专利名称：液面探测电路装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种医学实验室分析仪器中的构件，具体涉及一种医学实验室分析仪器中的液面探测电路装置。
背景技术：
各种医学实验室分析仪器，例如凝血分析仪，在工作时都必须进行取样，在全自动分析仪器中取样过程是由仪器的高速自动进样系统自动完成的，由于分析仪器需要的样品量往往非常小，所以为了避免交叉污染和提高取样效率，要求探针在接触到样品液面的时候迅速作出判断。自动分析仪器进行取样时，起初探针迅速地下降去接近被测样本的液面，当触及到液面时，探针会自动停止运动，在沾取样本后探针即快速离开液面。为了完成上述取样动作，自动生化分析仪器的自动进样系统中都设置有液面探测电路，该电路能在探针触及液面时立即发出探测信号，从而控制和改变探针机构的运动。
传统的液面探测装置通常是由探头和探测电路两部分组成；该探头为双针结构，其由一进样针和一辅助电极针构成，该两根针平行相距很近且都是导体，它们作为两个电极分别连接到探测电路中去。工作时探头上的双针同步快速向液面运动，当双针都触及液面时，双针之间的液体形成电解池，使与双针连接的探测电路导通而产生电流，从而给出了探头触及液面的信号，该信号控制执行机构停止探头运动。这种导电探测法所采用的双针结构及其探测电路的效果并不理想首先若被测液体对于探针具有良好的浸润性，则在每次取样后，双针之间往往会附着残留的液滴，这就会影响下一次液面探测的准确性，产生误判断的现象，同时也会导致不同被测样本之间的交叉污染；其次，若被测液体的导电性较差，则探头触及液面所发出的电路导通信号就不灵敏，从而会降低液面探测的响应速度。
发明内容
针对现有液面探测装置会附着残留液滴、不适应低导电性液体的缺陷，本实用新型提供了一种具有单针式探头的基于电容法原理的液面探测电路装置，其具有精确度高、灵敏度高和没有交叉污染的优点。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案如下一种液面探测电路装置，它包括振荡电路，用以产生作为全系统时钟信号的方波信号S0；发送电路，用以接收振荡电路产生的方波信号S0，并将该方波信号S0转化为相同频率和幅度的正弦波信号S1；探头，悬置于被测液面上方以接近和探测液面，其与充分接地的仪器底板共同形成等效电路中电容C的两个极板，用以传输来自发送电路的正弦波信号S1；接收电路，用以接收和发送等效电路中电容C上产生的响应信号S2；整流电路，用以接收来自接收电路的响应信号S2，并对之进行整流得到整流信号S3；低通滤波电路，用以接收和处理来自整流电路的整流信号S3，从而得到直流电平信号S4；放大电路，用以接收和放大来自低通滤波电路的直流电平信号S4，并得到放大信号S5；数字滤波电路，用以接收来自放大电路的放大信号S5，并对之滤波得到表示液面位置的输出信号S6。
本实用新型所述的液面探测电路装置的数字滤波电路中含有中央处理单元；所述振荡电路产生的方波信号S0的占空比为50％；所述探头可以是金属杆，也可以是中空金属管，其表面附着有聚四氟乙烯不浸润性材料层。
与现有技术不同，本实用新型采用了单针式结构的探头，因此消除了双针结构导致的残留液滴现象，也就避免了样本间的交叉污染问题，同时提高了探测结果的准确性。此外，本实用新型所述的液面探测电路装置以金属探头为一极，以接地的仪器底座为另一极，形成等效电路中的电容，发送电路通过探头发出正弦波振荡信号，当探头触及液面而改变了等效电路电容中的电介质时，接收电路会立即接收到跃变的信号，因此本实用新型不仅可适应各种不同导电性的被测液体，而且改善了探测电路的响应速度、提高了液面探测的灵敏度。
图1是本实用新型的电路结构方框图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
请参阅图1本实用新型的电路结构方框图，图示液面探测电路装置包括振荡电路1、发送电路2、探头3、接收电路4、整流电路5、低通滤波电路6、放大电路7和数字滤波电路8。所述振荡电路1用以产生作为全系统时钟信号的方波信号S0，该方波信号S0频率为500KHz、幅度为0.5v、占空比为50％。所述发送电路2连接在振荡电路1上以接收振荡电路1传输来的方波信号S0，其将该方波信号S0转化为与之频率和幅度相同的正弦波信号S1，并将该正弦波信号S1输送至探头3。该探头3悬置于被测液面的上方，借助机械机构的运动其可以上升和下降以便接近和探测被测液面；探头3与发送电路2相连接以接收正弦波信号S1，该探头3构成等效电路中电容C的一个极板并用以传输来自发送电路2的正弦波信号S1，而已经充分接地的仪器底板9设置于探头3下方与之相对应的位置上，其构成等效电路中电容C的另一个极板，因此位于探头3与仪器底板9之间的任何物质，包括被测液体在内，都形成了该电容C两极之间的电介质；在本实施例中，所述探头3为金属杆，其外表面附着有不浸润性材料层，以减少被测液体对探头3的浸润，从而避免液滴残留现象，该不浸润性材料层为聚四氟乙烯；除此之外，探头3也可以是一中空金属管，其内外表面均附着有不浸润性材料层，该不浸润性材料层亦可以是聚四氟乙烯。所述接收电路4与发送电路2和探头3相连接，用以接收和发送等效电路中电容C上产生的响应信号S2；所述整流电路5连接在接收电路4上以接收响应信号S2，并且对该响应信号S2进行整流得到整流信号S3；所述低通滤波电路6连接在整流电路5上以接收整流信号S3，并且对该整流信号S3进行处理后得到直流电平信号S4；所述放大电路7与低通滤波电路6相连接以便接收直流电平信号S4，并且对之进行放大从而得到放大信号S5；所述数字滤波电路8连接在放大电路7上以接收放大信号S5，其内部含有中央处理单元(MCU)，该数字滤波电路8对放大信号S5进行滤波得到表示液面位置的输出信号S6，并且输出至控制探头3机构运动的控制电路中。
现简要说明本实用新型的工作过程。当检测工作开始前，操作者将盛有被测液体样本的测量杯置于已充分接地的仪器底板9上，探头3悬置于被测液面的上方。所述液面探测电路装置启动后，该探头3与仪器底板9形成了等效电路中的电容C，处在它们之间的空间内的一切物质，如空气、测量杯和被测液体等都成为了该电容C中两极板之间的电介质，显然该电介质及其位置的变化都会影响等效电路中电容C的容量。检测工作开始后，探头3在机械机构的驱动下迅速下降接近被测液面；与此同时，振荡电路1产生一频率为500KHz、幅度为0.5v、占空比为50％的方波信号S0作为全系统的时钟信号输送至发送电路2；发送电路2将该方波信号S0转化为同样500KHz频率和同样0.5v幅度的正弦波信号S1，该正弦波信号S1被送载至探头3并对外传输；接收电路4接收等效电路中电容C上由此而产生的响应信号S2，并将该响应信号S2传输给整流电路5，该响应信号S2也是一正弦波，其频率为500KHz，幅度比正弦波信号S1小；整流电路5对响应信号S2进行整流后得到整流信号S3，并且将该整流信号S3传输给低通滤波电路6；该低通滤波电路6将整流信号S3中的交流部分进一步过滤掉，得到直流电平信号S4；所述放大电路7将接收到的直流电平信号S4的增益放大得到放大信号S5且传输至数字滤波电路8；含有中央处理单元MCU的数字滤波电路8对放大信号S5进一步滤波，并给出输出信号S6。当探头3接触到被测液面时，由于液体的介电常数与空气有很大差异，所以等效电路中电容C的容量此时出现了突变，因此输出信号S6就会产生跃变，该跃变标志着探头3已触及液面。出现跃变的输出信号S6可以作为控制信号传输给运动机构的控制电路，该电路控制机械系统进行下一步的动作。
综上所述，本实用新型所述的液面探测电路装置采用了单针结构的探头和基于电容法的电路结构，因而消除了残液挂留现象，避免了样本间的交叉污染，同时提高了液面检测的准确度和灵敏度，具有响应速度快、操作失误率低的优点，可广泛适用于医学实验室分析仪器中对各种导电性能的液体液面的检测。
权利要求1.一种液面探测电路装置，其特征在于它包括振荡电路，用以产生作为全系统时钟信号的方波信号S0；发送电路，用以接收振荡电路产生的方波信号S0，并将该方波信号S0转化为相同频率和幅度的正弦波信号S1；探头，悬置于被测液面上方以接近和探测液面，其与充分接地的仪器底板共同形成等效电路中电容C的两个极板，用以传输来自发送电路的正弦波信号S1；接收电路，用以接收和发送等效电路中电容C上产生的响应信号S2；整流电路，用以接收来自接收电路的响应信号S2，并对之进行整流得到整流信号S3；低通滤波电路，用以接收和处理来自整流电路的整流信号S3，从而得到直流电平信号S4；放大电路，用以接收和放大来自低通滤波电路的直流电平信号S4，并得到放大信号S5；数字滤波电路，用以接收来自放大电路的放大信号S5，并对之滤波得到表示液面位置的输出信号S6。
2.根据权利要求1所述的液面探测电路装置，其特征在于所述探头为金属杆，其外表面附着有不浸润性材料层。
3.根据权利要求1所述的液面探测电路装置，其特征在于所述探头为中空金属管，其内外表面附着有不浸润性材料层。
4.根据权利要求2或3所述的液面探测电路装置，其特征在于所述不浸润性材料层为聚四氟乙烯。
5.根据权利要求1所述的液面探测电路装置，其特征在于所述数字滤波电路中含有中央处理单元。
6.根据权利要求1所述的液面探测电路装置，其特征在于所述振荡电路产生的方波信号S0的占空比为50％。
专利摘要一种液面探测电路装置，包括有振荡电路、发送电路、探头、接收电路、整流电路、低通滤波电路、放大电路和数字滤波电路。探头悬置于被测液面上方，其与充分接地的仪器底板共同形成等效电路中电容C的两个极板，发送电路通过探头发出正弦波振荡信号，当探头触及液面时，接收电路会立即收到跃变的信号，该信号经整流、滤波、放大后转化为控制探头机构的输出信号。本实用新型采用了单针结构的探头和基于电容法的电路结构，因而消除了残液挂留现象，避免了样本间的交叉污染，同时提高了液面检测的准确度和灵敏度，具有响应速度快、操作失误率低的优点，可广泛适用于医学实验室分析仪器中对各种导电性能的液体液面的检测。
文档编号G01N33/48GK2927005SQ20062004276
公开日2007年7月25日 申请日期2006年6月13日 优先权日2006年6月13日
发明者姚冬, 姚凡 申请人:姚冬, 姚凡