CN113218470B - 试管液位检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种试管液位检测装置及检测方法，该装置的壳体顶板上有圆形插管孔、壳体内有测控电路、置管台和伺服电机；测控电路中的MCU可控制伺服电机，带动采用唐氏螺纹的水平丝杠作顺时针或逆时针的旋转，安装在丝杠上的左滑块和右滑块，连同滑块上的左箍和右箍将作分离或夹击的直线运动。当左箍和右箍夹击，能把放置在置管台上的待测试管竖直夹紧，左箍和右箍内侧所嵌入的各片电容极板紧贴该试管外壁，依靠其中的电容C₁，MCU检测试管内的液体介电常数εr，并在此基础上依靠电容C₂，进一步检测出试管内液体的液位高度H；然后采样针根据H值，探入液面之下采样；采样完毕后，左箍和右箍分离，释放的试管可被取出。

Description

试管液位检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种对小型容器内液位进行不接触实时检测的装置，具体涉及一种对试管等小型容器内液位实时检测的装置，属于物位检测领域。

背景技术

在医疗检测过程中，有时为了减少医务人员被传染的可能性，有时为了降低样本的污染率，需要对封闭在试管内的血液之类生物体液，实施不开盖取样，然后用生化分析仪和尿液分析仪等医用电子仪器，取样检测。目前的接触式检测，需要将机电装置附着于采样针，在共同伸入试管接触到液体的瞬时，确定液面高度，存在容易污染样本、不便于消毒后重复使用、一次性使用的成本较高，以及在液面过低时发生空吸和撞针等缺点；非接触式检测常用的容器外超声法和激光法等，由于试管口正上方存在采样针等机械部件，对于小试管内的测量对象也不便于推广使用。

因此，有必要发明一种允许采样针刺穿顶盖采样的、对试管和试剂瓶等小容器内液面高度进行非接触式检测的装置。

发明内容

本发明是要提出一种试管液位检测装置及检测方法，该装置及检测方法可以通过二次不接触测量，计算求得液面所在位置，从而实现采样针对液体的自动取样，并可实现批量性的连续测量。

本发明的技术方案为：一种试管液位检测装置，包括顶板上有圆形插管孔的检测器壳体、壳体内的测控电路、固定在壳体底板上的置管台和伺服电机，所述伺服电机的输出轴连接水平丝杠，所述水平丝杠上连接有右滑块和左滑块，所述右滑块上的右箍凹面内自下往上嵌着纵向间隔1mm的电容C₁、C_0a、C₂、C_0b的右极板，所述左滑块上的左箍凹面内嵌着的一片左极板作为电容C₁、C_0a、C₂、C_0b的公共极板；所述左箍和右箍的凹面相对，而凸面均通过加强筋固定在相应滑块上，所述左箍和右箍与其加强筋可一体注塑成型；所述壳体顶板设有垂直贯通的插管孔，所述插管孔的轴线延长线与底板垂直，与下方水平丝杠轴线垂直相交，并作为水平丝杠上运动件的对称轴，所述水平丝杠采用唐氏螺纹，所述左滑块与右滑块在所述插管孔轴线的延长线二侧对称分布，当所述伺服电机带动水平丝杠作顺时针或逆时针旋转时，所述左滑块及其左箍、右滑块及其右箍在水平丝杠上依次作互相夹拢或分离的等速的水平的直线运动；所述测控电路包括液高H检测模块、介电常数εr检测模块、等电位模块、MCU、通讯模块、显示器、电动机正反转模块、微型开关Ka和Kb电路；所述介电常数εr检测模块由振荡器1和比较器1组成，所述液高H检测模块由振荡器2和比较器2组成；所述电容C₁是所述介电常数εr检测模块的振荡器1的可变电容，所述电容C₁的右极板连接介电常数εr检测模块，介电常数εr检测模块的电路振荡频率是电容C₁极板之间的待测液体的介电常数的单值函数；所述电容C₂是所述液高H检测模块的振荡器2的可变电容，所述电容C₂的右极板连接液高H检测模块，液高H检测模块的电路振荡频率是电容C₂极板之间的待测液的液高的单值函数，当电容C₂极板箍住的试管段内是空气时，所述振荡器2即有频率初值f₂₀；所述电容C_0a和C_0b的右极板连接等电位模块；所述液高H检测模块、介电常数εr检测模块、等电位模块分别连接MCU，所述MCU通过电动机正反转模块连接伺服电机。

进一步，所述左箍和右箍的纵边都与插管孔的轴线延长线平行，右箍的二条纵边缘的外侧分别安装规格相同的凸出纵边的常开微型开关Ka和常开微型开关Kb，常开微型开关Ka和常开微型开关Kb分别通过导线连接到所述测控电路内MCU的输入端I₄和I₅；常开微型开关Ka常开则I₄端高电平，常开微型开关Ka闭合则I₄端低电平；常开微型开关Kb常开则I₅端高电平，常开微型开关Kb闭合则I₅端低电平；左箍的二条纵边缘中部的外侧对应位置分别安装常开微型开关Ka和常开微型开关Kb的挡块，所述左箍和右箍的凹面内嵌入的各个电容极板都是凹面外露、与周围曲面平齐平滑的曲面铜箔极板；所述左箍和右箍在左滑块与右滑块的向相运动过程中，左箍和右箍朝着插管孔的轴线延长线夹拢，直至常开微型开关Ka和常开微型开关Kb常开触点都被挡块撞击而闭合为止，届时左箍和右箍被外凸的常开微型开关Ka和常开微型开关Kb隔离，在左箍和右箍之间出现二条1mm宽的纵向缝隙；左箍和右箍的凹面构成空腔，能正好容纳一个被测试管，即若在左箍和右箍的凹面内放入被测试管，则该试管外壁将被所述凹面及其嵌入的各极板箍住并紧贴合，电容C_0a、C₂和C_0b箍住试管圆柱段，电容C₁箍住试管底部弧面，试管轴线与插管孔的轴线重合。

进一步，所述电容C₁、C_0a、C₂、C_0b的右极板是分离独立的四块，电容C₂右极板下缘与电容C₁右极板最低处，高度差是L₀，且L₀>7mm，而左极板则是与同一水平面上右极板半径与圆心角都相等，但上下连通的一块极板；各极板的引出导线均从各箍的凸面穿出，左极板连接所述测控电路的零电位，所述电容C_0a、C_0b和C₂的右极板是水平投影重合的同轴等半径但不等高的圆柱面，其中电容C₂右极板高度是L₁；电容C_0a和C_0b的极板分别作为电容C₂右极板的上、下边缘的等电位极板，电容C_0a极板也作为电容C₁极板上边缘的等电位极板。

进一步，所述试管内待测液体的液位是H，且H的可测范围是L₀<H<L₀+L₁。

进一步，所述置管台的顶板由位于水平丝杠轴线二侧，且固定在检测装置壳体底部的台支柱支持而高度固定，所述置管台的顶板有一条穿透并贯通该顶板的槽，把置管台顶板分离成为对称的二半，该槽的中心线与水平丝杠轴线的水平投影重合，该槽的宽度允许所述左滑块和右滑块上的加强筋在槽内作无摩擦的左右移动。

进一步，所述测控电路中的MCU，在每批次测量前，先由上位机通过通讯模块向其输入端I₃发送本批次的振荡频率初值f₂₀和待机指令；等到被测试管从插管孔***后，该试管底就落在丝杠上方的置管台顶板上，而试管上部斜靠在插管孔的某一侧；届时上位机再通过通讯模块向所述MCU发送检测指令，启动一次液位检测。

一种采用试管液位检测装置的液位检测方法，具体步骤为：第一步，MCU通过O₄端指令正反转控制模块，驱动伺服电机顺时针旋转，使水平丝杠上的左滑块和右滑块向丝杠中间夹拢，左箍和右箍在此过程中将所述试管铲起，并逐步夹紧，直至试管竖直并被各个电容极板紧贴，常开微型开关Ka和常开微型开关Kb被撞击闭合，使MCU的I₄和I₅端都从高电平翻转为低电平，届时MCU通过O₄端指令电动机正反转模块驱动伺服电机立即停止旋转；第二步，MCU驱动输出端O₁输出低电平，使得等电位模块中的电压跟随器输入端被电子开关J接通到所述液高H检测模块的振荡器2的电容C₂端，使电压跟随器的输出保证电容C_0a、C_0b和C₂极板的等电位；第三步，液高H检测模块中振荡器2的输出信号经比较器2输入所述MCU的输入端I₂，MCU于是检测并存储I₂端信号频率f₂；第四步，所述MCU若判断出f₂＝f₂₀，表示待测液体的液位尚未超过最低值L₀，届时所述MCU通过输出端O₂和O₃，分别指令通讯模块向上位机发出示警，以及指令显示器向本地发出示警，并通过O₄端指令电动机正反转模块驱动伺服电机轴逆时针旋转N圈，松开试管，等待取管重置；若f₂≠f₂₀，表示该液位已超过高度L₀，届时所述MCU驱动O₁端输出高电平，使得等电位模块中的电压跟随器输入端被电子开关J接通到所述εr检测模块的振荡器1的电容C₁端，使电压跟随器的输出保证电容C_0a和C₁极板的等电位；第五步，所述介电常数εr检测模块中振荡器1的输出信号经比较器1输入所述MCU的输入端I₁，所述MCU检测I₁端信号频率f₁，并计算出待测液体的介电常数εr，再由所述L₀、εr和f₂的值，计算出待测液体的液位高度H，若H＝L₁+L₀，表示其液位超过可测上限，所述MCU通过O₂和O₃端，分别指令通讯模块向上位机发出示警，以及指令显示器向本地发出示警，并通过O₄端指令电动机正反转模块驱动伺服电机轴逆时针旋转N圈，松开试管，等待取管重置；若L₀<H<L₁+L₀，则所述MCU通过O₂和O₃端，分别指令通讯模块向上位机发送H值，和指令显示器向本地人员发送H值，由于采样针初始高度、置管台高度、左箍和右箍的厚度和高度，以及各电容极板的规格尺寸都是定值，故上位机届时能根据这些定值和H值，计算出采样针的下降距离，指令采样针垂直***试管，探入待测液体的液面H之下数毫米，然后再指令采样针垂直上移脱离试管，完成一次取样；最后，MCU通过O₄端指令正电动机正反转模块驱动伺服电机轴逆时针旋转N圈，松开试管，等待取管和下一次检测，届时常开微型开关Ka和常开微型开关Kb脱离挡块而触点恢复常开，于是MCU的I₄和I₅端都恢复为高电平。

本发明的有益效果是：虽然每个人的血液等体液的εr不同，但本装置可以通过二次不接触测量，计算求得液面所在位置，由此采样针可准确地下降至液面下，实现液体的自动取样；由于医院对同种体液，通常采用同一种规格的试管，故本装置可实现批量性的连续测量。变更左箍、右箍，以及所嵌入的电容极板形状，该技术也可推广到其它微型非金属的密闭或敞口容器内的液位不接触测量。

附图说明

图1是本发明的检测***框图；

图2是本发明的试管液位检测装置俯视及局部剖视示意图；

图3是本发明的图2的A-A剖视示意图(放入了试管)；

图4是本发明的图3中试管夹紧状态剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

图1所示检测***框图，该***由MCU及其***电路构成，被测对象是试管等圆柱体微小容器内的液位，MCU可采用LPC824M201JHI33等芯片，MCU***电路中的H检测模块、εr检测模块和等电位模块均采用正、负双电源。

各电容极板的右极板是分离独立的四块，且电容C₂右极板下缘与电容C₁右极板最低处，相距L₀，而左极板则是与同一水平面上右极板半径与圆心角都相等，但上下连通的一块极板。各极板的引出导线均从各箍的凸面穿出，左极板连接所述测控电路的零电位、电容C₁的右极板则连接所述测控电路的介电常数εr检测模块、电容C₂的右极板连接所述测控电路的液位H检测模块，电容C_0a和C_0b的右极板连接所述测控电路的等电位模块。电容C_0a、C_0b和C₂的右极板是水平投影重合的同轴等半径但不等高的圆弧面，其中电容C₂右极板高度是L₁；电容C_0a和C_0b的极板分别作为电容C₂右极板的上、下边缘的等电位极板，电容C_0a极板也作为电容C₁极板上边缘的等电位极板。

在每批次测量前，先由上位机通过通讯模块向MCU的I₃端，发送本批次的振荡频率初值f₂₀和待机指令。等到被测试管15从插管孔***后，上位机再通过通讯模块向MCU发送检测指令，启动一次液位检测。

液位检测的第一步，MCU通过O₄端指令正反转控制模块，驱动伺服电机顺时针旋转，使丝杠上的左滑块和右滑块向丝杠中间夹拢，其上加强筋从二侧进入置管台顶槽内，左箍和右箍在此过程中将所述试管15铲起，并逐步夹紧，直至试管竖直并被各个电容极板紧贴，届时试管15内待测液体的液位是H，位于右箍纵边缘外侧的常开微型开关Ka和Kb，与位于左箍的相应挡块碰撞而触点闭合时，MCU的I₄和I₅端都从高电平翻转为低电平，MCU即通过O₄端指令正反转控制模块，驱动伺服电机立即停止旋转，避免了试管15被夹过紧而碎裂；第二步，MCU驱动O₁端输出低电平，使得等电位模块中的电压跟随器输入端被电子开关J接通到所述H检测模块的振荡器2的C₂端，该电压跟随器的输出保证了电容C_0a、C_0b和C₂极板的等电位，避免了C₂极板的边缘效应；第三步，H检测模块中振荡器2的输出信号经比较器2输入所述MCU的I₂端，MCU于是检测并存储I₂端信号频率f₂，该频率是C₂的单值函数；第四步，所述MCU若判断出f₂＝f₂₀，表示H<L₀，即待测液体的液位尚未达到最低值L₀，C₂所夹试管段内都是空气，为防止采样针撞针故障，届时所述MCU通过O₂和O₃端，分别指令通讯模块向上位机发出示警，以及指令显示器向本地发出示警，并通过O₄端指令正反转控制模块驱动伺服电机轴逆时针旋转N圈，松开试管15，等待取管重置；若f₂≠f₂₀，表示该液位已超过高度L₀，C₂所夹试管段内有液体。届时所述MCU驱动O₁端输出高电平，使得等电位模块中的电压跟随器输入端被电子开关J接通到所述εr检测模块的振荡器1的C₁端，该电压跟随器的输出保证了电容C_0a和C₁极板的等电位；第五步，所述εr检测模块中振荡器1的输出信号经比较器1输入所述MCU的I₁端，所述MCU于是检测I₁端信号频率f₁，该频率是C₁的单值函数，MCU计算出待测液体的介电常数εr，再由所述L₀、εr和f₂的值，计算出待测液体的液位高度H。若H＝L₁+L₀，表示C₂所夹的试管15段内液位超过可测上限，所述MCU通过O₂和O₃端，分别指令通讯模块向上位机发出示警，以及指令显示器向本地发出示警，并通过O₄端指令正反转控制模块驱动伺服电机轴逆时针旋转N圈，松开试管，等待取管重置，避免液面未知所致的采样针入管过深，发生污染；若L₀<H<L₁+L₀，则表示H值在可测范围内，所述MCU通过O₂和O₃端，分别指令通讯模块向上位机发送H值，和指令显示器向本地人员发送H值。由于采样针初始高度、置管台高度、左箍和右箍的厚度和高度，以及各电容极板的规格尺寸等都是定值，故上位机届时可根据这些定值和H值，计算出采样针的下降距离，指令采样针垂直刺穿试管盖，***试管并探入待测液体的液面H之下数毫米，例如5mm进行取样，然后再指令采样针垂直上移脱离试管15，完成一次取样。

然后，上位机指令采样针脱离试管15后，MCU指令正反转控制模块驱动伺服电机轴逆时针旋转N圈，被松开试管等待取出，届时微型开关Ka 11和Kb4脱离挡块而触点恢复常开，MCU的I₄和I₅端都恢复为高电平。

当然，本装置也可用于仅测量液面而不需采样管内液体的场合。

图2所示试管液位检测装置的俯视及局部剖视示意图，顶板上有圆形插管孔1的检测器壳体12，圆形插管孔1垂直贯通检测器壳体12顶板，其轴线延长线与底板垂直，并与其下方丝杠2轴线垂直相交。圆形插管孔1正下方的置管台顶板，由位于丝杠轴线二侧，且固定在检测壳体器底部的台支柱19支持而高度固定，置管台顶板穿透并贯通该顶板的槽3，把置管台顶板分离成为对称的二半，该槽3的中心线与丝杠轴线的水平投影重合，该槽3的正下方是采用唐氏螺纹的丝杠2。该丝杠一端由伺服电机7带动旋转，另一端有支承13而实现丝杠2呈水平。丝杠2采用唐氏螺纹(唐氏螺纹是由左旋和右旋两种螺旋线复合在同一段螺纹段上，既有左旋螺纹的特点又有右旋螺纹的特点，既可以和左旋螺纹配合又可以和右旋螺纹配合。唐氏螺纹可以利用螺纹自身特点解决防松问题)。丝杠2右部安装了右滑块9，其上安装了开口凹面向左的右箍5，而其凸面通过与其一体注塑成型的加强筋8固定在右滑块9上。右箍5的二条纵边缘的外侧分别安装了规格相同的凸出纵边的常开微型开关Ka 11和Kb4，它们分别通过导线连接到所述测控电路6内MCU的I₄和I₅端。右箍5凹面内嵌着各电容的右极板，其中最底部是电容C₁右极板10。

伺服电机7带动丝杠2作顺时针或逆时针旋转时，左滑块21和右滑块9在丝杠上作向相或向背的等速直线运动，且置管台顶槽3的宽度允许滑块上的加强筋8在该槽内作无摩擦地左右移动。

测控电路6固定在伺服电机7旁边。

图3所示试管15置入侧剖视示意图，包括了顶板上有圆形插管孔1的检测器壳体12、固定在壳体底板上的置管台和伺服电机7。插管孔1垂直贯通壳体12顶板，其轴线延长线与底板垂直，并与其下方水平的丝杠2轴线垂直相交，作为丝杠2上运动件的对称轴，左滑块21与右滑块9在插管孔1轴线的延长线二侧对称分布，伺服电机7带动丝杠作顺时针或逆时针旋转时，二个滑块在丝杠2上作互相夹拢或分离的等速的直线运动，使得左箍24与右箍5随同各滑块一起作轴对称的等速水平直线运动。试管15底部搁置在置管台顶板上，试管上端斜靠在插管孔1的一侧。

该电动机轴连接的水平丝杠2上安装的左滑块21和右滑块9、左滑块上的左箍24凹面内嵌着的一片左极板22作为电容公共极板、右滑块9上的右箍5凹面内自下往上嵌着纵向间隔1mm的电容C₁右极板10、C_0a右极板18、C₂右极板17、C_0b右极板16，二个箍凹面内嵌入的各个电容极板都是凹面外露、与周围曲面平齐平滑的曲面铜箔极板。电容C_0a和C_0b的极板分别作为电容C₂右极板的上、下边缘的等电位极板，电容C_0a极板也作为电容C₁极板上边缘的等电位极板。所述左箍24和右箍5的凹面相对，左箍24和右箍5的纵边都与插管孔1的轴线延长线平行。图示右箍的一条纵边缘的外侧安装了凸出纵边的常开微型开关Kb 4，而左箍24的一条纵边缘中部的外侧对应位置分别安装了微型开关Kb 4的挡块23，二个箍的凸面均通过加强筋8固定在相应滑块上，各箍与其加强筋可一体注塑成型。

图4所示试管被箍紧侧剖视示意图是图3工况的延续。左箍24和右箍5在左滑块21与右滑块9的向相运动过程中，左箍和右箍朝着插管孔1的轴线延长线夹拢，直至微型开关Ka 11和Kb 4常开触点都受撞而闭合为止，左箍24和右箍5的凹面构成空腔，能正好箍紧一个竖直试管15，且左箍24和右箍5被外凸的微型开关Ka 11和Kb 4隔离而不互相接触，于是在这二个箍之间呈现1mm宽的缝隙。该试管外壁被所述凹面及其嵌入的各极板箍住并紧贴合，电容C_0a、C₂和C_0b箍住试管圆柱段，电容C₁箍住试管底部弧面，管轴线与插管孔1的轴线重合，试管15达到竖直状态。

在图4状态下，MCU使等电位模块中的电压跟随器输入端被电子开关J接通到所述H检测模块的振荡器2的C₂端，该电压跟随器的输出保证了电容C_0a、C_0b和C₂极板的等电位。若MCU检测出C₂所夹试管15段内都是空气，则MCU发出示警的同时，指令正反转控制模块驱动伺服电机轴逆时针旋转N圈，松开试管，试管恢复到图3状态，等待取管重置。若MCU检测出C₂所夹试管15段内已有液体，则MCU使所述电子开关J接通到所述εr检测模块的振荡器1的C₁端，该电压跟随器的输出保证了电容C_0a和C₁极板的等电位，于是MCU可检测出试管15内液体的εr，并进一步检测试管内待测液体20的液位H。若MCU检测出H＝L₁+L₀，表示液位H超限，则MCU发出示警的同时，指令正反转控制模块驱动伺服电机轴逆时针旋转N圈，松开试管，试管恢复到图3状态，等待取管重置。若MCU检测出C₂所夹试管15段内液面L₀<H<L₁+L₀，则MCU通知上位机，可指令采样针25垂直刺穿试管盖14，***试管15并探入待测液体的液面H之下数毫米，例如5mm进行采样；采样完毕，MCU指令正反转控制模块驱动伺服电机轴逆时针旋转N圈，松开试管，试管恢复到图3状态，等待试管被取走。

Claims (7)

1.一种试管液位检测装置，包括顶板上有圆形插管孔的检测器壳体、壳体内的测控电路、固定在壳体底板上的置管台和伺服电机，其特征在于：所述伺服电机的输出轴连接水平丝杠，所述水平丝杠上连接有右滑块和左滑块，所述右滑块上的右箍凹面内自下往上嵌着纵向间隔1mm的电容C₁、C_0a、C₂、C_0b的右极板，所述左滑块上的左箍凹面内嵌着的一片左极板作为电容C₁、C_0a、C₂、C_0b的公共极板；所述左箍和右箍的凹面相对，而凸面均通过加强筋固定在相应滑块上，所述左箍和右箍与其加强筋可一体注塑成型；所述壳体顶板设有垂直贯通的插管孔，所述插管孔的轴线延长线与底板垂直，与下方水平丝杠轴线垂直相交，并作为水平丝杠上运动件的对称轴，所述水平丝杠采用唐氏螺纹，所述左滑块与右滑块在所述插管孔轴线的延长线二侧对称分布，当所述伺服电机带动水平丝杠作顺时针或逆时针旋转时，所述左滑块及其左箍、右滑块及其右箍在水平丝杠上依次作互相夹拢或分离的等速的水平的直线运动；所述测控电路包括液高H检测模块、介电常数εr检测模块、等电位模块、MCU、通讯模块、显示器、电动机正反转模块、微型开关Ka和Kb电路；所述介电常数εr检测模块由振荡器1和比较器1组成，所述液高H检测模块由振荡器2和比较器2组成；所述电容C₁是所述介电常数εr检测模块的振荡器1的可变电容，所述电容C₁的右极板连接介电常数εr检测模块，介电常数εr检测模块的电路振荡频率是电容C₁极板之间的待测液体的介电常数的单值函数；所述电容C₂是所述液高H检测模块的振荡器2的可变电容，所述电容C₂的右极板连接液高H检测模块，液高H检测模块的电路振荡频率是电容C₂极板之间的待测液的液高的单值函数，当电容C₂极板箍住的试管段内是空气时，所述振荡器2即有频率初值f₂₀；所述电容C_0a和C_0b的右极板连接等电位模块；所述液高H检测模块、介电常数εr检测模块、等电位模块分别连接MCU，所述MCU通过电动机正反转模块连接伺服电机。

2.根据权利要求1所述的试管液位检测装置，其特征在于：所述左箍和右箍的纵边都与插管孔的轴线延长线平行，右箍的二条纵边缘的外侧分别安装规格相同的凸出纵边的常开微型开关Ka和常开微型开关Kb，常开微型开关Ka和常开微型开关Kb分别通过导线连接到所述测控电路内MCU的输入端I₄和I₅；常开微型开关Ka常开则I₄端高电平，常开微型开关Ka闭合则I₄端低电平；常开微型开关Kb常开则I₅端高电平，常开微型开关Kb闭合则I₅端低电平；左箍的二条纵边缘中部的外侧对应位置分别安装常开微型开关Ka和常开微型开关Kb的挡块，所述左箍和右箍的凹面内嵌入的各个电容极板都是凹面外露、与周围曲面平齐平滑的曲面铜箔极板；所述左箍和右箍在左滑块与右滑块的向相运动过程中，左箍和右箍朝着插管孔的轴线延长线夹拢，直至常开微型开关Ka和常开微型开关Kb常开触点都被挡块撞击而闭合为止，届时左箍和右箍被外凸的常开微型开关Ka和常开微型开关Kb隔离，在左箍和右箍之间出现二条1mm宽的纵向缝隙；左箍和右箍的凹面构成空腔，能正好容纳一个被测试管，即若在左箍和右箍的凹面内放入被测试管，则该试管外壁将被所述凹面及其嵌入的各极板箍住并紧贴合，电容C_0a、C₂和C_0b箍住试管圆柱段，电容C₁箍住试管底部弧面，试管轴线与插管孔的轴线重合。

3.根据权利要求1所述的试管液位检测装置，其特征在于：所述电容C₁、C_0a、C₂、C_0b的右极板是分离独立的四块，电容C₂右极板下缘与电容C₁右极板最低处，高度差是L₀，且L₀>7mm，而左极板则是与同一水平面上右极板半径与圆心角都相等，但上下连通的一块极板；各极板的引出导线均从各箍的凸面穿出，左极板连接所述测控电路的零电位，所述电容C_0a、C_0b和C₂的右极板是水平投影重合的同轴等半径但不等高的圆柱面，其中电容C₂右极板高度是L₁；电容C_0a和C_0b的极板分别作为电容C₂右极板的上、下边缘的等电位极板，电容C_0a极板也作为电容C₁极板上边缘的等电位极板。

4.根据权利要求3所述的试管液位检测装置，其特征在于：所述试管内待测液体的液位是H，且H的可测范围是L₀<H<L₀+L₁。

5.根据权利要求1所述的试管液位检测装置，其特征在于：所述置管台的顶板由位于水平丝杠轴线二侧，且固定在检测装置壳体底部的台支柱支持而高度固定，所述置管台的顶板有一条穿透并贯通该顶板的槽，把置管台顶板分离成为对称的二半，该槽的中心线与水平丝杠轴线的水平投影重合，该槽的宽度允许所述左滑块和右滑块上的加强筋在槽内作无摩擦的左右移动。

6.根据权利要求1所述的试管液位检测装置，其特征在于：所述测控电路中的MCU，在每批次测量前，先由上位机通过通讯模块向其输入端I₃发送本批次的振荡频率初值f₂₀和待机指令；等到被测试管从插管孔***后，该试管底就落在丝杠上方的置管台顶板上，而试管上部斜靠在插管孔的某一侧；届时上位机再通过通讯模块向所述MCU发送检测指令，启动一次液位检测。

7.一种采用权利要求6所述的试管液位检测装置的液位检测方法，其特征在于，具体步骤为：第一步，MCU通过O₄端指令正反转控制模块，驱动伺服电机顺时针旋转，使水平丝杠上的左滑块和右滑块向丝杠中间夹拢，左箍和右箍在此过程中将所述试管铲起，并逐步夹紧，直至试管竖直并被各个电容极板紧贴，常开微型开关Ka和常开微型开关Kb被撞击闭合，使MCU的I₄和I₅端都从高电平翻转为低电平，届时MCU通过O₄端指令电动机正反转模块驱动伺服电机立即停止旋转；第二步，MCU驱动输出端O₁输出低电平，使得等电位模块中的电压跟随器输入端被电子开关J接通到所述液高H检测模块的振荡器2的电容C₂端，使电压跟随器的输出保证电容C_0a、C_0b和C₂极板的等电位；第三步，液高H检测模块中振荡器2的输出信号经比较器2输入所述MCU的输入端I₂，MCU于是检测并存储I₂端信号频率f₂；第四步，所述MCU若判断出f₂＝f₂₀，表示待测液体的液位尚未超过最低值L₀，届时所述MCU通过输出端O₂和O₃，分别指令通讯模块向上位机发出示警，以及指令显示器向本地发出示警，并通过O₄端指令电动机正反转模块驱动伺服电机轴逆时针旋转N圈，松开试管，等待取管重置；若f₂≠f₂₀，表示该液位已超过高度L₀，届时所述MCU驱动O₁端输出高电平，使得等电位模块中的电压跟随器输入端被电子开关J接通到所述εr检测模块的振荡器1的电容C₁端，使电压跟随器的输出保证电容C_0a和C₁极板的等电位；第五步，所述介电常数εr检测模块中振荡器1的输出信号经比较器1输入所述MCU的输入端I₁，所述MCU检测I₁端信号频率f₁，并计算出待测液体的介电常数εr，再由所述L₀、εr和f₂的值，计算出待测液体的液位高度H，若H＝L₁+L₀，表示其液位超过可测上限，所述MCU通过O₂和O₃端，分别指令通讯模块向上位机发出示警，以及指令显示器向本地发出示警，并通过O₄端指令电动机正反转模块驱动伺服电机轴逆时针旋转N圈，松开试管，等待取管重置；若L₀<H<L₁+L₀，则所述MCU通过O₂和O₃端，分别指令通讯模块向上位机发送H值，和指令显示器向本地人员发送H值，由于采样针初始高度、置管台高度、左箍和右箍的厚度和高度，以及各电容极板的规格尺寸都是定值，故上位机届时能根据这些定值和H值，计算出采样针的下降距离，指令采样针垂直***试管，探入待测液体的液面H之下数毫米，然后再指令采样针垂直上移脱离试管，完成一次取样；最后，MCU通过O₄端指令正电动机正反转模块驱动伺服电机轴逆时针旋转N圈，松开试管，等待取管和下一次检测，届时常开微型开关Ka和常开微型开关Kb脱离挡块而触点恢复常开，于是MCU的I₄和I₅端都恢复为高电平。