用于多样品水质量同时在线检测的自动化仪器及其检测方法与流程

本发明涉及水质量检测领域，尤其涉及能够同时检测多个样品的水质量检测仪器。

背景技术：

水质量检测为常规的化学检测，通常需要对样品滴加不同试剂，再利用光学仪器进行分析，从而获取水质量状况，这些检测步骤，通常需要一步一步人工完成，若有大批量样品需要检测时，则需要耗费大量人工，同时还会存在人工操作时的误差，从而影响检测的准确性和稳定性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是实现一种能够同时对多个样品进行在线检测的仪器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：用于多样品水质量同时在线检测的自动化仪器，水平设置的圆形轨道上固定有支撑基座，沿所述圆形轨道上设置有驱动齿条，所述支撑基座上固定有驱动电机，所述驱动电机上设有与驱动齿条啮合的驱动齿轮，所述驱动电机驱动所述支撑基座沿圆形轨道滑动，沿所述圆形轨道设有试剂滴加检测区、震动检测区、温控检测区和色谱检测检测区；

所述支撑基座上固定有位于圆形轨道内侧的平移机构，所述平移机构包括固定在支撑基座上的x轴运动机架，以及固定在x轴运动机架上的y轴运动机架，所述y轴运动机架上设有向圆形轨道外侧延伸的支撑臂，所述支撑臂端部固定有至少三根尖端向上的支撑锥杆，用于存放样品的试管置于试管放置架上，所述试管放置架两侧设有支撑耳，所述支撑耳上设有与支撑锥杆配合的支撑孔；

所述试剂滴加检测区固定有向下滴加试剂的滴液头，当所述试管放置架位移至试剂滴加检测区时所述滴液头位于试管放置架的上方，所述滴液头经流量阀连通管道，所述管道经试剂泵连接试剂存放容器；

震动检测区设有固定在升降基座上的震动平台，所述震动平台与升降基座之间通过弹簧支撑，且震动平台上固定有震动电机，当所述试管放置架位移至震动检测区时，所述震动平台位于试管放置架的下方，所述震动平台上设有至少三根尖端向上的上推锥杆，所述支撑耳上设有与上推锥杆配合的支撑孔；

温控检测区设有导温板，所述导温板上设有向下延伸的导温组件，所述导温板通过升降气缸固定在位移平台下方，当所述试管放置架位移至温控检测区时，所述导温板位于试管放置架的上方，且升降气缸向下推送导温板则每个所述导温组件分别伸入至每个样品试管内，所述导温板上固定有制热单元，所述导温组件包括导温杆，所述导温杆上设有侧向延伸的导温支杆；

色谱检测检测区设有色谱仪，当所述试管放置架位移至色谱检测检测区时，所述色谱仪的检测头位于试管放置架的下方；

自动化仪器设有控制器，每个检测区的圆形轨道旁均设有位置传感器，所述位置传感器输出接触到支撑基座或支撑臂的感应信号至控制器，所述控制器输出驱动信号至驱动电机、平移机构、流量阀、试剂泵、升降基座、震动电机、升降气缸、制热单元，所述控制器接收色谱仪和流量阀的信号。

所述支撑基座的侧面设有水平固定的平板，所述平板上设有一块电容屏，所述支撑臂上固定有一根笔头与平板接触的电容笔，所述平移机构活动至基准位时，所述电容笔位于电容屏上，所述电容屏输出坐标信号至控制器。

所述试剂滴加检测区设有多个，不同的所述试剂滴加检测区的试剂存放容器内存放有不同的试剂，每个所述试剂存放容器内均设有液位传感器，所述液位传感器输出液位信号至控制器。

所述上推锥杆的中部设有磁性支撑台，所述支撑耳为能够吸附在支撑台上的铁片。

所述位移平台通过滑套固定在支架上，所述支架上固定有其气缸杆连接位移平台的侧推气缸，当所述侧推气缸伸长至行程末端时，所述位移平台位于温控检测区，当所述侧推气缸收缩至行程始端时，所述位移平台位于清洗池上方，所述清洗池上方设有进水管，底部设有出水管，所述清洗池底部设有旋转叶片，所述控制器输出驱动信号至侧推气缸、以及旋转叶片的驱动部件。

所述导温板上设有制冷单元，所述控制器输出制冷信号至制冷单元，所述导温组件还包括感应杆，所述感应杆长于导温杆，所述感应杆的下端用于与样品试管底部接触，顶端与导温板之间设有感应元件，所述感应元件输出感应信号至控制器，所述感应杆上设有温度传感器，所述温度传感器输出温度信号至控制器。

所述色谱仪的检测头旁固定有向上喷射颜料的喷枪，所述控制器输出驱动信号至喷枪的阀门。

自动化仪器设有报警器、输入单元和显示单元，所述控制器输出报警信号至报警器，输出参数信号至显示单元显示，所述输入单元输入调节信号至控制器。

基于所述用于多样品水质量同时在线检测的自动化仪器的检测方法：

1)仪器启动，自检并获取人工输入的检测区循环顺序和各检测区检测参数；

2)获取下一步需要进入的检测区；

3)根据获取的位置传感器信号控制驱动电机旋转支撑基座至相应检测区；

4)获取检测区检测参数；

5)按照检测参数执行相应检测区装置；

6)已完成检测区任务+1，并判断已完成检测区任务数量是否达到设定数量，若否则返回2)，若是则执行下一步；

7)仪器关闭，并报警提示。

所述5)中各检测区工作方法如下：

试剂滴加检测区：利用平移机构将样品试管逐一送至滴液头下方，滴液头通过流量阀向每个样品试管内滴加定额试剂，完成所有样品试管的试剂滴加后，平移机构回归至基准位；

震动检测区：震动平台上升顶起试管放置架，驱动震动电机工作设定时间，震动平台下降将试管放置架放置到支撑锥杆上；

温控检测区：驱动制冷单元或制热单元工作使导温板到达设定温度，升降气缸使导温组件伸入到样品试管内，使每个样品试管恒温静止设定时间后，升降气缸使导温组件上升离开样品试管，侧推气缸回收将导温板移动至清洗池上方，升降气缸使导温组件伸入到清洗池内，完成清洗后升降气缸使导温组件上升离开清洗池，侧推气缸伸长使导温板移动至温控检测区；

色谱检测检测区：利用平移机构将样品试管逐一送至色谱仪的检测头上方，色谱仪将检测信号输送至控制器，完成所有样品试管的检测后，平移机构回归至基准位。

所述1)执行后，先将支撑基座位移至温控检测区，升降气缸向下伸长，利用温控检测区的感应杆获取试管放置架放置有样品试管的坐标，升降气缸再回缩，完成样品试管数量和位置的确定再执行2)。

本发明多样品水质量检测仪器能够自动且同时在线检测大批量的水质样品，仪器工作稳定可靠，并能有效的提高检测质量、准确性和稳定性，降低了检测试验所需的人工，提高实验室工作效率。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为自动化仪器的样品运输机构结构示意图；

图2为自动化仪器的温控机构结构示意图；

图3为自动化仪器的震动机构结构示意图；

上述图中的标记均为：1、圆形轨道；2、支撑基座；3、平移机构；4、支撑臂；5、试管放置架；6、支撑耳；7、位置传感器；8、制冷单元；9、制热单元；10、支架；11、位移平台；12、侧推气缸；13、升降气缸；14、导温板；15、感应杆；16、导温杆；17、清洗池；18、支撑锥杆；19、震动平台；20、上推锥杆。

具体实施方式

用于多样品水质量同时在线检测的自动化仪器设有一个水平固定的圆形轨道1，圆形轨道1上固定有支撑基座2，支撑基座2可沿着圆形轨道1滑动，沿圆形轨道1上设置有驱动齿条，支撑基座2上固定有驱动电机，驱动电机上设有与驱动齿条啮合的驱动齿轮，当驱动电机转动时，则可以由驱动电机驱动支撑基座2沿圆形轨道1滑动，沿圆形轨道1设有试剂滴加检测区、震动检测区、温控检测区和色谱检测检测区，这些检测区仅仅是虚拟的区域(工位)，位于圆形轨道1的外侧，用于放置相应的检测器件，让沿圆形轨道1滑动的支撑基座2依此经过这些检测区域。

支撑基座2上方固定有平移机构3，平移机构3固定在靠近圆形轨道1内侧的位置，平移机构3包括固定在支撑基座2上的x轴运动机架，以及固定在x轴运动机架上的y轴运动机架，x轴运动机架和y轴运动机架可以采用现有的能够精确平面位移的装置，x轴运动机架通过步进电机实现机架的平面x轴运动，y轴运动机架通过步进电机实现机架的平面y轴运动。

y轴运动机架上设有向圆形轨道1外侧延伸的支撑臂4，支撑臂4端部固定有至少三根尖端向上的支撑锥杆18，一般采用四根，用于存放样品的试管置于试管放置架5上，试管放置架5两侧设有支撑耳6，支撑耳6上设有与支撑锥杆18配合的支撑孔，通过支撑锥杆18支撑试管放置架5的支撑耳6，方便取放试管放置架5，试管放置架5为方形框架，框架内整齐排列有多个放置样品试管的通孔，利用这些通孔夹持样品试管，样品试管的下端伸出试管放置架5的通孔。

支撑基座2的侧面设有水平固定的平板，平板上设有一块电容屏，支撑臂4上固定有一根笔头与平板接触的电容笔，当平移机构3活动时，电容笔在平板上滑动，当平移机构3活动至基准位时，电容笔位于电容屏上，基准位为设定的一个初始位置，用于校正平移机构3，避免每次活动积累的误差而影响设备正常工作，限定基准位也能降低电容屏的使用面积，此外因每次平移机构3活动后都需要利用电容屏进行定位，则能够降低平移机构3的电机精度要求，降低设备成本，电容屏获取的位置信号用作反馈信号，可以将平移机构3调整至准确的基准位置。

试剂滴加检测区固定有向下滴加试剂的滴液头，当试管放置架5位移至试剂滴加检测区时，滴液头位于试管放置架5的上方，通过平移机构3能够实现试管放置架5的精确水平位移，让滴液头逐一的向每个试管内滴放试剂，滴液头经流量阀连通管道，管道经试剂泵连接试剂存放容器；根据需要可设置多个试剂滴加检测区，用于滴放不同的试剂，不同的试剂滴加检测区的试剂存放容器内存放有不同的试剂，且每个试剂存放容器内均设有液位传感器，当液位过低时，可以报警提醒工作人员补充试剂，保证检测的正常可靠运行。

震动检测区设有固定在升降基座上的震动平台19，震动平台19与升降基座之间通过弹簧支撑，支撑弹簧可以降低震动平台19对升降基座的震动影响，升降基座为一个可以升降的装置，可以采用气缸或液压驱动，震动平台19上固定有震动电机，当试管放置架5位移至震动检测区时，震动平台19位于试管放置架5的下方，震动平台19上设有至少三根尖端向上的上推锥杆20，支撑耳6上设有与上推锥杆20配合的支撑孔，支撑耳6上设有两组支撑孔，一组与上推锥杆20配合，另一组与支撑锥杆18配合。为了确保，震动平台19震动时与试管放置架5固定的可靠性，上推锥杆20的中部设有磁性支撑台(由磁石构成的环状结构)，支撑耳6为能够吸附在支撑台上的铁片，试管放置架5可以可靠的吸附在上推锥杆20的磁性支撑台上。

温控检测区设有导温板14，导温板14上设有向下延伸的导温组件，导温板14通过升降气缸13固定在位移平台11下方，当试管放置架5位移至温控检测区时，导温板14位于试管放置架5的上方，且升降气缸13向下推送导温板14则每个导温组件分别伸入至每个样品试管内，导温组件的数量和安装位置与试管放置架5的样品试管位置和数量相互配合。

为了方便及时清洗导温组件，避免上一次测试的样品影响本次测试结果，位移平台11通过滑套固定在支架10上，支架10上固定有其气缸杆连接位移平台11的侧推气缸12，当侧推气缸12伸长至行程末端时，位移平台11位于温控检测区，当侧推气缸12收缩至行程始端时，位移平台11位于清洗池17上方，清洗池17上方设有进水管，底部设有出水管，可以及时的更换清洗液，清洗池17底部设有旋转叶片，可以产生旋流，提高清洗效果。

导温板14上设有制热单元9和制冷单元8，制热单元9为用于产生热量的装置，如电热阻丝，制冷单元8为用于制冷的装置，如与制冷机连接的冷却液管道，可以通过导温板14向样品试管内输送热量或换出热量。

导温组件包括导温杆16和感应杆15，导温杆16上设有侧向延伸的导温支杆，侧向延伸的导温支杆可以提高热交换效果，感应杆15长于导温杆16，感应杆15的下端用于与样品试管底部接触，顶端与导温板14之间设有感应元件，当感应杆15底端接触到样品试管底部时，感应元件会会获取一个该位置由样品试管的信号，感应元件可以感知该感应杆15所在区域内是否放置有样品试管，因为不是每次试验都要将试管放置架5放满，所以可以用该元器件检测并获取试管放置架5上的样品试管放置位置和数量，方便平移机构3实现精准位移，跳过无样品试管的区域。此外感应杆15上设有温度传感器，独立固定在感应杆15可以避免导温杆16的干扰，同时能够精确的监控样品试管内的温度。

色谱检测检测区设有色谱仪，可以采用小型色谱检测装置，当试管放置架5位移至色谱检测检测区时，色谱仪的检测头位于试管放置架5的下方，从样品试管的底部获取色谱信息，色谱仪的检测头为固定的，通过平移机构3，则能够实现逐一的检测每一个样品试管。

此外，色谱仪的检测头旁固定有向上喷射颜料的喷枪，控制器输出驱动信号至喷枪的阀门，可以对检测合格或不合格的样品试管底部喷射标记颜色。

为了使仪器能够自动化控制，该自动化仪器设有控制器，每个检测区的圆形轨道1旁均设有位置传感器7，位置传感器7输出接触到支撑基座2或支撑臂4的感应信号至控制器，用于获取位置信号，控制器输出驱动信号至驱动电机、平移机构3、流量阀、试剂泵、升降基座、震动电机、升降气缸13、侧推气缸12、制冷单元8和制热单元9、以及旋转叶片的驱动部件；制器接收色谱仪和流量阀的信号，电容屏输出坐标信号至控制器，液位传感器输出液位信号至控制器，温度传感器输出温度信号至控制器，感应元件输出感应信号至控制器。

自动化仪器设有报警器、输入单元和显示单元，控制器输出报警信号至报警器，输出参数信号至显示单元显示，输入单元输入调节信号至控制器。

基于上述用于多样品水质量同时在线检测的自动化仪器的检测方法：

1)仪器启动，自检并获取人工输入的检测区循环顺序和各检测区检测参数；

2)获取下一步需要进入的检测区；

3)根据获取的位置传感器7信号控制驱动电机旋转支撑基座2至相应检测区；

4)获取检测区检测参数；

5)按照检测参数执行相应检测区装置；

6)已完成检测区任务+1，并判断已完成检测区任务数量是否达到设定数量，若否则返回2)，若是则执行下一步；

7)仪器关闭，并报警提示。

其中5)中各检测区工作方法如下：

试剂滴加检测区：利用平移机构3将样品试管逐一送至滴液头下方，滴液头通过流量阀向每个样品试管内滴加定额试剂，完成所有样品试管的试剂滴加后，平移机构3回归至基准位；

震动检测区：震动平台19上升顶起试管放置架5，驱动震动电机工作设定时间，震动平台19下降将试管放置架5放置到支撑锥杆18上；

温控检测区：驱动制冷单元8或制热单元9工作使导温板14到达设定温度，升降气缸13使导温组件伸入到样品试管内，使每个样品试管恒温静止设定时间后，升降气缸13使导温组件上升离开样品试管，侧推气缸12回收将导温板14移动至清洗池17上方，升降气缸13使导温组件伸入到清洗池17内，完成清洗后升降气缸13使导温组件上升离开清洗池17，侧推气缸12伸长使导温板14移动至温控检测区；

色谱检测检测区：利用平移机构3将样品试管逐一送至色谱仪的检测头上方，色谱仪将检测信号输送至控制器，完成所有样品试管的检测后，平移机构3回归至基准位。

所述1)执行后，先将支撑基座2位移至温控检测区，升降气缸13向下伸长，利用温控检测区的感应杆15获取试管放置架5放置有样品试管的坐标，升降气缸13再回缩，完成样品试管数量和位置的确定再执行2)。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。