个组分依次从色谱柱流出，通过检测器样品浓度被转换成电信号传送到记录仪，数据以图谱形式打印出来，最后通过分析比对图谱信号来判断待测物所含有的物质。

现有高效液相色谱仪废液处理一般是先将废液收集于废液瓶中，废液瓶满量后再倾倒至储存容器，最后集中送至处理站处理。但废液瓶满量一般是采用人工观察，以致工作中往往会因工作人员疏忽或工作繁忙忘记观察而出现废液溢出现象，导致实验环境不达标，且有毒物质挥发易影响人员身体健康。中国专利文件206892045U公开了一种多功能安全智能型的离子色谱仪，其专利采用压力传感器承载储罐的重量，当储罐内液体重量发生变化时，借助压力传感器将数据传送到控制器，从而由控制器判定是否进行补液操作，节省人工，还设置有废液液位超高报警，及时检测废液的液位情况，保证设备的安全、高效运行。但该专利采用压力传感器检测废液瓶重量来检测液位情况，而由于不同流动相密度不同导致其相同重量下体积会出现较大差异，极有可能出现压力传感器检测值未达设定值时就出现废液溢出的情况，同时由于现有高效液相色谱仪废液瓶均放置于地面，该专利还需另设底座配合压力传感器安装，增加了设备成本。

同时，由于不同的样品具有不同特性，需要更换不同的流动相和固定相来对不同样品溶液进行分离，而由于更换流动相需要拿出高压泵吸滤器，所以必须先将流速设为0，使高压泵停止运转后再进行流动相更换操作。更换流动相之后会需要打开冲洗阀采用高流速对管路进行排泡操作，排泡流速通常为4ml/min到5ml/min。而由于现有高效液相色谱仪普遍采用往复柱塞泵作高压泵，由电机带动，通过凸轮与连杆将圆周运动转变为柱塞杆的线性运动，柱塞杆将常压下流动相吸至泵腔后再送出。但由于高压泵之前为停止运转状态，如果直接以高流速排泡，则电机高速启动带动柱塞杆从静止状态转换到高速运动状态，可能会导致柱塞杆发生形变影响流速稳定度，也会减少高压泵使用寿命。因此，排泡操作规程一般会规定以逐次增加0.5ml/min左右的流速来达到最终排泡流速要求。但在实际工作过程中由于采用人工操作，而输入流速的键盘数字键较为集中，往往会出现误按情况造成柱塞杆损伤，而现有液相色谱大多直接执行输入操作，有一部份能够限制输入的最高流速，但仍然不能对输入流速的异常突跃做出反应。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种多功能监测液相色谱仪，其能够检测当前实际流速以与输入流速比较，从而监测到输入流速的异常突跃并作出反应，同时能对色谱仪废液进行监控，在液面超出设定值时发出警报，提醒工作人员及时倾倒。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：

一种多功能监测液相色谱仪，包括进样器、高压泵及其传动电机、冲洗阀、色谱柱、检测器、记录仪、废液瓶和电控系统，电控系统用于正常运行控制和异常中断处理，电控系统包括输入模块、主控模块、供电模块、压力监测模块和报警模块，所述电控系统还包括多功能监测模块，废液瓶瓶盖内设有超声波发射探头和超声波接收探头，传动电机输出轴上设有一片小磁钢，传动电机输出轴上方对应小磁钢位置设有霍尔传感器，霍尔传感器、超声波发射探头和超声波接收探头分别通过导线与智能监测模块电性连接；所述多功能监测模块包括流速检测电路、发射电路和接收电路；所述发射电路包括电阻R1至R3，电容C1至C6，电压转换芯片U1，运算放大器U2；供电模块除接电压转换芯片U1引脚12和电容C3一端外，还接引脚6、引脚7和引脚8和电阻R2一端，电容C3另一端接电压转换芯片U1引脚15后分别接电容C4一端和运算放大器U2引脚5，电容C4另一端接电压转换芯片U1引脚5和电容C5一端后接运算放大器U2引脚2，电容C5另一端接地，运算放大器U2引脚3接电阻R4后接主控模块，运算放大器U2引脚4接电阻R2另一端后接电阻R3一端，电阻R3另一端接地，运算放大器U2引脚1接电容C6后接超声波发射探头；所述流速检测电路包括放大电路和转换电路，霍尔传感器输出端接放大电路后接转换电路，所述转换电路包括电阻R14至R17，三极管Q1，光电耦合器U6，电阻R14一端接放大电路输出端，电阻R14另一端接三极管Q1基极，三极管Q1发射极接地，三极管Q1集电极接电阻R15一端后接光电耦合器U6引脚2，电阻R15另一端接供电模块，光电耦合器U6引脚1接电阻R16后接供电模块，光电耦合器引脚4接电阻R17一端后接主控模块，电阻R17另一端接供电模块。

优选地，所述接收电路包括回波放大电路和比较整形电路，所述回波放大电路包括电阻R5至R10，电位计R4，电容C7至C10，运算放大器U3和U4，运算放大器U3正相输入脚接超声波接收探头和运算放大器U4正相输入脚后分别接电容C7一端、电阻R5一端和电阻R6一端，电容C7另一端和电阻R5另一端均接地，电阻R6另一端接电容C8一端后接供电模块，电容C8另一端接地，运算放大器U3反相输入脚接电阻R7一端后接电阻R8一端，电阻R7另一端接电容C9后接超声波接收探头，运算放大器U3输出脚接电阻R8另一端后接电容C10一端，电容C10另一端接电阻R9后接运算放大器U4反相输入脚和电阻R10一端，电阻R10另一端接电位计R4一端定片引脚，运算放大器U4输出脚接电位计R4另一端定片引脚和动片引脚后接输出端。

优选地，所述比较整形电路包括电阻R11至R13，电容C11，二极管D1，运算放大器U5，二极管D1正极接回波放大电路输出端，二极管D1负极接电容C11一端和电阻R11一端后接运算放大器U5反相输入脚，运算放大器U5正相输入脚接电阻R12一端后接电阻R13一端，电阻R12另一端接地，电阻R13另一端接供电模块，运算放大器U5输出脚接主控模块。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：1、增设多功能监测模块，通过流速检测电路检测当前流速，进而实现输入流速异常突跃的监测以作出反应，避免输入误操作带来的高压泵损伤，同时能对废液瓶内液面高度的监测，在液面超高时发出警报，提醒工作人员及时倾倒，避免废液溢出使实验环境遭到破坏和使工作人员身体健康受损。2、采用超声波检测液位情况，灵敏度高，受环境影响小，电路具有很好的稳定性和很好的响应速度，同时，电路系统结构简单，功耗小、成本低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型一个具体实施例的发射电路图。

图2为本实用新型一个具体实施例的回波放大电路图。

图3为本实用新型一个具体实施例的比较整形电路图。

图4为本实用新型一个具体实施例的流速检测电路图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

一种多功能监测液相色谱仪，包括进样器、高压泵及其传动电机、冲洗阀、色谱柱、检测器、记录仪、废液瓶和电控系统，电控系统用于正常运行控制和异常中断处理，电控系统包括输入模块、主控模块、供电模块、压力监测模块和报警模块，供电模块分别与主控模块、输入模块、压力监测模块和报警模块连接，主控模块分别与输入模块、报警模块和压力检测模块连接，上述技术均为现有技术，因此不作具体描述。

电控系统还设有多功能监测模块，用于实现输入流速异常突跃的监测和废液瓶内液面高度的监测。传动电机输出轴上设有一片小磁钢，传动电机输出轴上方对应小磁钢位置设有霍尔传感器，可以在传动电机上设一突出安装条以便于霍尔传感器的安装。当输入高流速时，通过霍尔传感器和小磁钢的电磁感应来检测传动电机转速从而计算出当前流速，以监测输入流速的异常突跃情况。废液瓶瓶盖内设有超声波发射探头和超声波接收探头，用于发送和接收超声波信号以监测液位。霍尔传感器、超声波发射探头和超声波接收探头分别通过导线与智能监测模块电性连接。

具体地，多功能监测模块包括流速检测电路、发射电路和接收电路。如图4所示，流速检测电路包括放大电路和转换电路，霍尔传感器输出端接放大电路后接转换电路，放大电路可选用图4中常规放大电路结构，在此不作具体描述。转换电路包括电阻R14至R17，三极管Q1，光电耦合器U6，光电耦合器U6型号为TLP521。电阻R14一端接放大电路输出端，电阻R14另一端接三极管Q1基极，三极管Q1发射极接地，三极管Q1集电极接电阻R15一端后接光电耦合器U6引脚2，电阻R15另一端接供电模块，光电耦合器U6引脚1接电阻R16后接供电模块，光电耦合器U6引脚3接地，光电耦合器U6引脚4接电阻R17一端后接主控模块，电阻R17另一端接供电模块。传动电机转动时，每传动一圈小磁钢会转动到霍尔传感器正对面一次，霍尔传感器检测到磁信号并转换为电信号后发送至放大电路进行放大，再送至转换电路使得三极管Q1导通，从而使得光电耦合器U6导通输出低电平信号，随着传动电机转动，流速检测电路高低电平信号交替输出形成脉冲信号送至主控模块，以便主控模块进行转速计算。上述转换电路采用较少的电路元件实现信号的脉冲转化，电路结构简单。

输入流速异常突跃监测原理如下：当主控模块接收到输入模块输入流速后，控制多功能监测模块的流速检测电路工作，霍尔传感器将传动电机转动信号转化为电信号送至放大电路和转换电路处理，随后返回脉冲信号到主控模块，主控模块计算出当前传动电机转速并转换为当前流速与输入流速作比较，当比较差值超出设定值时触发报警模块提醒输入流速异常。

如图1所示，发射电路包括电阻R1至R3，电容C1至C6，电压转换芯片U1，U1型号为MAX864，运算放大器U2，U2型号为LM8261，供电模块除接电压转换芯片U1引脚12和电容C3一端外，还接电压转换芯片U1引脚6、引脚7和引脚8和电阻R1一端，电容C3另一端接电压转换芯片U1引脚15后分别接电容C4一端和运算放大器U2引脚5。电压转换芯片U1将供电模块输入的电压进行加倍并转换为正负两路输出，供运算放大器U2使用，使得运算放大器U2工作稳定。电压转换芯片U1引脚1接电容C1后接电压转换芯片U1引脚16，电压转换芯片U1引脚2接电容C2后接电压转换芯片U1引脚4，电压转换芯片U1引脚3和引脚11接地，电压转换芯片U1引脚6、引脚7和引脚8接供电模块保持高电平，使得电压转换芯片U1内部晶振频率为最大值，减小电路干扰。电容C4另一端接电压转换芯片U1引脚5和电容C5一端后接运算放大器U2引脚2，电容C5另一端接地，运算放大器U2引脚3接电阻R3后接主控模块，运算放大器U2引脚4接电阻R1另一端后接电阻R2一端，电阻R2另一端接地，运算放大器U2引脚1接电容C6后接超声波发射探头。运算放大器U2根据主控模块输入信号产生方波，激励超声波发射探头发出超声波。上述电路结构简单，功耗小、成本低。

接收电路包括回波放大电路和比较整形电路，如图2所示，回波放大电路包括电阻R5至R10，电位计R4，电容C7至C10，运算放大器U3和U4，运算放大器U3和U4型号为LMV822MM。运算放大器U3正相输入脚接超声波接收探头和运算放大器U4正相输入脚后分别接电容C7一端、电阻R5一端和电阻R6一端，电容C7另一端和电阻R5另一端均接地，电阻R6另一端接电容C8一端后接供电模块，电容C8另一端接地。电阻R5和R6组成分压电路，为运算放大器U3和U4提供基准电压。运算放大器U3反相输入脚接电阻R7一端后接电阻R8一端，电阻R7另一端接电容C9后接超声波接收探头，运算放大器U3输出脚接电阻R8另一端后接电容C10一端，电容C10另一端接电阻R9后接运算放大器U4反相输入脚和电阻R10一端，电阻R10另一端接电位计R4一端定片引脚，运算放大器U4输出脚接电位计R4另一端定片引脚和动片引脚后接输出端。上述电路通过调节电位计R4可以改变放大增益，从而调节电路放大倍数，以使感应范围灵活可调，保证设定范围内良好的响应速度和灵敏度。

如图3所示，比较整形电路包括电阻R11至R13，电容C11，二极管D1，运算放大器U5，运算放大器U5型号为LMC7215。二极管D1正极接回波放大电路输出端，二极管D1负极接电容C11一端和电阻R11一端后接运算放大器U5反相输入脚，运算放大器U5正相输入脚接电阻R12一端后接电阻R13一端，电阻R12另一端接地，电阻R13另一端接供电模块，运算放大器U5输出脚接主控模块。比较整形电路利用运算放大器U5组成的比较器将接收信号转变为数字信号以供单片机处理，电阻R12和R13为运算放大器U5提供基准电压，超声波信号被接收后运算放大器U5输出脚产生电平跳变，主控模块以此判断超声波的接收。

液位监测工作流程如下：主控模块控制多功能监测模块的发射电路工作使得超声波发射探头产生超声波，同时主控模块启动内部计时器，超声波在传播过程中，遇液面后反射回波。超声波接收探头接收回波并转换为电信号，送至接收电路处理后返回信号到主控模块，主控模块停止计时，通过时间差值和超声波速度计算出液面距离并与设定值比较，低于设定值时触发报警模块，提醒倾倒废液。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。