一种砝码溯源的双定容腔移液器排液计量方法及系统与流程

本发明涉及计量检测，具体为一种砝码溯源的双定容腔移液器排液计量方法及系统。

背景技术：

1、移液器作为生物、化学、医药及精密检测领域的核心微量液体移取与计量设备，其排液计量精度直接决定实验数据与检测结果的可靠性；相较于传统单定容腔移液器，双定容腔移液器依靠双腔交替吸排液作业模式，能够有效提升连续移液作业效率，已广泛应用于高通量精密检测场景。

2、然而，移液器排液计量装置长期运行后，容易因定容腔热胀冷缩、传感器零点漂移和环境变化等问题产生系统误差；现有装置通常依赖外部天平进行周期性校准，需要停止检测并拆卸计量组件，难以在连续作业过程中判断量值是否发生漂移；同时，不同定容腔之间的容积差异还可能导致交替测量结果不一致；此外，普通工作砝码仅能校验天平示值，无法直接建立砝码质量基准、液体密度与定容腔实际容积之间的完整量值传递关系；因此，亟需一种能够解决双定容腔交替计量过程中在线量值溯源、腔间误差修正和漂移自动识别问题的排液计量方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种技术方案，以解决现有技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种砝码溯源的双定容腔移液器排液计量方法，包括：

3、s1、控制第一定容腔和第二定容腔交替执行吸液和排液动作，并同步采集第一定容腔和第二定容腔的腔体液位数据与作业区域的环境因子数据；

4、s2、根据采集的腔体液位数据，确定第一定容腔或第二定容腔排出液体的实测容积，对排出后的液体利用经标准砝码溯源校准的天平进行质量称量，并根据采集的环境因子数据，确定所述实测容积的真实容积；

5、s3、根据第一定容腔或第二定容的实测容积和真实容积，计算容积偏差值，建立腔间误差修正模型，根据所述容积偏差值对后续第一定容腔和第二定容腔交替排液的计量结果进行腔间差值补偿；

6、s4、对所述容积偏差值进行持续监测，根据预设的监测阈值判断容积偏差值是否存在异常，并对异常情况进行自动报警。

7、根据上述技术方案，所述腔体液位数据和作业区域的环境因子数据，均在对应定容腔的稳态工况下采集，且第一定容腔和第二定容腔的腔体液位数据与环境因子数据均由相同的传感器采集；其中，所述稳态工况包括：定容腔完成吸液后静置直至腔内液位稳定、定容腔完成排液后静置直至腔内液位稳定。

8、根据上述技术方案，所述腔体液位数据包含第一定容腔和第二定容腔在吸液、排液过程中的实时液位高度与液位变化量；所述环境因子数据包含第一定容腔和第二定容腔作业区域的环境温度和气压。

9、根据上述技术方案，所述s2的方法步骤为：

10、s21、对采集的腔体液位数据进行分析，根据排液过程中的实时液位高度与液位变化量，结合预先标定的第一定容腔或第二定容腔的内腔横截面积，通过体积换算公式计算排出液体的几何体积并作为实测容积；

11、s22、将排出后的液体置于与标准砝码具有同一溯源链的天平上进行质量称量，读取液体质量m；对采集的环境因子数据进行分析，根据环境温度和气压，得到当前环境状态下的液体密度补偿系数和空气浮力补偿系数；

12、s23、根据读取的液体质量m、当前环境状态下的液体密度补偿系数和空气浮力补偿系数，计算得到所述实测容积的真实容积v0：；其中v0表示当前环境状态下液体质量m时的真实容积；表示空气浮力补偿系数；表示液体密度补偿系数。

13、根据上述技术方案，所述s3的方法步骤为：

14、s31、建立腔间误差修正模型，根据第一定容腔或第二定容的实测容积和真实容积，确定当前环境状态下液体质量m时液体在第一定容腔或第二定容内的容积偏差值e：；其中，vs表示当前环境状态下液体质量m时的实测容积；

15、s32、当后续执行第一定容腔和第二定容腔排液时，根据腔体液位数据和腔间误差修正模型，对第一定容腔和第二定容腔交替排液的计量结果进行腔间差值补偿，得到补偿后的排液真实容积vz:；其中，vx表示第一定容腔或第二定容腔腔间差值补偿前的排液实测容积。

16、根据上述技术方案，所述s4的方法为：定期对第一定容腔或第二定容腔排出液体进行基于砝码溯源的质量称量，获取第一定容腔或第二定容带有时间序列的实测容积和真实容积，并得到带有时间序列的容积偏差值；对所述容积偏差值进行持续监测，根据预设的监测阈值k判断容积偏差值是否存在异常，当et≤k时，判断容积偏差值正常；当et＞k时，判断容积偏差值异常，对异常情况进行自动报警；其中，et表示时间戳t下的容积偏差值。

17、一种砝码溯源的双定容腔移液器排液计量系统，该系统包括第一定容腔、第二定容腔、数据采集模块、天平称量模块、标准砝码和控制模块；

18、所述第一定容腔和第二定容腔分别与移液器的排液出口连通，并在所述控制模块的控制下交替执行吸液和排液动作；

19、所述数据采集模块，用于在第一定容腔与第二定容腔执行吸液和排液动作过程中，同步采集第一定容腔与第二定容腔的腔体液位数据和作业区域的环境因子数据；

20、所述天平称量模块，用于对第一定容腔或第二定容腔排出的液体进行质量称量；

21、所述标准砝码，用于对所述天平称量模块进行溯源校准；

22、所述控制模块包括容积计算单元、真实容积确定单元、修正模型管理单元和补偿单元；

23、所述容积计算单元，用于根据所述液位采集单元采集的腔体液位数据，确定所述第一定容腔或所述第二定容腔排出液体的实测容积；

24、所述真实容积确定单元，用于根据所述天平称量模块称量的质量和所述数据采集模块采集的环境因子数据，确定所述实测容积的真实容积；

25、所述修正模型管理单元，用于根据第一定容腔或第二定容的实测容积和真实容积，计算容积偏差值，并建立腔间误差修正模型；

26、所述补偿单元，用于根据所述容积偏差值，对后续第一定容腔和第二定容腔交替排液的计量结果进行腔间差值补偿。

27、根据上述技术方案，所述控制模块还包括监测报警单元；所述监测报警单元用于对所述修正模型管理单元计算得到的容积偏差值进行持续监测，并将所述容积偏差值与预设的监测阈值进行比较，当所述容积偏差值超过预设监测阈值时，判断容积偏差值异常并发出报警信号；当所述容积偏差值未超过预设监测阈值时，判断容积偏差值正常并继续执行监测。

28、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

29、1、本发明通过在排液过程中同步利用经标准砝码溯源校准的天平对排出液体进行质量称量，并结合环境因子数据对液体密度和空气浮力进行补偿，将排液计量结果直接追溯至标准砝码质量基准，实现了双定容腔移液器连续作业中的在线量值溯源。

30、2、本发明通过计算同一排出液体对应实测容积与真实容积之间的容积偏差值，建立腔间误差修正模型，并利用该偏差值对后续排液计量结果进行补偿，有效消除了因设备使用磨损等问题导致的测量误差，使双腔交替测量结果保持更高的精度。

31、3、本发明通过对容积偏差值进行持续监测并与预设阈值比较，实现了定容腔容积漂移和传感器漂移的自动识别与报警，保障了计量系统的长期稳定性和可靠性。