全自动生化分析仪微量加样控制系统的研究与设计

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1、硕士学位论文全自动生化分析仪微量加样控制系统的研究与设计ResearchandDesignofMicroSamplingControlSystemforAutomaticBiochemicalAnalyzer作者：范庆辉导师：王启立副教授中国矿业大学二O一六年五月中图分类号学校代码10290UDC密级公开中国矿业大学硕士学位论文全自动生化分析仪微量加样控制系统的研究与设计ResearchandDesignofMicroSamplingControlSystemforAutomaticBioche

2、micalAnalyzer作者范庆辉导师王启立申请学位工学硕士培养单位化工学院学科专业化工过程机械研究方向过程自动化答辩委员会主席陶秀祥评阅人刘毅王利军二○一六年五月论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢时光荏苒，转眼间七年已过，即将给自己的学业生涯画上一个阶段性的句

3、号。回望过去的点点滴滴，感触颇多。一路走来不容易，有坎坷，有笑容，有付出，有收获，总体感觉非常充实，没有虚度光阴，制定的阶段性人生规划也基本实现。由衷感谢我的研究生导师王启立副教授，论文选题、路线规划、方法制定，谋篇布局、实验步骤、格式修改等部分的完成都得到了王老师的精心指导和讲解。三年从师门下，终身受益匪浅。忆往昔，导师谆谆教诲还在耳畔回响，看今朝，先生严谨治学犹于三尺讲堂，展未来，恩师人格魅力烙印人生走廊。真诚感谢胡老师在我研究生阶段的学习和人生规划方面提出的中肯性意见和建设性建议，以及在论

4、文完成过程中的耐心指导和认真讲解，感谢李小川师兄和刘颀老师对我的关心、支持和帮助，感谢一起欢歌笑语的终身挚友们，感谢一起研究与设计的小伙伴们，感谢科研楼204实验室的各位师兄，同届同学，同门师弟，在这里，有欢声，有笑语，有鼓励，有支持，正是有了你们，才使我能够拥有越挫越勇的坚持和懈而不殆的毅力，在失败中没有放弃，在汗水中看到希望，最终完成论文。论文的写作过程中也得到了四川新健康成生物股份有限公司熊老师的悉心指导，熊老师对我的热情关怀和谆谆教导，我会永远铭记在心；感谢贾洪云老师、张建老师帮助我搭建

5、试验平台以及在实验过程中提出的意见和建议。深深感谢我的家人，尤其是我的爸爸妈妈，为了子女付出了美好的青春，正是你们在我背后默默地支持和关心，才使得我能够一心一意专心于学业，今后的日子，我会努力奋斗，不忘初心，做一个对父母孝顺的孩子，做一个对社会有用的学子，以此来报答你们的恩情。最后感谢能在百忙中抽出时间对我的论文进行评阅并参加答辩会的各位专家和学者们。本人水平有限，问题与缺陷恐多多存在，望各位专家和学者多予批评指正，学生不胜感激。摘要全自动生化分析仪是医疗诊断、生化指标分析的必备仪器，在各级医院

6、的应用非常广泛。随着医疗技术的发展，当代医学对全自动生化分析仪的性能要求越来越高，研究工作亟需深入与加强。国内在生化分析仪的研究起步较晚，在自主研发方面面临着诸多困难和技术瓶颈，存在加样精度低、准确性差、稳定性弱等问题。本文以微量加样控制技术为出发点，在论述全自动生化分析仪的国内外发展趋势和微量加样控制技术研究现状的基础上，分析了全自动生化分析仪的主要结构和微量加样控制系统的动作流程，探讨了影响微量加样控制系统的因素，并从流体力学方面进行了分析和相关实验研究设计，旨在研究用于全自动生化分析仪微量

7、加样的控制系统。本文提出了微量加样控制系统的总体方案，采用上位机-下位机-FPGA（现场可编程门阵列）-步进电机的控制模式。其中上位机采用PC机，下位机采用单片机，采用FPGA做协处理器，可以结合单片机的分析能力、顺序控制和FPGA并行执行、多线程、实时性控制的优点。详细分析并设计了位置定位、样本加注、液面检测、步进电机细分、速度以及相应泵阀的控制方案。硬件部分进行了系统控制器、驱动器、元器件的设计与选型，阐述了各个器件的功能，分析了步进电机与泵阀驱动方式，设计了控制系统相关电路，并对部分元器件

8、进行了结构方面的改进，满足控制系统的功能需求。软件部分分析了步进电机控制方案的实现机制，包括步进电机的精度计算、细分设置、具体的加减速过程的理论研究和实现方式等，根据控制系统时序要求编写了主程序和中断服务程序流程，设计了友好的上位机界面和功能完善的数据库，提出了控制系统各部分的通信与复位方式，实现对全自动生化分析仪的加样系统精确的微量控制。本文最后对控制系统进行调试和实验测试，对出现的问题进行分析总结，提出了解决方案。调试结果与实验数据表明本文设计的微量加样控制系统的性能指-6标精度可达到2ul