一種用于定量濃縮的差分式高精度液位檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)分析或測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種用于定量濃縮的液位檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 分析化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、含量、結(jié)構(gòu)和形態(tài)等化學(xué)信息的分析方法及理論的 一門(mén)科學(xué)。在分析樣品時(shí)一般先要想法分離不同的成分。
[0003] 化學(xué)前處理正是對(duì)分析樣品不同成分的分離，或?qū)⒏蓴_成分除去，或改變其狀態(tài) 方便測(cè)定等而做的預(yù)先處理過(guò)程，主要包括樣品的提取、凈化、富集、衍生化等。
[0004] 在化學(xué)樣品前處理過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)用到定量濃縮來(lái)提高樣品濃度，但為方便后續(xù) 分析，樣品容積需要一個(gè)特定的值，這就需要用到體積定量檢測(cè)手段來(lái)完成這個(gè)一個(gè)特定 的值檢測(cè)。
[0005]目前現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)主要有兩種方式，一種是人工方式，即通過(guò)人觀察，使其凹液面 與相應(yīng)刻度相切，這種方式引入人為誤差大，且刻度有限（不能任意定容到某一體積），工 作強(qiáng)度大，現(xiàn)在用的越來(lái)越少；另一種是采用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，即通過(guò)一機(jī)械臂帶動(dòng)一對(duì)由發(fā) 射端和接收端組成的液面檢測(cè)傳感器來(lái)檢測(cè)液體體積，如授權(quán)公告日為2012年12月26 日，授權(quán)公告號(hào)為CN202631345U的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利中所公開(kāi)的"一種液體定量體積自動(dòng) 調(diào)控裝置";其運(yùn)用光的折射原理來(lái)判斷液面的位置；當(dāng)發(fā)射端的光源發(fā)射的光線未過(guò)凹液 面水平切線臨界位置時(shí)，光線垂直穿過(guò)，直接照射在接收端上（接收光強(qiáng)最大）；當(dāng)發(fā)射端 的光源發(fā)射的光線超過(guò)凹液面水平切線臨界位置時(shí)，光線將經(jīng)過(guò)折射，接收端則接由不到 光線，或接收到的光強(qiáng)明顯下降，從而判斷出此位置正是凹液面位置。
[0006] 上述技術(shù)方案中的這種方式，能夠判斷出凹液面的位置，但由于這種液面檢測(cè)傳 感器的發(fā)射出的光束直徑都比較大（如一般出光直徑達(dá)3mm，主要為了降低用戶(hù)安裝難 度），即使采用了小孔漏光罩（如直徑〇. 5mm小孔，孔再小會(huì)增加加工難度，還會(huì)增加安裝難 度）來(lái)減小光束直徑，也難以滿(mǎn)足一些需要小體積高精度的定量體積的測(cè)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于定量濃縮的差分式高精度液位檢測(cè) 方法，其采用兩對(duì)由發(fā)射端和接收端組成的液面檢測(cè)傳感器，構(gòu)成差分式雙傳感器，來(lái)解決 透明液面檢測(cè)傳感器因出光光束大導(dǎo)致的檢測(cè)精度不高的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了一種針對(duì)透明液體 的差分式高精度液位測(cè)試方法；可減少人為誤差及勞動(dòng)強(qiáng)度，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，從而 提高了效率；且其臨界面的判定采用邏輯上的互鎖，提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供一種用于定量濃縮的差分式高精度液位檢測(cè)方法，包 括在定容管的側(cè)面，設(shè)置由發(fā)射端和接收端組成的液面檢測(cè)傳感器，所述發(fā)射端發(fā)出的光 線穿過(guò)定容管和其中的待測(cè)溶液，被設(shè)置在定容管另一側(cè)的接收端所接收，利用光的折射 原理來(lái)判斷定容管中待測(cè)液面的位置；其特征是：
[0009] 設(shè)置分別由兩對(duì)發(fā)射端和接收端組成的第一和第二液面檢測(cè)傳感器，構(gòu)成一個(gè)差 分式雙傳感器組；采用所述的差分式雙傳感器組，利用光的折射原理，對(duì)定容管中待測(cè)液面 的位置進(jìn)行檢測(cè)；
[0010] 將所述第一和第二液面檢測(cè)傳感器的發(fā)射端及接收端分別安裝在傳感器支撐板 上，傳感器支撐板固接在一個(gè)升降機(jī)構(gòu)上，所述的升降機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)傳感器支撐板作縱向 上、下移動(dòng)；通過(guò)所述第一和第二液面檢測(cè)傳感器的上、下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)定容管中的不同液 位進(jìn)行檢測(cè)；
[0011] 其中，第一和第二液面檢測(cè)傳感器的安裝高度差為d，并且兩組傳感器出光軸的夾 角為P，所述定容管的縱向軸線位于所述第一和第二液面檢測(cè)傳感器的兩束出光的重疊區(qū) 域；
[0012] 所述的差分式高精度液位檢測(cè)方法，用差分式雙傳感器組對(duì)定容管中待測(cè)液面的 位置進(jìn)行檢測(cè)，以解決透明液面檢測(cè)傳感器因出光光束大導(dǎo)致的檢測(cè)精度不高的問(wèn)題，實(shí) 現(xiàn)小體積、高精度的定量體積的測(cè)定操作。
[0013] 進(jìn)一步的，所述差分式雙傳感器組的發(fā)射端及接收端，分別對(duì)應(yīng)安裝在一個(gè)傳感 器組固定板上，所述的傳感器組固定板固定在一個(gè)傳感器支撐板上，傳感器支撐板固接在 一個(gè)升降機(jī)構(gòu)上，所述的升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)傳感器支撐板上的差分式雙傳感器組同步作上、下 移動(dòng)；所述定容管的縱向軸線位置，位于所述差分式雙傳感器組兩束出光的交叉重疊區(qū)域， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)定容管中液體的不同液位進(jìn)行檢測(cè)。
[0014] 具體的，所述的升降機(jī)構(gòu)至少包括動(dòng)力源、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；所述的動(dòng)力源包 括電機(jī)或液壓驅(qū)動(dòng)桿；所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或偏心輪傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)；所述的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為雙導(dǎo)桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)或直線導(dǎo)軌導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。
[0015] 具體的，當(dāng)所述的第一、第二液面檢測(cè)傳感器的接收端同時(shí)接收到對(duì)應(yīng)發(fā)射端輸 出的光信號(hào)時(shí)，則判定為檢測(cè)到液面。
[0016] 進(jìn)一步的，在所述升降機(jī)構(gòu)的縱向升降移動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)所述第一液面檢測(cè)傳感器 的接收端接收到第一液面檢測(cè)傳感器發(fā)射端輸出的光信號(hào)，且所述第二液面檢測(cè)傳感器的 接收端也同時(shí)接收到第二液面檢測(cè)傳感器發(fā)射端輸出的光信號(hào)時(shí)，則判定所述第一和第二 液面檢測(cè)傳感器之間兩束檢測(cè)光線重疊部分的縱向坐標(biāo)位置，為定容管中待測(cè)液面的實(shí)測(cè) 位置。
[0017] 本技術(shù)方案所述的差分式高精度液位檢測(cè)方法，通過(guò)調(diào)節(jié)所述第一和第二液面檢 測(cè)傳感器之間兩束交叉檢測(cè)光線的重疊部分的高度差；來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)定容管中待測(cè)液面不同檢 測(cè)精度的調(diào)節(jié)。
[0018] 具體的，所述的差分式高精度液位檢測(cè)方法，設(shè)所述第一和第二傳感器的液面檢 測(cè)精度范圍為a，所述第一和第二液面檢測(cè)傳感器的安裝高度差為d，則第一和第二傳感器 兩束檢測(cè)光線的重疊部分的高度，為第一和第二傳感器的液面檢測(cè)精度范圍，減去第一和 第二液面檢測(cè)傳感器之間的縱向安裝高度差所得到的數(shù)值結(jié)果a_d;所述定容管中待測(cè)液 面的判定規(guī)則為：只有兩組傳感器同時(shí)有輸出信號(hào)時(shí)，判定為檢測(cè)到液面；此時(shí)差分式雙 傳感器組的液面檢測(cè)精度為a-d。
[0019] 進(jìn)一步的，所述第一和第二液面檢測(cè)傳感器的安裝高度差d值的大小，確定了對(duì) 定量管中液面的檢測(cè)精度。
[0020] 本技術(shù)方案所述的差分式高精度液位檢測(cè)方法，通過(guò)調(diào)節(jié)第一和第二傳感器兩束 檢測(cè)光線之間的上、下高度位置差，即調(diào)節(jié)第一和第二液面檢測(cè)傳感器安裝高度差d值的 大小，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)定容管中待測(cè)液面探測(cè)精度高低的任意調(diào)節(jié)或設(shè)定。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0022] 1.本技術(shù)方案采用兩組傳感器構(gòu)成一個(gè)差分式雙傳感器組，提供了一種針對(duì)透明 液體的液位測(cè)試方法；
[0023] 2.采用差分式雙傳感器組進(jìn)行液面位置檢測(cè)，且臨界面的判定采用邏輯上的互 鎖，有助于提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度；
[0024] 3.由于液面檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度只與第一和第二傳感器兩束檢測(cè)光線之間的上、下 高度位置差相關(guān)，而與單個(gè)傳感器的檢測(cè)精度無(wú)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了通過(guò)兩組低精度的傳感器 達(dá)到高精度檢測(cè)的目的，降低了檢測(cè)設(shè)備的制造成本；
[0025] 4.通過(guò)增加第一和第二傳感器高度差值d的可調(diào)機(jī)構(gòu)，即可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)精度的任意 可調(diào)性；
[0026] 5.本技術(shù)方案可大大減少檢測(cè)過(guò)程中的人為誤差及勞動(dòng)強(qiáng)度，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn) 確度，從而提高了工作效率。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為現(xiàn)有凹液面檢測(cè)方法的原理示意圖；
[0028] 圖2為本技術(shù)方案的差動(dòng)式液位檢測(cè)組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖3為本技術(shù)方案差動(dòng)式雙傳感器固定板的臺(tái)階結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖4為本技術(shù)方案中升降機(jī)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖5為本技術(shù)方案中升降機(jī)構(gòu)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖6為本技術(shù)方案中升降機(jī)構(gòu)的又一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖7為本技術(shù)方案中差動(dòng)式雙傳感器的測(cè)量原理示意圖；
[0034] 圖8為本技術(shù)方案中差動(dòng)式雙傳感器固定板可調(diào)方案的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 圖中，al為折射光線，a2為臨界光線，a3為直射光線；1為差動(dòng)式雙傳感器組，2 為傳感器組固定板，3為定容管，4為傳感器組支撐板，5為升降機(jī)構(gòu)；101為第一組傳感器， 102為第二組傳感器，IOla為第一組傳感器的發(fā)射端，IOlb為第一組傳感器的接收端，IOls 為第一組傳感器的檢測(cè)光線，102a為第二組傳感器的發(fā)射端，IOlb為第二組傳感器的接收 端，102s為第二組傳感器的檢測(cè)光線，201為雙傳感器固定板的低平面，202為雙傳感器固 定板的高平面；203為調(diào)節(jié)螺釘，204為第一固定板，205為第二固定板，206為復(fù)位彈簧，207 為導(dǎo)向桿；501為電機(jī)，502為聯(lián)軸器，503為導(dǎo)桿，504為絲桿，505為絲桿螺母，506為直線 導(dǎo)軌，507為帶輪，508為同步帶。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0037] 圖1中，現(xiàn)有凹液面檢測(cè)方法運(yùn)用光的折射原理來(lái)判斷液面的位置；當(dāng)發(fā)射端 的光源發(fā)射的光線未過(guò)凹液面水平切線臨界位置時(shí)，光線垂直穿過(guò)，直接照射在接收端上 (接收光強(qiáng)最大），此時(shí)稱(chēng)之為直射光線a3 ;當(dāng)發(fā)射端的光源發(fā)射的光線超過(guò)凹液面水平切 線臨界位置時(shí)，光線將經(jīng)過(guò)折射，接收端則接由不到光線，此時(shí)稱(chēng)之為折射光線al;或接收 到的光強(qiáng)明顯下降，從而判斷出此位置正是凹液面位置，此時(shí)稱(chēng)之為臨界光線a2。
[0038] 圖2中，本技術(shù)方案將差分式雙傳感器組1的發(fā)射端101a、102a及接收端101b、 102b，分別對(duì)應(yīng)安裝在傳感器組固定板2上，并將傳感器組固定板固定在傳感器支撐板4 上，傳感器支撐板4又安裝在升降機(jī)構(gòu)5上，即升降機(jī)構(gòu)5可以帶著傳感器支撐板4上差分 式雙傳感器組1上下移動(dòng)，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)4可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同液位進(jìn)行檢測(cè)。
[0039] 其中，定容管3固定放置于差分式雙傳感器組1第一和第二傳感器兩股出光的雙 光軸的交叉位置處，即第一和第二傳感器的兩束出光的光軸均穿過(guò)定容管3的縱向軸線。
[0040]圖3中，本技術(shù)