[0001] 本发明涉及称量技术领域，尤其涉及一种注射针自动循环交叉称量装置。

[0002] 标准气体是一种具有特定量值的混合气体，在对其进行配制时，需要将不同组分的介质按照计算好的质量依次充入钢瓶中，最后再充入载气并经过充分混匀得到目标的标准气体。若需要配制的介质组分在常温常压下为液体，如空气中乙醇、空气中丙酮等，我们一般是用带有锁扣的注射针取一定质量的液体，然后再将其注入到气路中，再由载气吹扫至钢瓶中，然后通过称量注入液体前后注射针的质量就可以获得注入钢瓶液体的质量。

[0003] 然而由于不同的液体都有相应的饱和蒸汽压，这就导致了注入钢瓶中的液体过多时可能导致无法气化，因此一般注射针需要注入的液体质量都比较小，其质量对于注射针而言，两者差比过大。因此需要选择形状相同、质量相近的注射针作为参比注射针，以抵消注射针受到空气浮力的影响，然后通过交叉称量的模式得到参比注射针与样品注射针之间质量差，注射针注入液体前后两次质量差的差值即为注射针注入钢瓶液体的质量。

[0004] 目前称重程序大多采用传统手动称量，首先打开防风罩将参比注射针置于天平上后关闭防风罩并待其稳定后进行读数，其示值为X1，再打开防风罩取下参比注射针并换样品注射针置于天平上后关闭防风罩，待其稳定后进行读数，其示值为Y1，重复以上操作，连续n次的平均值就是样品注射针减去参比注射针的质量，即 交替称量过程中，被交替的注射针需放置在桌面待称量，在此过程中注射针易附着污染，繁琐操作也会引起注射针的针头或其它部位的磕碰，从而影响称量结果。同时人为操过程中也会极大影响空气的流动，这会在很大程度上延长了天平稳定的时间，因此导致称量效率极低，很大程度上影响了标准气体的制备周期。

[0025] 本申请实施例通过提供一种注射针自动循环交叉称量装置，用于在防风罩内自动交叉称量参比注射针和样品注射针，提高称量工作效率，同时提高称量准确度。

[0026] 本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：通过设置自动交叉称量机构对参比注射针和若干个样品注射针进行交替称量，该过程始终在防风罩内进行，无需人为手动反复交替操作，减少人为操作带来的称量误差，同时通过自动采集获取天平示值进行计算自动输出称量结果，提高工作效率的同时提高量值可靠性。

[0027] 为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

[0028] 如图1至图3所示，本发明一种注射针自动循环交叉称量装置，包括底座1、摄像机构2、称重机构3和控制系统4，所述摄像机构2和称重机构3分别与控制系统4电连接；

[0029] 所述底座1上开设有凹槽5，所述凹槽5上方设有机盖6，所述摄像机构2安装于所述凹槽5内；

[0030] 所述称重机构3包括气缸7、电机8、圆轨9和天平10，其中，气缸7和电机8与控制系统4电连接，所述天平10位于底座1前端，所述天平10上设有一个凹形托杠11，所述气缸7立设于底座1上，所述电机8通过伸缩柱12安装于气缸7上，由气缸7控制其上下运动，所述圆轨9通过联轴器13与电机8联接，由电机8控制其旋转运动，所述圆轨9上间隔设置有复数个支撑杆14和复数个螺纹孔15，所述支撑杆14与螺纹孔15一一对应设置，每一所述支撑杆14上悬设有两挂环16，所述螺纹孔15内设置有与之相匹配的螺纹填充块17，所述气缸7前端设有磁感应器18和接近传感器19，所述磁感应器18与圆轨9上旋转到最低点时的螺纹孔15在同一高度，所述接近传感器19位于圆轨的正下方。

[0031] 较佳的，所述控制系统4包括一控制面板。

[0032] 较佳的，所述螺纹填充块17与圆轨9为相同的磁性材料。

[0033] 较佳的，所述天平10上设有一固定块20，所述凹形托杠11设于固定块19上。

[0034] 较佳的，每一所述支撑杆14上套设有两支撑圈21，在每一支撑圈21上悬挂一个挂环16，使得挂环16始终保存垂直向下的状态。

[0035] 较佳的，所述支撑杆14个数设置为4或6或8。具体可根据实验需要设置，从而进行样品注射针的批量称量操作。

[0036] 较佳的，所述气缸7前端设有立杠22，所述磁感应器18设于所述立杠22的顶部，所述立杠22中部设有横杠23，所述接近传感器19设于所述横杠23上，所述磁感应器17和接近传感器18分别与控制系统4电连接。其中所述立杠22的高度可调，使用时，所述磁感应器18与圆轨9上旋转到最低点时的螺纹孔15在同一高度，以便在感应到螺纹孔15中未填充螺纹填充块17时，将信号反馈给控制系统4，控制电机停止旋转，即用以控制电机旋转到待称量的注射针200位置处于圆轨9最低点时停止。所述横杠23的长度可调，使用时调整横杠23的长度，使得所述接近传感器19正好位于圆轨的正下端，用以感应圆轨9下降到接近位置时反馈信号给控制系统，从而控制圆轨下降的最低位置。

[0037] 较佳的，在螺纹填充块17完全旋至螺纹孔15内时，圆轨9背面是平整的。

[0038] 较佳的，所述摄像机构2包括一折叠杆24和一摄像头25，所述折叠杆设有复数个可旋转、折叠的节点，所述摄像头25安装于所述折叠杆24末端。

[0039] 较佳的，所述支撑杆14上两挂环16的距离大于凹形托杠11的横截面直径。

[0040] 下面对本发明一种注射针自动循环交叉称量装置的称量过程做如下说明：

[0041] 实验前准备，划定好防风罩(未图示)位置，将装置的控制系统4放置在防风罩外围，装置的其余部份放在防风罩内围。

[0042] 在放置防风罩前，调整好天平10的位置，让天平10位于圆轨9下方，使得圆轨9下降时，挂环16上的注射针200可以恰巧落入凹形托杠11上，将机盖6打开，调整折叠杆24，将折叠杆24上的摄像头25对准天平10的显示面板，以便摄像头25自动采集天平10的示值数据，在使用完毕后，将摄像头25收进凹槽5内并盖上机盖6。

[0043] 将一个注射针200的前端和尾端放置在一对挂环16上，若仅有一个样品注射针需要称量，将该样品注射针吸入目标液体，并需要取一参比注射器作为参考。然后需将参比注射针放置于某一对挂环16上，样品注射针放置于另一对挂环16上。

[0044] 通过控制系统4上的控制面板输入这两个注射针200的位置编号，同时注明参比注射针的放置的位置编号，以及称量的重复次数和称量时间(即注射针在凹形托杠上停放的时间)。圆轨9上的位置按序预定好对应的编号(如顺时针分别为A、B、C、D等)。例如，可将参比注射针放置A位置，样品注射针放置于C位置，此时，可将圆轨9上A位置和C位置对应的两个螺纹填充块17旋转取出。B位置和D位置对应的两个螺纹填充块保持置于圆轨的螺纹孔15内。

[0045] 在放置防风罩后，通过控制系统4上的控制面板进行启动操作，此时电机8开始启动，带动圆轨9开始按一定预定方向转动(如逆时针)，由于磁感应器18能与圆轨9和螺纹填充块17的磁性材料具有相互作用，同时磁感应器18的方向朝向圆轨9，旋转过程中，通过检测到磁场的变化并将产生相应的电信号输出给控制系统，磁感应器18前方为磁性材料的圆轨9时，电机能持续运行，圆轨9保持转动的状态，当圆轨9上的A位置转动到圆轨9最低处时，此时磁感应器18前端为圆轨9的螺纹孔15(无螺纹填充块)，此时电机8停止运行，然后气缸7开始启动进行压缩操作，这样伸缩柱12随之向下运动，圆轨9也随之向下运动，这样参比注射针也随之向下运动，直到凹形托杠11托住参比注射针，且参比注射针与挂环16完全不接触(即参比注射针位于挂环中间位置)，此时接近传感器19感应到圆轨9，当接近传感器19接收到信号时，气缸7停止运行，此时整个装置处于静止状态，根据之前输入的称量时间(约15s‑20s)，天平10已经稳定，摄像头25将天平上显示面板上的示值进行捕捉，转化显示在控制面板上，参比注射针称量示值记为ma1，完成一次称量操作。

[0046] 之后，气缸7重新启动开始升起操作，伸缩柱12开始进行上升操作，这样圆轨9也开始垂直向上运动，然后挂环16也随之垂直向上运动，随着挂环16的不断上升，参比注射针被挂环重新托住且与凹形托杠11分离。伸缩柱12继续上升回到原位时停止，圆轨9和参比注射针也上升到回到原位，此时电机8重新开始启动，并带动圆轨9开始转动，当圆轨9上的B位置转动到最低处时，由于B位置对应的螺纹孔15内有填充块，因此磁感应器18指向圆轨9的螺纹孔15内的螺纹填充块17，因此圆轨9在B位置转动最低处不会停下且继续转动。C位置上的挂环为样品注射针，当C位置转到最低处时，此时磁感应器18指向圆轨9的螺纹孔15内(此时无螺纹填充块17)，此时类似上述A位置处于最低处时的操作，对样品注射针进行称量，样品注射针称量示值记为mc1，完成第二次称量操作；

[0047] 根据预先输入的称量重复次数n，随着电机8在一个方向上进行旋转，完成对参比注射针和样品注射针的循环交替称量，得到n组的参比注射针质量，即ma1、ma2…man，以及n组的样品注射针质量，即mc1、mc2…mcn，结束称量后，控制系统4自动计算样品注射针和参比注射针称量的差值△mx，即(mc1+mc2+…+mcn)/n‑(ma1+ma2+…+man)/n。

[0048] 称量完毕后，将样品注射针取出，此时样品注射针进行液体注射的操作且质量发生变化。

[0049] 实验后将样品注射针放置于原位置，即位置C，按照上述的操作步骤，同样得到样品注射针和参比注射针称量的差值，即△my，其中△my‑△mx即为样品注射针液体注射的质量。

[0050] 当需要同时对2组以上的样品注射针进行称量时，例如，需要同时对三组样品注射针进行称量，可将参比注射针放置于位置A，第一样品注射针、第二样品注射针、第三样品注射针分别放置为位置B、位置C、位置D，且取出螺纹孔15位置的螺纹填充块17，如图2和图3所示，然后在控制面板上输入参比注射针的位置编号，以及需要称量的样品注射针位置编号，即A、B、C、D，以及称量重复次数和称量时间。

[0051] 类似上述过程进程称量操作，可分别的得到三个样品注射针与参比注射针的称量质量差，分别定义为△mx1＝(mb1+mb2+…+mbn)/n‑(ma1+ma2+…+man)/n、△mx2＝(mc1+mc2+…+mcn)/n‑(ma1+ma2+…+man)/n、△mx3＝(md1+md2+…+mdn)/n‑(ma1+ma2+…+man)/n。同样的，称量完毕后，将各个样品注射针取出，此时各个样品注射针进行液体注射的操作且质量发生变化，实验后将各个样品注射针放置于原位置，即各自原先的位置B、位置C、位置D，重复称量操作步骤，同样得到各个样品注射针和参比注射针称量的差值，即△my1、△my2、△my3，其中的△my1‑△mx1即为第一样品注射针液体注射的质量，△my2‑△mx2即为第二样品注射针液体注射的质量，△my3‑△mx3即为第三样品注射针液体注射的质量。

[0052] 本发明的通过控制系统实现自动切换不同注射针的交叉称量，过程简单，无需操作人员进行重复的人为称重操作，且能一次性批量对多个样品注射针进行批量称量，获得到多组的称量结果，提高了工作效率，减少人工操作误差和人工计算误差。通过图像捕捉装置采集电子天平示值并自动得出样品注射针在注射液体前后与参比注射针的质量差，从而换算注射针中液体注入钢瓶的质量，一方面省去人工读值抄录环节，实现无纸化记录数据，另一方面保障标准气体产品量值的可靠性，且通过摄像头拍摄方式获取读数可使装置不受天平种类的限制。

[0053] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。