一種帶有溫控機構的螢光檢測裝置以及溫控方法與流程
2023-11-10 16:33:32 2
技術領域
本發明涉及一種帶有溫控機構的螢光檢測裝置以及溫控方法，屬於螢光檢測領域。
背景技術：
中國專利（申請號201220408285.9）涉及一種新型螢光檢測儀器，包含結果分析處理裝置、圖像接收裝置、分光稜鏡、聚焦透鏡、汞燈源、穩壓電源、物鏡、待測物臺，所述結果分析處理裝置與圖像接收裝置連接，圖像接收裝置與分光稜鏡連接，分光稜鏡下方還設置有物鏡，物鏡設置於待測物臺的上方，分光稜鏡一端還設置有聚焦透鏡，聚焦透鏡的一端設置有汞燈源，汞燈源與穩壓電源連接，通過整個裝置的改進設計，螢光儀可以方便攜帶外出使用，螢光儀的使用率提高，有非常好的效果，通過增加了圖像接收裝置及結果分析，避免了人工觀察出現過多的誤差。但是此技術方案沒有涉及到螢光檢測時溫度控制，待測物一般是病毒類，需要長時間放置在試管件中，進而螢光儀對裝有待測物的試管件進行光照並進行拍照檢測。病毒的活性對溫度非常敏感，並且不同溫度下，待測物的螢光反射變量不同，在不同溫度下進行拍照檢測，會影響檢測的精確度。因此需要保持一種恆溫環境，特別是多個待測物並排放置時，如何確保每個待測物的溫度一致並保持不變是難點。
技術實現要素：
針對現有技術的缺陷，本發明的目的在於提供一種能夠使得多個待測物溫度相同並保持恆溫的檢測精確度高的帶有溫控機構的螢光檢測裝置以及溫控方法。
為實現上述目的，本發明的技術方案為：
一種帶有溫控機構的螢光檢測裝置，包括控制分析模塊以及用於放置裝有待測物試管件的裝載機構，所述裝載機構包括用於插裝試管件的插裝組件、用於對插裝組件以及試管件保持恆溫的溫控機構。本發明設置溫控機構能夠保證裝有待測物的試管件的溫度恆定，避免因為溫度的變化，影響待測物的活性，進而導致檢測不準確。
作為優選技術措施，所述溫控機構包括用於產生冷氣的製冷組件、用於加速冷氣流動的吹風器、用於排出氣體的排氣組件，所述製冷組件架設於一基座架上方，所述基座架中間安裝吹風器，兩側安裝所述排氣組件。冷空氣較重，會向下流動，吹風器安裝製冷組件下方，能夠有效吹動冷空氣向上流動，使得冷空氣聚集在試管件周邊，保持試管件的溫度，減少冷氣的流失，節省能源。
作為優選技術措施，所述製冷組件包括若干製冷片，所述製冷片均勻排鋪於插裝組件下方。本發明能夠根據不同區域的溫度情況，分別控制不同區域的製冷片製冷，使得不同區域試管件的溫度能夠保持一致，使得本發明的溫度控制更為精確。
作為優選技術措施，所述吹風器上方架設一用於引導風向的通風腔，所述套筒內壁為光滑圓壁面，其高度小於或與排氣組件下端持平，設置通風腔限制風的流向，避免風力浪費，進而減少吹風器的能源消耗。
作為優選技術措施，所述排氣組件包括排氣腔體以及嵌設排氣腔體端部的排氣柵板，所述排氣腔體為喇叭狀，排氣柵板傾斜排列於排氣腔體埠，避免風直接吹向用戶，提升用戶體驗度。
作為優選技術措施，所述插裝組件包括用於插接試管件的第一管板、用於安裝一光纖組件的第二管板、用於壓緊光纖組件的第三管板、用於罩設試管件的第四管板，所述第一管板、第二管板、第三管板、第四管板依次層疊布置，插裝組件由若干管板構成，減少了插裝組件的製造難度，降低工藝要求。
作為優選技術措施，所述第一管板排設管腔件，所述管腔件為圓柱形腔體，其側壁開設用於容納光纖組件探頭的缺口；所述第二管板開設若干穿設孔，相鄰穿設孔開設用於容納光纖組件的鋪線槽，所述鋪線槽與缺口貫通。光纖組件放置於鋪線槽中，能夠有效避免光纖組件損壞，延長光纖組件的使用壽命。
作為優選技術措施，所述螢光檢測裝置設置激發光源模塊，所述激發光源模塊連接一用於傳輸發光體發出的光的光纖組件，所述光纖組件包括一端相鄰激發光源模塊另一端相鄰待測物的激發光纖以及一端相鄰待測物另一端相鄰控制分析模塊的接收光纖；所述控制分析模塊包括用於拍攝接收光纖傳輸待測物螢光反射量的攝像機器、用於處理圖片數據以及判定待測物性質的處理器；所述激發光纖與接收光纖分別包括若干光纖束，所述光纖束的數量與待測物的數量相同；所述激發光源模塊與激發光纖之間設有激發濾光片，所述攝像機器與接收光纖之間設有接收濾光片；所述發光體安裝於一光源罩合件上，所述激發濾光片嵌設於一濾光安裝件內部空腔內，所述光源罩合件與濾光安裝件扣合在一起並使得發光體與激發濾光片保持一定距離；所述激發光源模塊連接一用於驅動激發光源模塊往復移動的傳送機構；所述傳送機構包括與激發光源模塊固定連接的絲槓螺母、與絲槓螺母螺紋連接的絲槓、驅動絲槓旋轉的驅動源。光纖組件一次能夠傳遞多組螢光反射量，可同時對多組待測物進行檢測，並且能夠避免不同試管反射光的幹擾，進而提升檢測準確度。傳送機構驅動激發光源模塊在不同的光源中轉換，一方面能夠對同一待測物進行不同的螢光反射進行檢測對比，另一方面能夠適用不同的待測物，增加本發明的實用性。
一種帶有溫控機構的螢光檢測裝置的溫控方法包括以下步驟：
第一步，設定溫度：根據待測物的需要，設定試管件環境的溫度；
第二步，測溫：利用高精度測溫探頭對裝有待測物的試管件進行測溫，獲取溫度值傳輸給控制分析模塊；
第三步，製冷：控制分析模塊根據溫控算法控制製冷片製冷，調節試管件的溫度，將裝有待測物的試管件控制在設定溫度；
所述溫控算法為OUT= KC * (SPn — P Vn)+KC * TS / TI * (SPn — P Vn) + MX+KC * TD / TS * (SPn — P Vn — S Pn-1 +PVn-1)
其中OUT 是最終的輸出，
KC 是迴路增益，即比例係數，
SPn 是在採樣時間n時設定點的溫度值，
SPn--1 是在採樣時間n--1時設定點的溫度值 ，
PVn 是在採樣時間n時過程變量的溫度值，
PVn--1 是在採樣時間n--1時過程變量的溫度值，
MX 是在採樣時刻n--1時的積分項的數值，
TD 是迴路的微分周期，也稱為微分時間或速率，
TS 是迴路採樣時間，
TI 是迴路的積分周期，也稱為積分時間或復位，
KC的值為常數，需要邊測試邊調整，
MX的值為常數，需要邊測試邊調整，
TD的值為常數，需要邊測試邊調整，
TI的值為常數，需要邊測試邊調整，
第四步，修正係數：利用高精度測溫探頭對試管件進行測量校準，調整溫控算法所涉及到的係數；
第五步，保持恆溫：當試管件達到預設溫度，控制分析模塊控制製冷片製冷量，使試管件保持恆溫。本發明的溫控方法簡單實用，方案切實可行。
作為優選技術措施，經過實驗，KC=1.65~1.85；MX=0.50~0.63；TD=1.24~1.36； TI=0.80~0.94。通過實驗可知，以上參數帶入溫控算法中能夠準確控制各製冷片的製冷量，使得待測物的溫度保持恆定。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
本發明設置溫控機構能夠保證裝有待測物的試管件的溫度恆定，避免因為溫度的變化，影響待測物的活性，進而導致檢測不準確。
本發明能夠根據不同區域的溫度情況，分別控制不同區域的製冷片製冷，使得不同區域試管件的溫度能夠保持一致，使得本發明的溫度控制更為精確。
本發明的光纖組件一次能夠傳遞多組螢光反射量，可同時對多組待測物進行檢測，並且能夠避免不同試管反射光的幹擾，進而提升檢測準確度。傳送機構驅動激發光源模塊在不同的光源中轉換，一方面能夠對同一待測物進行不同的螢光反射進行檢測對比，另一方面能夠適用不同的待測物，增加本發明的實用性。
本發明的溫控方法簡單實用，能夠準確控制各製冷片的製冷量，使得待測物的溫度保持恆定，方案切實可行。
附圖說明
圖1為本發明結構示意圖（包括部分罩設組件）；
圖2為本發明部分結構爆炸視圖；
圖3為本發明結構示意圖（不包括罩設組件）；
圖4為本發明激發光源模塊與傳送機構裝配示意圖；
圖5為本發明濾光安裝件的結構示意圖；
圖6為本發明光源罩合件的結構示意圖；
圖7為本發明溫控機構部分結構示意圖；
圖8為本發明溫控機構部分結構爆炸示意圖；
圖9為本發明溫控機構局部結構爆炸示意圖；
圖10為本發明第二管板結構示意圖。
附圖標記說明：
1-激發光源模塊，2-光纖組件，3-傳送機構，4-攝像機器，5-插裝組件，6-製冷組件，7-吹風器，8-排氣組件，9-罩設組件，10-基座架，11-安裝板，12-發光體，13-光源罩合件，14-濾光安裝件，21-激發光纖管，22-接收光纖管，23-光纖板，31-絲槓；32-絲槓螺母；33-驅動板；34-安裝座；35-連接板；351-通孔；51-第一管板；52-第二管板；53-第三管板；54-第四管板；531-鋪線槽；532-鋪線接槽；533-穿設孔；541-管腔件；542-缺口；71-通風腔；81-排氣腔體；82-排氣柵板；91-底座，92-護板組件，93-第一遮光罩，94-第二遮光罩，95-中隔板。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
相反，本發明涵蓋任何由權利要求定義的在本發明的精髓和範圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本發明有更好的了解，在下文對本發明的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本發明。
如圖1-10所示具體實施例，一種帶有溫控機構的螢光檢測裝置，包括控制分析模塊以及用於放置裝有待測物試管件的裝載機構，所述裝載機構包括用於插裝試管件的插裝組件5、用於對插裝組件5以及試管件保持恆溫的溫控機構。
所述溫控機構包括用於產生冷氣的製冷組件6、用於加速冷氣流動的吹風器7、用於排出氣體的排氣組件8，所述製冷組件6架設於一基座架10上方，所述基座架10中間安裝吹風器7，兩側安裝所述排氣組件8。所述製冷組件6包括若干製冷片，所述製冷片均勻排鋪於插裝組件5下方，製冷片分區域獨立控制製冷量，方便控制各區域的待測物溫度。
所述製冷組件6包括若干製冷片，所述製冷片均勻排鋪於插裝組件5下方。所述吹風器7上方架設一用於引導風向的通風腔71，所述套筒內壁為光滑圓壁面，其高度小於或與排氣組件8下端持平。所述排氣組件8包括排氣腔體81以及嵌設排氣腔體81端部的排氣柵板82，所述排氣腔體81為喇叭狀，排氣柵板82傾斜排列於排氣腔體81埠。
所述插裝組件5包括用於插接試管件的第一管板51、用於安裝一光纖組件2的第二管板52、用於壓緊光纖組件2的第三管板53、用於罩設試管件的第四管板54，所述第一管板51、第二管板52、第三管板53、第四管板54依次層疊布置。所述第一管板51排設管腔件541，所述管腔件541為圓柱形腔體，其側壁開設用於容納光纖組件2探頭的缺口542。所述第二管板52開設若干穿設孔533，相鄰穿設孔533開設用於容納光纖束的鋪線槽531，若干鋪線槽531設有用於固定光纖束的鋪線接槽532，所述鋪線槽531與缺口542貫通。
所述螢光檢測裝置設置激發光源模塊1。所述激發光源模塊1連接一用於傳輸發光體12發出的光的光纖組件2，所述光纖組件2包括一端相鄰激發光源模塊1另一端相鄰待測物的激發光纖以及一端相鄰待測物另一端相鄰控制分析模塊的接收光纖；所述控制分析模塊包括用於拍攝接收光纖傳輸待測物螢光反射量的攝像機器4、用於處理圖片數據以及判定待測物性質的處理器。
本發明設有用於保護內部零部件的罩設組件9。所述罩設組件包括罩設在螢光檢測裝置外端的護板組件92、罩設在所述激發光源模塊1外端的用於遮擋外部光線的遮光組件，遮光組件包括第一遮光罩93、第二遮光罩94以及中隔板95，所述第一遮光罩93、第二遮光罩94與中隔板95扣合在一起。遮光組件由三部分組成，方便拆卸，節省工時，同時遮光組件能夠避免外部光線幹擾，提示螢光檢測的準確性。
所述激發光纖與接收光纖分別包括若干光纖束，所述光纖束的數量與待測物的數量相同。所述激發光源模塊1與激發光纖之間設有激發濾光片，所述攝像機器4與接收光纖之間設有接收濾光片；所述發光體12安裝於一光源罩合件13上，所述激發濾光片嵌設於一濾光安裝件14內部空腔內，所述光源罩合件13與濾光安裝件14扣合在一起並使得發光體12與激發濾光片保持一定距離。所述激發光源模塊1包括若干不同波長的發光體12、若干與發光體12相匹配的激發濾光片以及接收濾光片。
所述激發光源模塊1連接一用於驅動激發光源模塊1往復移動的傳送機構3；所述傳送機構3包括與激發光源模塊1固定連接的絲槓螺母32、與絲槓螺母32螺紋連接的絲槓31、驅動絲槓旋轉的驅動源。所述絲槓螺母連接一用於安裝激發光源模塊1的安裝組件，所述安裝組件包括用於安裝激發光源模塊1的安裝板11、被絲槓螺母驅動往復運動的驅動板33、用於一端連接安裝板11另一端連接驅動板33並配合攝像機器4拍照的連接板35；所述驅動板33設有供一光纖板23穿過的通槽，所述光纖板23上端穿設光纖組件2，下端固定於一底座91上。
光纖板23上端開設用於穿設一激發光纖管21的第一通孔351，下端開設用於穿設接收光纖管22的第二通孔351，所述第一通孔351的高度與發光體12的高度相同，所述第二通孔351的高度與攝像機器4的高度相同。所述激發光纖穿過激發光纖管21，用於傳輸發光體12的光；接收光纖穿過接收光纖管22，用於傳輸待測物反射的螢光供攝像機器4拍照。
所述連接板35開設用於透光的透光孔，所述透光孔的位置與攝像機器的位置一一對應。
絲槓兩端架設安裝座34，所述安裝座34開設用於穿設絲槓的連接孔，所述安裝座34上端部固定連接一用於供驅動板33往復滑動的滑軌，驅動板33下端固連滑塊，絲槓螺母設有一用於推動滑塊往復移動的伸出板，結構簡單實用。
一種帶有溫控機構的螢光檢測裝置的溫控方法包括以下步驟：
第一步，設定溫度：根據待測物的需要，設定試管件環境的溫度。
第二步，測溫：利用高精度測溫探頭對裝有待測物的試管件進行測溫，獲取溫度值傳輸給控制分析模塊。
第三步，製冷：控制分析模塊根據溫控算法控制製冷片製冷，調節試管件的溫度，將裝有待測物的試管件控制在設定溫度。
所述溫控算法為OUT= KC * (SPn — P Vn)+KC * TS / TI * (SPn — P Vn) + MX+KC * TD / TS * (SPn — P Vn — S Pn-1 +PVn-1)
其中OUT 是最終的輸出，
KC 是迴路增益，即比例係數，
SPn 是在採樣時間n時設定點的溫度值，
SPn--1 是在採樣時間n--1時設定點的溫度值 ，
PVn 是在採樣時間n時過程變量的溫度值，
PVn--1 是在採樣時間n--1時過程變量的溫度值，
MX 是在採樣時刻n--1時的積分項的數值，
TD 是迴路的微分周期，也稱為微分時間或速率，
TS 是迴路採樣時間，
TI 是迴路的積分周期，也稱為積分時間或復位，
KC的值為常數，需要邊測試邊調整，
MX的值為常數，需要邊測試邊調整，
TD的值為常數，需要邊測試邊調整，
TI的值為常數，需要邊測試邊調整，
第四步，修正係數：利用高精度測溫探頭對試管件進行測量校準，調整溫控算法所涉及到的係數。經過實驗，KC=1.65~1.85。MX=0.50~0.63。TD=1.24~1.36。 TI=0.80~0.94。
第五步，保持恆溫：當試管件達到預設溫度，控制分析模塊控制製冷片製冷量，使試管件保持恆溫。
現有技術的溫控效果：
升溫速率:
A)平均升溫速率：從50℃~90℃，≥1.5℃/S；
B)最大升溫速率：從50℃~90℃，≥2.5℃/S。
降溫速率：
A）平均降溫速率：從50℃~90℃，≥1.5℃/S；
B）最大降溫速率：從50℃~90℃，≥2.0℃/S。
控溫精度：≤0.5℃；
溫度準確度：測定值與設置溫度差值絕對值應≤0.5℃。
模塊溫度均勻性：
溫度差值應在±1℃範圍內。
通過本發明的溫控算法後，使溫控大大領先於現有技術，具體參數如下：
升溫速率:
A)平均升溫速率：從50℃~90℃，≥2.5℃/S；
B)最大升溫速率：從50℃~90℃，≥4℃/S。
降溫速率：
A）平均降溫速率：從50℃~90℃，≥2.1℃/S；
B）最大降溫速率：從50℃~90℃，≥5℃/S。
控溫精度：
≤0.3℃；
溫度準確度：
測定值與設置溫度差值絕對值應≤0.4℃。
模塊溫度均勻性：溫度差值應在±0.2℃範圍內。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。