精密柱塞泵应用指南：间隙补偿

一、什么是反向间隙？

丝杆与螺母等传动配合存在机械间隙时，电机反向转动后可能先经历一段空行程，柱塞才开始反向运动。这会影响短行程分液，尤其是吸液与排液方向切换后的第一段运动。

不同结构、装配状态和使用阶段的间隙可能不同。机械消隙可以减小背隙，软件补偿用于处理经过测量的反向空行程；补偿不能替代气泡排除、阀门维护或泄漏处理。

二、如何测量反向间隙？

柱塞泵反向间隙可通过称量、吸光度或高度测量等方法评估。称量与吸光度法更接近分液结果，但同时受到液路、天平或光学系统等因素影响；位移测量更直接反映机械回差。

高度法应使用足够分辨率的位移测量工具，保持安装、接触力、速度及读数方向一致。先复位并进入有效行程区，再以同一方向消除初始间隙，记录起点位置；执行等量的往返指令，记录返回位置与起点的差值。

一种测试方法是进行20次重复测量：吸入80%行程，排出100整步作为预备消隙，记录起点；随后排出50%行程、吸入50%行程，再记录终点。预备步数和行程比例属于该测试方案的设定值，实际应用须确认不会触及限位，且预备运动足以覆盖该泵的间隙。

设起点、终点读数为 xₛ、xᴅ，本次回差可按统一坐标方向记录，并以 |xᴅ − xₛ| 表示幅值。计算平均值时，同时保留最大值、离散程度及测试条件；必要时分别测量两个换向方向。

三、20整步补偿参考如何使用？

以下参考表对100、250、500、1000、2500及5000 μL量程列出了相同的1%量程、20整步补偿值。这些数值用于说明补偿思路，不能作为所有型号的统一规格或出厂实测值。

四、把测得的空行程换成补偿指令

若测得的反向空行程为 b（mm），直接驱动丝杆导程为 p（mm/rev），电机每转整步数为 N，则整步补偿估算值为 b × N ÷ p。驱动器细分为 m 时，输入脉冲数还需乘以 m，并按控制器要求取整、标定。

例如，20整步在16细分脉冲输入方式下对应320个输入脉冲，但只有当控制器确实按细分脉冲计数时才成立。部分控制器使用内部位置单位，应先核对通信与运动手册。

五、单次吸入X、单次排出X

一种补偿方案是在复位后先吸入补偿步数，再将采样针浸入试剂并吸入目标量X；移动到反应杯后，排出目标量对应步数加上补偿步数。该思路旨在把换向空行程与有效排液行程分开。

使用前要确认针尖位置、空气段、阀门状态和可用行程。只有在该液路与时序下经过实际验证，才能确定补偿动作不会造成额外吸液、带气或目标量偏差。

六、一次吸入、多次排出：X = Y + Z

对于一次吸入、多次排出，可在吸液前预补偿，吸入X后再额外吸入补偿量，随后反向排出补偿步数，再分别排出Y与Z。与单次方案相比，这一过程可能引入额外吸入量和余液，不能简单认为X必然全部被排出。

分次排液时应分别测量首份、中间份、末份液量和最终残留，并核对各次动作是否发生换向。补偿应对应真实的换向空行程，持续同向排液通常不需要每份都重复补偿。

对于有换向阀、空气隔离段或多路采样的系统，补偿时序必须与阀路一起设计，并在目标液量、实际介质和背压下校准。