[发明专利]大剂量定量液体的高精度滴定系统

说明书

本发明提供一种大剂量定量液体的高精度滴定系统，包括机械驱动单元和控制系统单元，其中，机械驱动单元还包括有用于感应注射器推柄位移量的位移传感器，控制系统单元包括有分析出待滴定液体流体特性的流场分析单元，决策出注射流断点控制、层流/湍流控制及位置控制的流体决策单元，得出力控制、层流控制及位置控制的控制单元，计算出驱动电机运行指令的运动命令单元，以及电机驱动控制器；位移感应器、流场分析单元、流体决策单元、控制单元、运动命令单元与电机驱动控制器依次数据传送连接，电机驱动控制器与驱动电机控制连接。与现有技术相比，本发明的滴定系统，由位置、流体状态及液力的复合控制来实现定量滴定，使滴定准确、快速及可靠。

技术领域

本发明涉及一种自动滴液系统，特别涉及一种无管路自动滴液机滴定系统。

背景技术

无管路自动滴液系统作为当今较为先进的一种染料自动配色系统，被广泛地应用于印染企业、高校实验室以及化验室等与染料配色有关的生产、科研领域。随着技术水平的提升，无管路滴液系统现已全面替代了传统的人工手动配液、配色的操作方式，配色操作过程完全由电脑控制完成,这不仅减轻了工人的劳动强度，也提高了配液的精度和效率。

无管路自动滴液机主要组成部分有：母液陈列、X-Y伺服运动平台、精密称重系统及自动滴液系统等，其中，自动滴液系统为自动滴液机的主动配液执行装置，是自动滴液机的核心部分，其性能的高低直接决定了自动滴液机性能的优劣，滴定精度与滴定效率是衡量自动滴液系统性能的主要指标，其中，滴定精度决定了混合液体的合格率与可重复性，滴定效率决定了生产的快速性。

自动滴液机的操作过程主要分为取液与滴液两个过程，其中，取液过程是指依据混合液体的配方中母液的种类，自动滴液机依靠X-Y伺服运动平台将自动滴定系统输送至母液阵列中相应的母液位置，由自动滴定系统夹持相应母液注射器，进行母液的汲取，汲取动作完毕后再由X-Y伺服运动平台将自动滴定系统输送至滴定位置；滴液过程是指在滴定位置，依据混合液体的配方中对该母液的量的要求，由自动滴定系统进行定量的液体滴定操作。

目前，自动滴液机的滴定系统的机械结构，如图1所示，其工作原理是：利用驱动电机10经传动滚珠丝杠20带动滴定注射器30的推柄301作往复直线运动来实现滴定注射器30的滴定，基于此机械结构，实现大剂量定量液体的滴定方法主要有以下两种：

(一)称重闭环式控制方法，具体的是：使用精密电子天平对液体的滴出量进行实时称重，以该称重量为反馈设计定量液体的滴定操作；具体实施时将定量液体的滴定过程划分为基础量滴定与补充量滴定，以实时称重结果与待滴定量进行比较，当两者差值较大时，实施基础量滴定；当两者差值较小时，实施补充量滴定，直至两者误差最小。

(二)位置开环式控制方法，具体的是：该滴定方法建立在假定液体滴定量与注射器推柄位置变化量成线性关系的基础之上；实际操作过程中，将多次重复固定位置变化量的滴定操作，以求均值的方式获取上述假定的线性关系；在实际实施滴定操作时，由所求取的线性关系，结合指定液体的待滴定量，获得滴定系统驱动电机的运行控制命令，在该控制命令下，驱动电机进行对应角度的旋转，通过滚珠丝杠及机械夹持器拖动注射器推柄产生相应的位置变化量，从而完成定量液体的滴定。

然而，上述两种控制方法存在有难以克服的问题：其中称重闭环式控制方法在滴定操作的结束阶段，由于反馈量与待滴定量两者差值较小，在进行补充式滴定时，极易出现欠补充或过补充；而补充式滴定方式，其本质是一种离散控制方式，即以液滴的形式补充滴定量，因此，当出现欠补充或过补充时，滴定操作无法寻求最佳补充量，即使有最佳补充量，液滴的形式也会导致滴定操作产生阶跃性误差，从而降低了滴定精度；再有，由于精密电子天平的易受外界温度、湿度、振动等因素影响，加上滴定操作时的液柱对称重盘的冲击，导致精密电子天平的稳定时间较长，因此，反馈量的获取实时性很差，滴定效率极低；还有，针对易挥发性液体或溶液，当称重的时间与液体最小量的挥发时间相当时，使得精确反馈量的获取更为困难，滴定的准确性更难保证。