一种检测仪器架及自调节方法

技术领域

本申请涉及仪器测量技术的领域，尤其是涉及一种检测仪器架及自调节方法。

背景技术

在实验室操作中，对烧杯等容器中承载的液体需要进行测量，例如测量试剂的酸碱度、温度等。通常在实验过程中对物体进行水浴加热或进行化学反应中，都需要人为观测温度变化趋势，以便能够充分把握实验反应速率，以确定加热或反应的终点。而在温度计的使用过程中，需保证温度计的玻璃泡必须全部没入被测液体中，且不能碰到容器壁和容器底，否则会对温度的测量造成影响，在读数时也要保证温度计的玻璃泡始终处于液体中，故在实验进程中经常需要较长时间人为手持观测，较为不便。

相关技术中，在温度计等检测计上设置固定架，固定架固定于操作台上，从而将温度计进行固定，代替了人工手持。

针对上述中的相关技术，发明人认为，众所周知，在检测液体温度或pH值时触头在液体中央点位上测量得到的结果较为准备，在化学实验中，往往是在对试剂混合时候需要检测温度，试剂的增加或减小会影响检测机触头与液面之间的距离，使得触头不再处于液体中央的位置上，处于或上或下的位置，从而降低测量精度。

发明内容

为了适应于容器中的液面调节检测计触头位置以提高检测精度，本申请提供一种检测仪器架及自调节方法。

一方面，本申请提供的一种检测仪器架采用如下的技术方案：

一种检测仪器架，包括固定装置，所述固定装置上设置有架本体，所述固定装置与所述架本体之间设置有用于调节所述架本体角度的角度调节装置；所述架本体包括用于驱动检测计在检测计所在方向上滑移的驱动装置，所述驱动装置上设置有用于固定检测计的架台；

还包括用于检测容器直径的第一测距传感器和用于检测容器内液面高度的液位传感器；

还包括处理芯片，所述处理芯片连接有所述第一测距传感器和所述液位传感器并获取所述第一测距传感器和液位传感器的检测结果计算得到容器内液体所形成的半径和深度、建立液体模型；

所述角度调节装置与所述驱动装置受控于所述处理芯片，所述处理芯片还用于根据所述液体模型控制所述角度调节装置调节检测计与纵向的夹角、控制所述驱动装置调节检测计移动距离，使得检测计的触点位于液体模型中央点位。

通过采用上述技术方案，本申请通过第一测距传感器和液位传感器分别检测容器的直径和容器内液体的液位，从而计算得到液体模型，并计算得到液体模型中央点位，将中央点位作为目标点位，处理芯片控制驱动装置和角度调节装置将检测计的触点到达中央点位，从而提高检测计检测液体的准确度。

可选的，所述固定装置包括用于夹设于容器壁上的固定夹，所述固定架包括第一夹片和第二夹片，所述第一夹片上设置有与容器壁弧度相符合的第一板，所述第二夹片上设置有与容器壁弧度相符合的第二板。

通过采用上述技术方案，第一板和第二板均呈与容器壁相符合的弧形，提高了固定夹架设与容器壁上时的稳定性。

可选的，所述固定架上通过角度调节装置转动连接有架本体，所述角度调节装置包括所述架本体与所述第一夹片之间的铰接轴，所述铰接轴上设置有第一电机，所述第一电机受控于所述处理芯片。

通过采用上述技术方案，第一电机受控于处理芯片并调节架本体与第一夹片之间的角度，提高自动化程度的同时方便对角度调节精准控制，提高检测计的触头能够准确到达中央点位的可能，进一步提高检测计检测液体的准确度。

另一方面，在第一电机的驱动下，检测计的触点达到中央点位时呈倾斜状态，减小挥发性腐蚀液体度检测计的腐蚀。

可选的，所述驱动装置包括与所述第一夹片转动连接的驱动壳体，所述驱动壳体内开设有驱动腔，所述驱动腔内设置有丝杠，所述丝杠轴向上设置有第二电机，所述丝杠上滑移连接有用于与所述架台固定的滑块。

通过采用上述技术方案，通过丝杠驱动滑块滑移，从而带动检测计在所在方向上滑移，以调节检测计的位置，提高自动化程度的同时方便对检测计移动距离精准控制，提高检测计的触头能够准确到达中央点位的可能，进一步提高检测计检测液体的准确度。

可选的，所述架台包括与所述滑块固定用于夹持检测计的夹套。

通过采用上述技术方案，方便控制夹套用于夹持检测计，方便夹持和取下操作。

可选的，所述架台包括与所述滑块固定用于插设检测计的套管，所述套管所在方向平行于所述丝杠方向。

通过采用上述技术方案，套管用于插设检测计，一方面用于固定检测计，另一方面对检测计进行隔离保护，进一步减小挥发性腐蚀液体对检测机的腐蚀，提高对检测计的保护效果。

可选的，所述套管远离所述固定装置的一端上设置有保护罩。

通过采用上述技术方案，保护罩用于保护检测计的触头，减小触头与容器的底部、侧壁发生碰撞的可能。

可选的，所述第一夹片上设置有所述用于检测容器直径的第一测距传感器，所述第一测距传感器设置方向呈水平。

通过采用上述技术方案，水平设置的第一测距传感器提高对容器半径的检测准确性，从而提高中央点位计算的准确度。

可选的，所述液位传感器为电容式液位传感器，设置于所述第二夹片上并与所述容器外壁抵触。

通过采用上述技术方案，电容式液位传感器作为非接触式液位传感器，无需浸没在液体中，针对腐蚀性的液体，电容式液位传感器不会受损，同时减小了杂质带入液体中的可能。

另一方面，本申请提供的一种检测仪器架的自调节方法采用如下的技术方案：

包括以下几个步骤：

检测计插设于套管中，通过固定装置将检测仪器架固定于容器壁上，角度调节装置与驱动装置位于初始工位，检测计竖直向下，且滑块位于丝杠最上端；

在容器中第一次加入液体，第一测距传感器检测容器直径为2R，第二测距传感器检测容器的深度为H，液位传感器检测容器内液位为H

在容器中第二次加入液体，第一测距传感器检测容器直径为2R，液位传感器检测容器内液位为H

测量结束后，处理芯片控制驱动装置和角度调节装置复位到初始工位。

通过采用上述技术方案，第一测距传感器和液位传感器分别检测容器的直径和容器内液体的液位，从而计算得到液体模型，并计算得到液体模型中央点位，将中央点位作为目标点位，处理芯片控制驱动装置和角度调节装置将检测计的触点到达中央点位，从而提高检测计检测液体的准确度；

在容器中的液位发生变化时，再次通过第一测距传感器和液位传感器分别检测容器的直径和容器内液体的液位，第二次计算得到液体模型，重新得到中央点位，处理芯片控制驱动装置和角度调节装置将检测计的触点到达新的中央点位，随着容器中的液面变化，控制芯片控制驱动装置和角度调节装置将检测计的触点调节到新的中央点位上。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、本申请通过第一测距传感器和液位传感器分别检测容器的直径和容器内液体的液位，从而计算得到液体模型，并计算得到液体模型中央点位，将中央点位作为目标点位，处理芯片控制驱动装置和角度调节装置将检测计的触点到达中央点位，从而提高检测计检测液体的准确度；同时通过检测器架代替人力架持检测计，无需再时刻关注触头位置；

在检测计触头位于液体中央时，无需人工搅拌液体来提高检测计的检测精度，解放了人力。

2、第一电机受控于处理芯片并调节架本体与第一夹片之间的角度，提高自动化程度的同时方便对角度调节精准控制，提高检测计的触头能够准确到达中央点位的可能，进一步提高检测计检测液体的准确度。

另一方面，在第一电机的驱动下，检测计的触点达到中央点位时呈倾斜状态，减小挥发性腐蚀液体对电子元器件的腐蚀。

3、套管用于插设检测计，一方面用于固定检测计，另一方面对检测计进行隔离保护，进一步减小挥发性腐蚀液体对检测机的腐蚀，提高对检测计的保护效果。减小检测计和器皿与外界器物发生磕碰，从而减小检测计的损伤。

附图说明

图1是本申请所述检测仪器架的示意图。

图2是本申请所述检测仪器架的固定装置示意图。

图3是本申请所述检测仪器架的L形板示意图。

图4是本申请所述检测仪器架的角度调节装置示意图。

图5是本申请所述检测仪器架的驱动装置爆炸图。

图6是图5中A的放大图。

图7是本申请所述检测仪器架的套管剖面图。

图8是图7中B的放大图。

图9是本申请所述检测仪器架的挡光板示意图。

图10是本申请所述检测仪器架的第二测距传感器示意图。

图11是本申请所述检测仪器架的实施例2的示意图。

图12是本申请所述检测仪器架的实施例3的示意图。

附图标记：100、固定装置；101、第一夹片；102、第二夹片；103、第一板；104、第二板；105、第一固定板；106、第二固定板；200、角度调节装置；201、铰接孔；202、第一电机；300、驱动装置；301、驱动壳体；302、驱动腔；303、滑槽；304、丝杠；305、滑块；306、第二电机；401、套管；402、挡板；403、保护罩；501、第一测距传感器；502、第二测距传感器；503、液位传感器；504、抵触板；505、挡光板；600、夹子。

具体实施方式

以下结合附图1-12对本申请作进一步详细说明。

实施例1：

本申请实施例公开一种检测仪器架。

如图1所示，包括固定装置100，固定装置100用于将本实施例所述的检测仪器架固定于容器壁上，在固定装置100上设置有架本体，在固定装置100和架本体之间设置有角度调节装置200，角度调节装置200用于调节检测计与竖直方向上的角度。架本体包括驱动装置300，驱动装置300用于驱动检测计在自身所在方向上滑移，在驱动装置300上设置有用于固定检测计的架台。

如图2所示，固定装置100包括固定夹，固定夹用于夹设容器壁上，例如夹设于烧杯壁上，固定夹包括第一夹片101和第二夹片102以及弹簧，在第一夹片101上设置有第一板103，第一板103呈与容器壁弧度相符合的弧形，在第二夹片102上设置有第二板104，第二板104呈与容器壁弧度相符合的弧形。

如图3所示，在固定架上通过角度调节装置200转动连接有架本体；在第一夹片101上固定设置有第一固定板105，在第二固定板106上垂直固定设置有第二固定板106，第一固定板105和第二固定板106形成一L形板固定于第一夹片101上。

如图4所示，其中，第二固定板106与驱动装置300之间通过角度调节装置200转动连接，驱动装置300与第二固定板106之间转动连接点上形成铰接孔201，在铰接孔201轴上设置有第一电机202，第一电机202用于驱动架本体转动。

如图5、6所示，驱动装置300包括截面呈矩形的柱形驱动壳体301，在驱动壳体301内部开设有驱动腔302，驱动腔302开设方向与驱动壳体301方向相同，在驱动壳体301上开设有滑槽303，滑槽303平行于驱动壳体301所在方向，使得驱动腔302与外部空间连通，在驱动壳体301的两个端面之间设置有丝杠304，丝杠304可绕轴向自转，在丝杠304的轴向上设置有第二电机306，第二电机306用于驱动丝杠304转动，在丝杠304上通过螺纹滑移连接有滑块305，滑块305通过滑槽303向外延伸，位于驱动腔302外部的滑块305上固定设置有架台。

如图7、8所示，架台包括固定在滑块305上的套管401，套管401用于插设检测计，例如温度计。pH计等。套管401设置方向平行于丝杠304所在方向，在丝杠304带动滑块305移动时，滑块305带动套管401在套管401所在方向上移动。套管401为截面呈圆形的管，套管401的两端呈开口，在套管401的下方的一端上设置有挡板402，挡板402上开设有通孔，通孔用于供检测计的触点从套管401内部伸出到外部使得触点与液体接触，在设置有挡板402的一端上设置有保护罩403，保护罩403由若干根骨架所构成，在检测计插设如套管401中时，触头悬空于保护罩403内。

还包括第一测距传感器501、第二测距传感器502、液位传感器503和处理芯片。

如图3所示，第一测距传感器501呈水平的设置于第一固定板105上，用于测量容器的直径，第一测距传感器501可以为激光测距传感器或红外测距传感器，考虑到容器可能为玻璃制品，红外光线透过玻璃、反射的红外线较少，而测量不准确的问题，如图9所示，可以在第一测距传感器501正对面的容器壁上放置以挡光板505，以反射红外线（或激光）。

如图10所示，第二测距传感器502呈竖直的设置于固定夹的第二板104上，用于测量容器的深度，即测量到工作台之间的距离，可以为激光测距传感器或红外测距传感器。

如图3所示，液位传感器503设置于第二夹片102上，具体地，在第二夹片102侧边设置有抵触板504，在抵触板504靠近容器的一侧上设置有液位传感器503，本实施例中液位传感器503为电容式液位传感器503，在固定夹夹持于容器壁上时，液位传感器503被固定于容器外壁上，当然，也可以将电容式液位传感器503直接固定于容器外壁上。

处理芯片设置于是L形板内部，分别连接有第一电机202、第二电机306、第一测距传感器501和液位传感器503；用于获取第一测距传感器501检测到的容器直径，用于获取液位传感器503检测到的容器内液体深度，并根据容器直径和液体深度建立液体模型。其中，电容式液位传感器503利用电容变化的原理计算液位高度，为领域内的常规技术，本实施例中不再累述。

处理芯片在得到液体模型之后，计算液体模型中的中央点位，由于液体模型呈圆柱形，即中央点位位于轴向上一半液面高度的位置。

处理芯片计算得到检测计的目标移动距离和目标偏转角度；处理芯片控制根据中央点位控制第一电机202工作使得检测计转动目标偏转角度、控制第二电机306工作使得检测计滑移距离为目标移动距离，从而使得检测计的触点达到中央点位上。

处理芯片通过逻辑执行单元实现上述控制，可采用CPU、MCU或FPGA等具有数据处理、控制能力的处理芯片。处理芯片可通过编程设置复位，复位是指处理芯片控制第一电机202驱动壳体301与纵向夹角为0，控制第二电机306驱动滑块305到丝杠304上与第一电机202等高的位置上，可通过设置于L形板上的复位按钮触发。

在套管401上还设置有搅拌装置，搅拌装置包括通过转轴转动连接在套管401上的搅拌棒，搅拌棒在驱动下可做摆动，从而起到搅拌的作用。

本申请实施例一种检测仪器架的实施原理为：

第一测距传感器501和液位传感器503分别检测容器的直径和容器内液体的液位，从而处理芯片计算得到液体模型，并计算得到液体模型中央点位，将中央点位作为目标点位，处理芯片控制第一电机202工作，调节检测计和纵向之间的夹角，处理芯片控制第二电机306工作，带动丝杠304转动从而使得滑块305带动套管401及检测计滑移，以调节检测计位置，从而将检测计的触点到达中央点位。

实施例2：

如图11所示，本实施例与实施例1的不同仅在于：在位于驱动腔302外部的滑块305上设置有用于夹设检测计的夹子600。滑块305在丝杠304上滑移时带动夹子600一起滑移，从而调节检测计位置。

实施例3：

本申请实施例公开一种检测仪器架的自调节方法。

如图12所示，包括以下几个步骤：

S100检测计插设于套管401中，固定夹将检测仪器架整体夹设在容器壁上，驱动壳体301和滑块305位于初始工位，驱动壳体301竖直向下，与纵向之间的夹角为0°，滑块305位于丝杠304上与第一电机202等高位置上。

S200在容器中第一次加入液体，第一测距传感器501和液位传感器503工作，第一测距传感器501检测容器直径为2R，第二测距传感器502检测容器深度为H1；

液位传感器503检测到容器内液体液位为H

处理芯片计算检测计的目标移动距离△L

目标移动距离△L

目标偏转角度△α

处理芯片控制首先第一电机202工作，第一电机202驱动驱动壳体301（检测计）转动目标偏转角度△α

S300在容器中第二次加入液体，第一测距传感器501和液位传感器503工作，第一测距传感器501检测容器直径为2R，第二测距传感器502检测容器深度为H

液位传感器503检测到容器内液体液位为H

处理芯片计算检测计的目标移动距离△L

目标移动距离△L

目标偏转角度△α

处理芯片控制首先第一电机202工作，第一电机202驱动驱动壳体301（检测计）转动目标偏转角度△α

S400测量结束后，触发复位按钮，处理芯片控制检测计复位到初始工位。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。