自动分析仪柔性定位与精确加样过程动力学研究

发布时间：2020-07-27 17:31

【摘要】：自动分析仪是医疗及其科研机构进行临床诊断、生化检测的必要仪器,自动分析仪检测精度的主要影响因素是移动平台的进给定位精度和加样系统的加样精度。本课题基于自动分析仪移动平台进给定位和加样系统精确加样原理,重点研究进给定位和精确加样过程中的影响因素,推导出移动平台的柔性定位模型和加样过程动力学方程。设计自动分析仪移动实验平台,实验验证柔性定位曲线控制下自动分析仪移动平台定位精度高,运行冲击小。对加样过程进行仿真,分析不同因素对加样精度的影响。自动分析仪移动平台选用基于步进电机的同步带传动方案,分析影响步进电机进给定位精度的因素,对常用的进给定位控制曲线进行对比分析。建立自动分析仪的柔性定位模型,对柔性定位控制曲线进行转换运算得到步进电机脉冲控制曲线,对脉冲控制曲线进行离散化处理,确定控制方案并对自动分析仪中步进电机进行编程控制。设计自动分析仪进给实验平台实,验验证了在柔性进给定位模型下,自动分析仪移动平台重复定位精度高,运动过程中的冲击小,能够完全满足实际应用需求。根据自动分析仪实际工况确定研究所用的加样系统;分析加样过程中对加样精度的影响因素;确定加样管路中流体的流动状态,分析加样过程中的流固耦合因素建立液固耦合振动模型;分析加样过程中的液阻、液感、液容等影响因素,对加样过程中的流体动力进行分析;应用Simulink搭建仿真平台,对不同粘度、不同加样管路长度、不同加样管路直径和不同加样量对加样精度的影响。
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH77
【图文】：

（a）接触式加压（b）非接触式加样图1.1 加样方式非接触式加样，工作原理如图1.1（b）所示，加样系统工作时，加样针运行到待检测样本的上方，在加样针与待检测液体有一定的距离处加入反应试剂。非接触式加样，没有接触式加样的样本间交叉污染的问题，加样以后不用对加样针进行清洗即可对下一个待检测液体进行加样，效率比接触式加样高。但是这种加样方式有不可克服的缺点，例如液体滴落、飞溅和加样结束时的毛细作用等现象会造成加入反应试剂的误差较高和加样过程中的振动等问题，因此相对于接触式加样

6加入待检测样品池中，当滚轮反转时就会从待检样品池中吸出液体。图1.2 蠕动泵加样蠕动泵输送的液体只经过管路，不与加样系统的其它部件接触，可以输送具有腐蚀性、病毒性的介质。重复加样时流量恒定，蠕动泵结构简单，零部件的更换维修比较方便。但是在输送液体的过程中，蠕动泵会产生枕形流体，使得输送管路振动，影响输送液体的层流状态，加样精度控制较为复杂。泵管的柔性较大，承压容易变形。但是近年来基于MCU和步进电机的蠕动泵系统发展迅速，加样精度也有较大提高[40]。基于注射泵的加样系统[41]，如图1.3所示，步进电机转动带动滚珠丝杠旋转，注射器会在丝杆螺母的带动下上下移动

基于注射泵的加样系统[41]，如图1.3所示，步进电机转动带动滚珠丝杠旋转，注射器会在丝杆螺母的带动下上下移动，注射器中的体积会响应的增大或者减小，实现样品的添加和回抽，通过对步进电机旋转的控制可以精确控制丝杠螺母的移动距离实现对样品的精确加注。注射泵加样系统体积小、精度高、控制简单、更换方便，自动分析仪多采用这种加样方式为系统加样。图1.3注射泵加样系统基于微气动原理的加样系统是通过压缩机将空气压缩后进入腔体内部，腔体内部压力大于外界气压使样本液喷出。系统运行时，三通电磁阀接通，气压推动样本液注入待检测液中，控制电磁阀的接通时间和气压大小就可以获得不同的加样量。微气动加样系统加样效率高

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本文编号：2772146