CN107290027A - 液面检测装置及检测方法和全自动取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液面检测装置，包括探针，用于接触被测液面并输出自身电容，开关模块，探针的一端与开关模块的一端连接，开关模块的另一端具有多个接入端分别对应连接一个电容检测器的输入端，分时控制器输出分时控制信号，控制开关模块切换探针的一端与至少两个电容检测器中任意一个电容检测器之间的连接通道；每个电容检测器的输出端均连接判决器，检测探针产生的电容或电容变化的检测结果，并将该检测结果发送到判决器；判决器根据至少两个电容检测器中输出的至少两个检测结果，确定被测液面的最终检测结果。本发明还提供了一种液面检测方法和全自动取样装置，采用本发明实施例，提高电路的抗干扰性，提高测量的准确性，保障测量的灵敏度。

Description

液面检测装置及检测方法和全自动取样装置

技术领域

本发明涉及液面传感装置，尤其涉及用于全自动取样装置在取样过程中检测样本液面的检测电路及方法。

背景技术

全自动生化分析仪、免疫分析仪等在分析体液时，需要先采样，吸液探针在电机的带动下在试管中下行，当接触到液面时，为防止针管扎入过深带来清洗难度增加的问题(如果清洗不干净会引发交叉污染)，电机必须停止，针管吸取体液后在电机的带动下上行返回，所以在全自动生化分析时必须进行液面检测，在针管接触到液面时，需要输出接触液面指示信号给电机控制单元，以便控制电机停止。全自动生化、免疫分析仪现有的液面检测技术主要包括电容变化型液面检测、压力传感型液面检测和无线发射接收型液面检测等等，其中，通过吸液探针的电容变化来检测液面，具有灵敏度高、不影响加样精度等特点，是目前主流技术，被广泛采用。

在现有技术方案中，采用锁相环对探针电容进行检测，当探针接触到液面时，探针电容的电容值发生变化，通过测量锁相环输出电压即可判断探针是否接触液面。在该设计中，通过将电压信号进行大幅度放大，可以实现较高检测灵敏度、检测微量液体，但在全自动生化、免疫分析仪中，由于***结构需要，探针通常被设计成细长金属管状，长度可达100mm以上，这时探针会成为敏感天线，极易引入干扰，特别是电磁干扰中的射频干扰，使得检测电路出现误检，导致检测结果错误。

发明内容

本发明实施例提供一种液面检测装置及检测方法和全自动取样装置。可以提高电路的抗干扰性，提高测量的准确性，保障测量的灵敏度。

本发明提供的一种液面检测装置，其包括探针、开关模块、至少两个电容检测器以及判决器，其中：

探针，用于接触被测液面并输出自身电容，

开关模块，所述探针的一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端具有多个接入端分别对应连接一个电容检测器的输入端，以及

与所述开关模块相连的分时控制器，所述分时控制器输出分时控制信号，用于控制所述开关模块切换所述探针的一端与所述至少两个电容检测器中任意一个电容检测器之间的连接通道；

每个电容检测器的输出端均连接判决器，用于检测所述探针产生的电容或电容变化的检测结果，并将该检测结果发送到所述判决器；

所述判决器根据所述至少两个电容检测器中输出的至少两个检测结果，确定被测液面的最终检测结果。

本发明第二方面提供了一种全自动取样装置，所述分析仪包括：

上述液面检测装置；

针管运动控制机构，用于接收来自所述液面检测装置输出的指示信号，根据所述指示信号控制探针相对于所述被测液体运动。

本发明第三方面提供了一种液面检测方法，所述方法包括：

设置多路电容检测通道，用来检测探针与被测液面之间因距离变化而产生的电容或电容变化，在预设时间段内获得多组检测结果；

根据至少两个检测结果，确定被测液面的最终检测结果。

采用本发明实施例，首先分时控制器输出分时控制信号，用于控制开关模块切换探针的一端与至少两个电容检测器中任意一个电容检测器之间的连接通道；然后每个电容检测器的输出端均连接判决器，用于检测探针产生的电容或电容变化的检测结果，并将该检测结果发送到判决器；最后判决器根据至少两个电容检测器中输出的至少两个检测结果，确定被测液面的最终检测结果。通过综合多个检测结果来确定最终结果，从而提高电路的抗干扰性，提高测量的准确性，保障测量的灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提出的一种液面检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提出的另一种液面检测装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提出的又一种液面检测装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提出的一种电容检测器的结构示意图；

图5是本发明实施例提出的另一种电容检测器的结构示意图；

图6是本发明实施例提出的一种多个电容检测器的结构示意图；

图7是本发明实施例提出的另一种多个电容检测器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

通常在全自动生化分析仪、全自动免疫仪等设备中会使用全自动取样装置，其通常包括吸液探针、检测电路及针管运动控制机构。根据检测电路获取的吸液探针是否接触被测液体的检测结果，针管运动控制机构控制吸液探针相对于所述被测液体运动。吸液探针考虑到化学兼容性，通常为不锈钢或钛合金，其可以为单管针或双层吸液探针。

请参考图1，图1是本发明实施例提出的一种液面检测装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例中电路包括控制电路101、至少两个电容检测器102以及判决器103，其中：

控制电路101中包括探针，用于接触被测液面并输出自身电容，为了提高吸液探针电容检测的抗干扰能力，在一些实施例中，吸液探针采用双层吸液探针，其相当于一个电容器，包括导电外针管和导电内针管以及中间绝缘层。在本发明的一些实施例中，探针可以为双层针管结构，探针的导电内针管连接开关模块，而导电外针管可以接地，或者不接地。更进一步地，在本发明的一些实施例中，探针包括导电内针管和导电外针管，导电内针管的长度比导电外针管的长度长，且导电内针管和导电外针管的长度相差超过3厘米。

控制电路101中包括开关模块，探针的一端与开关模块的一端连接，开关模块的另一端具有多个接入端分别对应连接一个电容检测器的输入端，以及与开关模块相连的分时控制器，分时控制器输出分时控制信号，用于控制开关模块切换探针的一端与至少两个电容检测器中任意一个电容检测器之间的连接通道。控制电路101还可以包括跟随器，上述导电内针管的一端连接上述开关模块的一端和跟随器的输入端，跟随器的输出端连接上述导电外针管。

每个电容检测器102的输出端均连接判决器103，用于检测所述探针产生的电容或电容变化的检测结果，并将该检测结果发送到判决器103。

具体的，至少两个电容检测器102的电路参数可以是一致的，也可以是不一致的。在本发明的其中一个实施例中，上述至少两个电容检测器102的电路参数对应的敏感频点不相同。敏感频点是指易受干扰的频率点，一般为电路工作频率的整数倍，在这些频率点上，电路容易与干扰频率发生共振。利用电路参数不一致的至少两个电容检测器102，分别进行检测后取一致性检测结果来输出表征探针的另一端接触被测液体的指示信号，可以更加提高液面检测的精度。

可选的，电容检测器102可以包括用于产生谐振信号的振荡电路，所述振荡电路连接所述开关模块的另一端上对应的接入端；与所述振荡电路输出相连的测量电路，用于测量所述振荡电路产生的谐振信号的谐振频率或谐振频率的变化；以及与所述测量电路相连的检测判断电路，用于根据所述谐振频率或谐振频率的变化，获得并输出有关所述探针产生的电容或电容变化的检测结果。

例如，探针输出的电容作为锁相环压控RC振荡器中的电容的一部分，当探针接触到液面时，电容发生变化，RC振荡频率随之变化，但锁相环的鉴相器和负反馈节会自动调整压控RC振荡器的控制电压，使得RC振荡频率与参考频率趋于一致，通过测量控制电压可以判断探针是否接触到液面，另外可以选择不同的参考频率，能实现对不同频率电磁干扰的不同响应特性。或者，探针输出的电容作为RC充放电电路的一部分，当探针接触到液面时，电容发生变化，RC时间常数随之变化，通过RC振荡器测量振荡频率，或固定时间测量RC充放电幅值，从而判断探针是否接触到液面，另外可以选择不同的R、C参数，实现不同的RC时间常数，达到对不同频率电磁干扰的不同响应特性。于是，电容检测器102可以采用基于LC谐振频率测量的电容检测器、基于锁相环的电容检测器和基于RC时间常数测量的电容检测器等等之一。

本文的电路参数可以包括用于测量谐振频率的频率测量时间、电容检测器中的振荡电路参数(如LC谐振电路的L和C的参数值、锁相环电路的电压设定值、LC驱动电路的参数值)等等中的任意一个参数值。

判决器103，根据所述至少两个电容检测器中输出的至少两个检测结果，确定被测液面的最终检测结果，即有关探针的一端是否接触到被测液面的检测结果。

本实施例中的控制电路101仅仅指代功能区域的划分，而不应当被限定为形成的某一具体电路。本实施例中的开关模块、电容检测器和判决器中的任意两个以上的组合可以集成在同一集成功能芯片上来实现，或者也可以采用各自独立的分离芯片来实现。

如图2所示，为了提高液面检测结果的精确度，本实施例中，在进行液面检测时，在控制器的分时控制下，开关模块将探针依次连接到不同的电容检测器102上，接通的相应电容检测器102均分别对探针进行检测，输出检测结果。此过程反复不断地循环进行，探针的一端与任意一个电容检测器之间的连接通道的滞留时间通常为毫秒量级，使得循环一次的总时间控制在一个有实用意义的范围。判决器103接收并判定来自电容检测器102的至少两个检测结果，并根据一致性判定结果输出被测液面的最终检测结果。在每个电容检测器102的检测结果是一致的，判决器103输出该一致的最终检测结果。例如，在本发明的其中一些实施例中，判决器103在至少两个电容检测器输出的谐振频率或谐振频率的变化同时满足第一预设条件时、输出表征探针的另一端接触被测液体的指示信号。这里的第一预设条件可以是上述谐振频率或谐振频率的变化大于第一预设阈值，或者位于第一预设范围内，等等。

另外，上述至少两个检测结果包括第一检测结果和第二检测结果，所述第一检测结果为所述探针接触到液面，所述第二检测结果为所述探针未接触到液面，可以获取所述第一检测结果的第一个数以及所述第二检测结果的第二个数；根据所述第一个数以及所述第二个数，确定所述液面检测的最终结果。进一步的，若所述第一个数大于所述第二个数，则所述液面检测的最终结果为所述探针接触到液面，若所述第一个数不大于所述第二个数，则所述液面检测的最终结果为所述探针未接触到液面。需要说明的是，还可以采用其他判决方法来对多个检测结果进行判断。

请参考图3，图3是本发明实施例提出的另一种液面检测装置的结构示意图。如图所示，本发明实施例中电路包括控制电路301、至少两个电容检测器302以及判决器303，其中：控制电路301包括：

探针，用于接触被测液面并输出自身电容；

开关模块，探针的一端与开关模块的一端连接，开关模块的另一端具有多个接入端分别对应连接一个电容检测器的输入端，以及

与开关模块相连的分时控制器，分时控制器输出分时控制信号，用于控制开关模块切换探针的一端与至少两个电容检测器中任意一个电容检测器之间的连接通道。

每个电容检测器302的输出端均连接判决器303，用于检测所述探针产生的电容或电容变化的检测结果，并将该检测结果发送到判决器303。其中，至少两个电容检测器302可以包括多种电容检测电路，每种电容检测电路可以采用不同的电路结构，如：LC谐振检测电路、基于锁相环的电容检测器、基于RC时间常数的电容检测器等等。

具体的，如图4所示，电容检测器302可以包括LC谐振电路221，用于与探针电容发生谐振并产生谐振信号，并将谐振信号输出到整形电路223；整形电路223，与LC谐振电路221连接，用于将所述谐振信号转化为数字信号，并将所述数字信号输出到所述处理电路；处理电路224，与整形电路223连接，用于根据所述数字信号确定谐振频率或谐振频率的变化，并根据所述谐振频率或谐振频率的变化获取所述探针接触液面的检测结果。本实施例中，判决器303可以和处理电路224集成在一起，通过同一个集成芯片来处理，此种变形方案依然在本发明权利要求公开的保护范围内。

结合图4和图6，LC谐振电路包括LC谐振驱动器222、含有至少一个电容或可变电容的电容支路和含有至少一个电感或可变电感的电感支路，开关模块240的另一端分别与LC谐振驱动器222的一端、电容支路的一端以及电感支路的一端连接，电感支路的另一端以及电容支路的另一端分别与LC谐振驱动器222的另一端连接。

结合图5，液面检测装置的电容检测器302还可以包括屏蔽线228、跟随器227、LC谐振驱动器222、至少一个电容或可变电容的电容支路和含有至少一个电感或可变电感的电感支路，开关模块240的另一端与屏蔽线228的一端连接，屏蔽线228的另一端分别与电容支路的一端、电感支路的一端、LC谐振驱动器222的一端以及跟随器227的输入端连接，跟随器227的输出端与屏蔽线228的外屏蔽层连接，电感支路的另一端以及电容支路的另一端分别与LC谐振驱动器222的另一端连接。

需要说明的是，在实际使用场景中，探针210与电路通常具有一定距离，二者通过导线连接，为了达到良好的抗干扰效果，因此在探针210与电路之间增加同轴电缆或屏蔽线来驱动。但是，如果电缆较长，电缆的分布电容容易降低检测灵敏度，因此采用屏蔽线228和跟随器227的方式，屏蔽线228的外屏蔽层被跟随器227所驱动而不是接地，跟随器228跟随来自LC谐振电路221的信号，使得屏蔽线228的外屏蔽层与内芯之间没有电位差，亦即没有电场存在，屏蔽线228自身的电容被消除，从而达到抗干扰的目的。这里提到的跟随器采用放大倍数为一的运算放大电路。

当然，还可以采用图6所示的变形形式，将屏蔽线228、跟随器227至于探针210和开关模块240之间，探针的一端通过屏蔽线228与开关模块240的一端连接，开关模块240的另一端具有多个接入端分别对应连接一个电容检测器302的输入端，跟随器227的输入端连接开关模块240的一端，跟随器227的输出端与屏蔽线228的外屏蔽层连接。

在本实施例中，将因探针210与被测液面之间的距离变化而产生的电容或电容变化，叠加到LC谐振电路221上，获得混合有探针210产生的电容信息或电容变化信息的谐振信号，将该谐振信号转化为数字信号；测量数字信号，获得谐振信号的谐振频率或谐振频率的变化；最后，根据谐振频率或谐振频率的变化，输出表征探针的另一端是否接触被测液体的指示信号。以下将以LC谐振电路221为LC并联谐振电路为例来详细说明本实施例的基本原理。

本实施例中，LC谐振电路221可以为LC并联谐振电路，上述LC谐振电路可以包括电感L和电容C，通过开关模块探针的一端分别与电感L的一端、电容C的一端以及LC谐振驱动器222的一端连接，电感L的另一端以及电容C的另一端分别与LC谐振驱动器222的另一端连接。

需要说明的是，电容C、电感L和LC谐振驱动器组成了核心前端检测电路，在LC谐振驱动器可以采用恒流源，在LC谐振驱动器的激励下，电容C与电感L发生谐振，原始谐振频率为

其中L、C分别表示电容C、电感L的值，另外，探针连接到LC谐振电路中，向LC谐振电路引入了额外的电容C1(即表示探针输出的自身电容)，此时新的LC谐振频率为

其中，LC谐振电路采用的是共振原理，为二阶选频电路，由于电容C、电感L内部的谐振电流远大于外部激励电流，因此振荡波形的稳定性和抗干扰能力远高于常用的一阶RC振荡器，从而提高了本电路的抗干扰能力，并且LC谐振电路结构简单，降低了电路成本。

LC谐振电路221的输出通常为电压信号，表示为正弦波，通过整形电路223整形为数字信号后，输出到频率测量电路225进行频率测量。频率测量电路225包含在电容检测器中，但不限于包含在处理电路224中，还可以与处理电路分离设置。频率的测量包括但不限于定时计数法和锁相环法。其中，定时计数法是指：选定一段固定时间，对周期信号个数进行累计，将计数值除以时间得到频率。为实现这一方法，可以通过硬件电路或软件编程的方式，将频率测量电路设置为通过统计预设时长内的上述数字信号的周期信号个数，并将周期信号个数除以所述预设时长，计算得到上述谐振频率或谐振频率的变化。若采用硬件电路的方式，可以是采用计数器来统计预设时长内的上述数字信号的周期信号个数，然后再通过除法器将计数器获得的周期信号个数除以所述预设时长，计算获得上述谐振频率或谐振频率的变化。

或者，处理电路224还可以通过锁相环法来测量谐振频率或谐振频率的变化。例如，如图3所示，在处理电路224中设置锁相环电路和电压测量电路，锁相环电路和电压测量电路依次串联，并位于整形电路223和处理电路224之间，锁相环电路通过将上述整形电路的输出信号的频率变化转化为电压信号，电压测量电路获取所述电压信号的电压值，并通过锁相环电路预设的电压值与谐振频率的比例值，计算上述谐振频率或谐振频率的变化。进一步地，还可以通过分频和锁相使得上述整形电路的输出信号的电压值与谐振频率成正比，将输出信号的电压值除以上述电压值与谐振频率的比例值计算得到上述谐振频率。

在本发明实施例中，可以通过延长谐振频率的测量时间，在不改变电路、不增加成本的条件下显著提高有效数据位数，提升检测分辨率，实现对极微量液体的检测。因此，在本发明的一些实施例中，通过人机交互设备可以获取用户对频率测量周期或时间的设定，例如对上述通过统计预设时长内的上述数字信号的周期信号个数步骤中的预设时间进行随意设定，用户通过人机交互设备在检验开始前输入对所述预设时长的调节指令，并将该调节指令输出至处理电路，处理电路在该调节指令指定的预设时长内统计所述周期信号个数，用于计算谐振频率或谐振频率的变化。根据此方式用户可以随意调节频率测量的时长，提高探测电路的测量精度。

本实施例中计算获得的谐振频率或谐振频率的变化可以是一个值，也可表达为一定时间范围内连续的波形变化。而谐振频率的变化可以为当前计算获得的频率相对于之前时刻的频率变化，或者当前计算获得的频率相对于因LC谐振驱动器中电容和电感值所引起的原始谐振频率的变化量。根据上述公式(2)，可获知，上述计算获得的谐振频率或谐振频率的变化相对于探针210输出的自身电容C1存在一定的比例关系。

根据前述公式，在f'、L、C均已知的情况下，可以计算出探针输出的自身电容C1为：

于是根据计算获得的谐振频率或谐振频率的变化，可以直观的反应探针210输出的自身电容C1的变化，因此根据定标等方法可以获知两者的比例关系，从而基于计算出谐振频率或谐振频率的变化，来判定探针是否接触被测液体的指示信号。例如，处理电路224可以判断上述谐振频率或谐振频率的变化是否满足第一预设条件，若是，则表示探针接触到被测液体，输出表征探针接触被测液体的指示信号。这里的第一预设条件可以是上述谐振频率或谐振频率的变化大于第一预设阈值，或者位于第一预设范围内，等等。

本实施例中提到的电容检测器302还可以根据计算获得的谐振频率或谐振频率的变化，输出电容或电容的变化，其可以是一个值，也可表达为一定时间范围内的波形变化。而电容的变化可以为当前计算获得的电容相对于之前时刻的电容的变化，或者当前计算获得的电容相对于探针非接触液面时地原始电容的变化量。例如，电容的变化包含：表征探测电容接触到液面后的电容值与触到液面前的电容值之差的电容变化量；或者表征单位时间内探测电容接触到液面前后的电容值变化量的变化率。

对于当前计算获得的电容，可以依据上述公式(3)，将上述频率测量电路224获得的谐振频率f`和LC谐振电路中的电容和电感参数值代入上述公式(3)后计算获得。

基于计算出的电容或电容的变化，来判定探针是否接触被测液体的指示信号。例如，处理电路224可以判断上述计算获得的电容或电容的变化是否满足第二预设条件，若是，则表示探针接触到被测液体，输出表征探针接触被测液体的指示信号。这里的第二预设条件可以是上述电容或电容的变化大于第二预设阈值，或者位于第二预设范围内，等等。

还比如，在一些实施例中，根据所述谐振频率，计算所述探针的电容变化量/电容变化率；若所述电容变化量/电容变化率超过预设阈值，则确定所述探针的一端接触到液面，若所述电容变化量/电容变化率未超过预设阈值，则确定所述探针的一端未接触到液面。

需要说明的是，当探针的一端接触到液面时，探针的电容值C1发生变化，从而引起探测电路的谐振频率也发生变化，因此，通过获取探测电路的谐振频率，可以计算得到探针的电容变化量/电容变化率，进而判断探针的一端是否接触到液面。

可选的，探针输出电容(简称探针电容)作为锁相环压控RC振荡器中的电容的一部分，当探针接触到液面时，电容发生变化，RC振荡频率随之变化，但锁相环的鉴相器和负反馈节会自动调整压控RC振荡器的控制电压，使得RC振荡频率与参考频率趋于一致，通过测量控制电压可以判断探针是否接触到液面，另外可以选择不同的参考频率，能实现对不同频率电磁干扰的不同响应特性。或者，探针电容作为RC充放电电路的一部分，当探针接触到液面时，电容发生变化，RC时间常数随之变化，通过RC振荡器测量振荡频率，或固定时间测量RC充放电幅值，从而判断探针是否接触到液面，另外可以选择不同的R、C参数，实现不同的RC时间常数，达到对不同频率电磁干扰的不同响应特性。

可选的，电容检测器302还可以包括自检判断电路，用于检测所述谐振频率或谐振频率的变化、或者所述检测结果的有效性，生成有效性评估结果并输出至所述检测判断电路；所述检测判断电路根据所述有效性评估结果来决定是否输出所述检测结果至所述判决器。有效性的检测方式有很多种，例如通过数据分析，检测检测结果是否存在干扰，具体地为，在预定时间内检测检测结果是否存在有规律的周期性波动，若是则表示受到干扰，检测结果需要质疑，反之则检测结果可以认定为可取的，未受到干扰。

判决器303，用于根据所述至少两个电容检测器中输出的至少两个检测结果，确定被测液面的最终检测结果。

本实施例中，为了提高液面检测结果的精确度，在进行液面检测时，在控制器的分时控制下，开关模块将探针依次连接到不同的电容检测器302上，接通的相应电容检测器302均分别对探针进行检测，输出检测结果。此过程反复不断地循环进行，探针的一端与任意一个电容检测器之间的连接通道的滞留时间通常为毫秒量级，使得循环一次的总时间控制在一个有实用意义的范围。判决器303接收并判定来自至少两个电容检测器302的至少两个检测结果，并根据一致性判定结果输出被测液面的最终检测结果。在每个电容检测器302的检测结果是一致的，判决器303输出该一致的最终检测结果。例如，在本发明的其中一些实施例中，判决器303在至少两个电容检测器输出的谐振频率或谐振频率的变化同时满足上述第一预设条件时、输出表征探针的另一端接触被测液体的指示信号。至少两个电容检测器302的电路参数可以是一致的，也可以是不一致的。利用不一致的至少两个电容检测器，分别进行检测后取一致性检测结果来输出表征探针的另一端接触被测液体的指示信号，可以更加提高液面检测的精度。这里的电路参数可以包括频率测量时间(即上述预设时长)、LC谐振电路的L和C的参数值、锁相环电路的电压设定值、LC驱动电路的参数值等等中的任意一个参数值。这里的第一预设条件可以是上述谐振频率或谐振频率的变化大于第一预设阈值，或者位于第一预设范围内，等等。

另外，上述至少两个检测结果包括第一检测结果和第二检测结果，所述第一检测结果为所述探针接触到液面，所述第二检测结果为所述探针未接触到液面，可以获取所述第一检测结果的第一个数以及所述第二检测结果的第二个数；根据所述第一个数以及所述第二个数，确定所述液面检测的最终结果。进一步的，若所述第一个数大于所述第二个数，则所述液面检测的最终结果为所述探针接触到液面，若所述第一个数不大于所述第二个数，则所述液面检测的最终结果为所述探针未接触到液面。需要说明的是，还可以采用其他判决方法来对多个检测结果进行判断。

当然，如前文所示，当吸液探针采用双层吸液探针，导电外针管的作用可以用来替代上述屏蔽线228，于是图6所示的实施例可以变形为图7所示的方式。在图7中，探针210包括导电内针管211和导电外针管212。探针210的导电内针管211的一端与开关模块240的一端和跟随器227的输入端相连，跟随器227的输出端与探针210的导电外针管212连接。导电外针管212可以接信号地，也可以不接信号地。其余的连接结构参见前文有关图6的相关说明。

基于上述各个实施例所提供的用于表征探针是否接触到被测液面的指示信号，被全自动取样装置中的针管运动控制机构接收后，根据指示信号控制探针相对于被测液体运动，例如，执行停止运动，或者上行(远离被测液面)，或者下行(靠近被测液面)等等。

在上述多路探测电路设计的结构中，本发明还提供了一种液面检测方法，其包括：

设置多路电容检测通道，用来检测探针与被测液面之间因距离变化而产生的电容或电容变化，在预设时间段内获得多组检测结果；

根据至少两个检测结果，确定被测液面的最终检测结果。至于如何根据至少两个检测结果，确定被测液面的最终检测结果，可参见前文的相关说明。

当然，在本发明的一些实施例中，上述方法还可以包括以下步骤：对所述每路电容检测通道输出的检测结果进行自检的步骤：

检测所述每路电容检测通道输出的检测结果是否存在干扰，若否，则表示检测结果有效，输出所述检测结果，反之，检测结果不予采纳。

有效性或干扰性的检测方式有很多种，例如通过数据分析，检测检测结果是否存在干扰，具体地为，在预定时间内检测所述检测结果是否存在有规律的周期性波动，若是则表示受到干扰，检测结果需要质疑，反之则检测结果可以认定为可取的，未受到干扰。

需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的内容下载方法及相关设备、***进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (16)

1.一种液面检测装置，其特征在于，所述液面检测装置包括探针、开关模块、至少两个电容检测器以及判决器，其中：

探针，用于接触被测液面并输出自身电容，

开关模块，所述探针的一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端具有多个接入端分别对应连接一个电容检测器的输入端，以及

与所述开关模块相连的分时控制器，所述分时控制器输出分时控制信号，用于控制所述开关模块切换所述探针的一端与所述至少两个电容检测器中任意一个电容检测器之间的连接通道；

每个电容检测器的输出端均连接判决器，用于检测所述探针产生的电容或电容变化的检测结果，并将该检测结果发送到所述判决器；

所述判决器根据所述至少两个电容检测器中输出的至少两个检测结果，确定被测液面的最终检测结果。

2.如权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述判决器对所述至少两个检测结果的一致性进行判定，并根据一致性判定结果输出被测液面的最终检测结果。

3.如权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述至少两个检测结果包括第一检测结果和第二检测结果，所述第一检测结果为所述探针接触到液面，所述第二检测结果为所述探针未接触到液面，所述判决器具体用于：

获取所述第一检测结果的第一个数以及所述第二检测结果的第二个数；

根据所述第一个数以及所述第二个数，确定所述液面检测的最终结果。

4.如权利要求3所述的液面检测装置，其特征在于，所述判决器具体用于：

若所述第一个数大于所述第二个数，则所述液面检测的最终结果为所述探针接触到液面。

5.如权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述每个电容检测器包括：

用于产生谐振信号的振荡电路，所述振荡电路连接所述开关模块的另一端上对应的接入端；

与所述振荡电路输出相连的测量电路，用于测量所述振荡电路产生的谐振信号的谐振频率或谐振频率的变化；以及

与所述测量电路相连的检测判断电路，用于根据所述谐振频率或谐振频率的变化，获得并输出有关所述探针产生的电容或电容变化的检测结果。

6.如权利要求5所述的液面检测装置，其特征在于，所述每个电容检测器还包括：

自检判断电路，用于检测所述谐振频率或谐振频率的变化、或者所述检测结果的有效性，生成有效性评估结果并输出至所述检测判断电路；

所述检测判断电路根据所述有效性评估结果来决定是否输出所述检测结果至所述判决器。

7.如权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述液面检测装置还包括跟随器，

所述探针包括导电内针管和导电外针管，所述导电内针管的一端连接所述开关模块的一端和所述跟随器的输入端，所述跟随器的输出端连接所述导电外针管。

8.如权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，每个电容检测器包括LC谐振检测电路，所述LC谐振检测电路包括LC谐振电路、整形电路以及处理电路，其中：

所述LC谐振电路，用于与所述探针电容发生谐振并产生所述谐振信号，并将所述谐振信号输出到所述整形电路；

所述整形电路，与所述LC谐振电路连接，用于将所述谐振信号转化为数字信号，并将所述数字信号输出到所述处理电路；

所述处理电路，与所述整形电路连接，用于根据所述数字信号确定谐振频率或谐振频率的变化，并根据所述谐振频率或谐振频率的变化获取所述探针接触液面的检测结果。

9.如权利要求8所述的液面检测装置，其特征在于，所述LC谐振电路包括LC谐振驱动器、含有至少一个电容或可变电容的电容支路和含有至少一个电感或可变电感的电感支路，所述开关模块的另一端分别与所述LC谐振驱动器的一端、所述电容支路的一端以及所述电感支路的一端连接，所述电感支路的另一端以及所述电容支路的另一端分别与所述LC谐振驱动器的另一端连接。

10.如权利要求8所述的液面检测装置，其特征在于，所述液面检测装置包括屏蔽线、跟随器，所述探针包括导电内针管和导电外针管；所述探针的导电内针管的一端与所述开关模块的一端和所述跟随器的输入端相连，所述跟随器的输出端与所述探针的导电外针管连接。

11.如权利要求8-10任意一项所述的液面检测装置，其特征在于，所述处理电路具体用于:

根据所述谐振频率，计算所述探针电容的电容变化量/电容变化率；

若所述电容变化量/电容变化率超过预设阈值，则确定所述探针接触到液面。

12.如权利要求1所述的液面检测装置，其特征在于，所述至少两个电容检测器的电路参数对应的敏感频点不相同。

13.一种全自动取样装置，其特征在于，所述全自动取样装置包括：

权利要求1至权利要求12所述的任意一权利要求所述的液面检测装置；

针管运动控制机构，用于接收来自所述液面检测装置输出的指示信号，根据所述指示信号控制探针相对于所述被测液体运动。

14.一种液面检测方法，其特征在于，所述方法包括：

设置多路电容检测通道，用来检测探针与被测液面之间因距离变化而产生的电容或电容变化，在预设时间段内获得多组检测结果；

根据至少两个检测结果，确定被测液面的最终检测结果。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述每路电容检测通道输出的检测结果进行自检的步骤：

检测所述每路电容检测通道输出的检测结果是否存在干扰，若否，则表示检测结果有效，输出所述检测结果，反之，检测结果不予采纳。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述检测所述每路电容检测通道输出的检测结果是否存在干扰的步骤包括：

在预定时间内检测所述检测结果是否存在有规律的周期性波动，若是则表示存在干扰，反之表示未收到干扰。