垂直液面探测系统的设计与实现_开题报告

垂直液面探测技术应用最为广泛而且要求最高的应该是在医疗器械行业,而医疗器械行业内要求最高的是体外诊断仪器上,因为如果此类仪器上的液面探测技术不过关则很容易造成对病人病情的误判,造成医疗事故,所以体外诊断仪器上的液面探测技术一般代表着整个技术的最高水平。

（一）国内研究现状

在医疗器械行业,体外诊断仪器上,特别是全自动生化分析仪和全自动免疫分析仪上都有一项关键技术-液面探测技术，这项技术的好坏直接影响到整台测试设备的测试结果的准确性,因为在测试过程中作为样本检测的第 一步，必须进行样本和试剂的吸液，并且加注到反应杯，这是一个动态的过程，而在这个过程中，液面探测是一个非常重要的环节，它能保证探针迅速下降的时候，通过探测液面所在的位置来即时判断样品杯或试剂瓶中是否有足够的由各项目预先设定的液量可以进行检测，以保证吸到准确的液量而又不至探的过深得以最大限度减少探针携带污染 ，特别是在使用原始管时，如果没有液面探测，则会产生空吸，或者因各样品管内液面和血凝块高度不定 ，导致探针扎入血凝块 ，而吸不到准确的血清需要量，最终造成探针堵塞。

在国内厂家研发的全自动生化分析仪和全自动免疫分析仪上所用的垂直液面探测技术,很多还在使用双针电阻式液面传感技术,这种技术相对于国外进口设备上的单针电容式液面探测技术应该算是比较落后的,双针电阻式液面探测技术是通过两根金属针扎到被测液体内,通过液体里的离子导电,使两根金属探针导通,从而使系统感知到液面的存在,相对缺点有:

1、两根金属针之间容易挂被测液体，从而导致误信号；

2、两根金属针之间的根部容易结晶，从而导致误信号一直存在；

3、因为是双针，所以整体直径会比较大，而反应杯的口径又比较小，从而不容易定位，容易扎到杯壁；所以国产设备在这一方面故障率也远高于进口设备。

（二）国外研究现状

国外进口全自动生化分析仪上基本采用电容式液面传感技术,该技术是由震荡器、探针连接及前置运放组成,当两个金属极板中间填充绝缘电介质时就形成了一个电容，两个平行无限大的极板构成的电容其电容量可用C=￡*S／d来表示，其中S为极板的面积，单位为m2，d为两极板间绝缘介质的厚度，单位为m，￡=介质的相对介电常数 8．85e-12，单位为F／m，其中常数8．85e-12为真空中的绝对介电常数，电容量的单位为法拉(F)，当极板面积相对于介质厚度很大时，可以不考虑极板的边缘效应，加有电势的两极板间成为一个匀强电场，其容量可由上述公式近似得出。探测针作为金属导体，它与同为金属导体的样品杯底部下面和侧面的金属机架确实也存在着这样一种电容效应，其填充的绝缘介质为空气，由于极板形态不规则，无法套用公式来精确计算出这个电容量 ，但可以用它进行非常粗略的估算。当样探测针接触到液面时，由于测试样本相当于一个良导体 ，样本的底部可以作为电容的一个极板，面积远大于样本针针尖的面积，如果样本的底部面积为lcm2，底部空气间隔为0．5cm，算出的底部电容量大致为0．18PF。同时样本的两个侧面与侧面机架也形成 了两个电容，如果样品杯中的样本高度及样品杯内径均为1cm，空气间隔为0．5cm计算，得到样本两个侧面电容同样均为0．17PF，而样本针部位的侧面电容略有增加但基本保持不变，如果把这4个电容的容量加在一起，此时的电容量相较样本针未接触液面时的电容量瞬间突变，如果用曲线来表示此变化 ，则呈现垂直上升状态 ，与样本针下降但未接触液面时电容量缓慢连续增大这种情况完全不同。

目前国外进口设备上均用此技术,它的优点有,探针结构简单,易维护,机械故障明显减少,维修成本也明显降低；但同时由于在同一台设备上需要用同一根探针去检测多个位置（试剂位、反应位、清洗位、样品位），多个容器（样品杯、试管、试剂瓶、反应杯）内的液位,而每个位置周边的分布电容又有很大的差异,每瓶不同液体由于内部的剩余溶液不同分布电容也有变化,所以电容的基线很难选择，如果选择不当很容易造成误判，这也是为什么国产设备不敢轻易采用此技术的原因之一。

二、^范文提纲

1硬件系统的设计及功能实现

1.1 PCB板的设计

1.1.1器件选型

1.1.2原理图的设计

1.1.3 PCB板的绘制

1.2 PCB板的焊接与调试

2软件系统的设计及功能实现

2.1软件需求分析

2.2概要设计

2.2.1软件流程图

2.2.2模块划分、功能分配

2.3详细设计

2.4编码及测试

3整体系统功能的实现

3.1系统逻辑联调

3.2系统详细参数调试

3.3实验数据

三、参考文献

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