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一、核心硬件組件與功能

 

1.流體控制系統(tǒng)

 

輸液泵：

 

類型：多通道蠕動(dòng)泵或注射泵（精度達(dá)μL級(jí)），用于定量輸送溶劑（如水、甲醇）和母液（高濃度溶液）。

 

原理：通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾輪擠壓軟管，按設(shè)定轉(zhuǎn)速（如0.1–10mL/min）推送液體，轉(zhuǎn)速與流量成線性關(guān)系。

 

電磁閥/切換閥：

 

控制流體流向，實(shí)現(xiàn)不同通道的切換（如選擇溶劑通道或母液通道），響應(yīng)時(shí)間≤10ms。

 

混合腔：

 

結(jié)構(gòu)：T型或螺旋型通道設(shè)計(jì)，通過(guò)湍流或靜態(tài)混合器（如PTFE材質(zhì)攪拌葉片）促進(jìn)溶劑與母液均勻混合。

 

2.計(jì)量與檢測(cè)模塊

 

流量傳感器：

 

類型：超聲波流量計(jì)或熱式質(zhì)量流量計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各通道液體流量（精度±0.5%），反饋至控制系統(tǒng)。

 

濃度檢測(cè)器（可選）：

 

如紫外-可見分光光度計(jì)，在線監(jiān)測(cè)稀釋后溶液濃度，用于閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)（適用于高精度場(chǎng)景）。

 

3.軟件與控制系統(tǒng)

 

人機(jī)交互界面（HMI）：

 

觸摸屏或PC端軟件，設(shè)置稀釋倍數(shù)、目標(biāo)體積、流速等參數(shù)（如將1000mg/L母液稀釋至10mg/L，總體積50mL）。

 

算法邏輯：

 

基于比例計(jì)算模型（如C1V1=C2V2），自動(dòng)換算母液與溶劑的體積比，并轉(zhuǎn)化為泵的轉(zhuǎn)速控制指令。

 

二、關(guān)鍵技術(shù)原理與優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)

 

1.比例稀釋的數(shù)學(xué)模型

 

基于連續(xù)流動(dòng)的稀釋邏輯：

 

區(qū)別于傳統(tǒng)“取液-定容”的靜態(tài)稀釋，動(dòng)態(tài)稀釋儀通過(guò)實(shí)時(shí)流量比例控制實(shí)現(xiàn)連續(xù)稀釋，公式如下：

 

稀釋倍數(shù)（D）=溶劑流量/母液流量+1

 

例：溶劑流量99mL/min，母液流量1mL/min，D=100倍（對(duì)應(yīng)濃度從1000mg/L→10mg/L）。

 

2.精度控制技術(shù)

 

泵的線性度校準(zhǔn)：

 

定期用稱重法校準(zhǔn)泵的流量（如輸送10mL水，稱重誤差≤±0.01g），建立流量-轉(zhuǎn)速校正曲線（如轉(zhuǎn)速100rpm對(duì)應(yīng)流量1.02mL/min，修正系數(shù)K=1.02）。

 

死體積補(bǔ)償：

 

軟件自動(dòng)計(jì)算管路死體積（如泵出口到混合腔的管路容積0.5mL），在初始輸送時(shí)多泵入0.5mL液體，避免首次稀釋濃度偏差。

 

3.自動(dòng)化與防交叉污染設(shè)計(jì)

 

清洗程序：

 

稀釋完成后，自動(dòng)啟動(dòng)清洗流程（如用純水以3mL/min流速?zèng)_洗管路2分鐘），通過(guò)電磁閥切換將廢液排入收集瓶。

 

管路材質(zhì)選擇：

 

采用惰性材料（如PTFE、PEEK），減少溶液吸附（如重金屬溶液吸附率＜0.1%），避免交叉污染。

 

總結(jié)

 

動(dòng)態(tài)稀釋儀的核心原理是通過(guò)流體比例控制與實(shí)時(shí)混合實(shí)現(xiàn)高精度濃度調(diào)節(jié)，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)源于多通道泵的精密驅(qū)動(dòng)、流量閉環(huán)控制及混合腔的流體力學(xué)設(shè)計(jì)。在實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)溶液特性（粘度、腐蝕性）選擇適配的硬件配置，并通過(guò)定期校準(zhǔn)和清洗維持精度。未來(lái)隨著微流控技術(shù)（如芯片式混合腔）和AI算法（自適應(yīng)流量預(yù)測(cè)）的引入，動(dòng)態(tài)稀釋儀將向更低流量（nL級(jí)）、更高稀釋倍數(shù)（＞10?倍）和智能化方向發(fā)展。