Точность, повторяемость и разрешение поршневого насоса
Номинальный объём, число шагов полного хода, точность и повторяемость часто стоят в одной спецификации, но отвечают на разные вопросы.
Большее число шагов не гарантирует более точного дозирования, а теоретический объём на шаг не является минимальной надёжной дозой. Результат зависит также от передачи, клапанов, трубок, пузырьков, жидкости, управления и измерения.
1. Что такое разрешение
Разрешение — минимальное теоретическое приращение перемещения, которое способен задать привод.
Теоретический объём на шаг = номинальный объём ÷ число шагов полного ходаДля показанного EA-500-PMMA: 500 μL ÷ 2000 ≈ 0,25 μL/шаг.Геометрическое значение не доказывает надёжную выдачу 0,25 μL с любой жидкостью и в любом тракте.
2. Что такое точность
Точность показывает близость фактического объёма к заданному. Вместе с числом указывают ход, целевой объём, жидкость, температуру, тракт, метод измерения и способ расчёта ошибки.
- полный или частичный ход
- целевой объём
- жидкость и температура
- клапаны, трубки, фитинги и выход
- гравиметрический, фотометрический или другой метод
- среднее смещение, максимальная ошибка или иное определение
3. Что такое повторяемость
Повторяемость описывает разброс многократных доз в одинаковых условиях. Результаты могут быть плотными, но постоянно смещёнными от цели: тогда повторяемость хорошая, а точность недостаточная.
CV(%) = стандартное отклонение ÷ среднее × 100При использовании CV сохраняйте число повторов, правила обработки выбросов и условия испытания.4. Почему больше шагов не означает более точную дозу
1. Люфт и ошибки передачи
Люфт при реверсе, погрешность винта и гайки и упругая деформация отделяют команду от фактического движения поршня.
2. Клапаны и момент переключения
Задержка, обратный поток и мёртвый объём могут составлять значительную долю короткой дозы.
3. Пузырьки и эластичность трубок
Сжатие газа и расширение гибкой трубки накапливают часть перемещения и отдают её с задержкой.
4. Свойства жидкости и среда
Вязкость, поверхностное натяжение, летучесть, температура и смачивание меняют каплю и остаток.
5. Движение и выход
Скорость, разгон, выдержка, форма иглы, контактная или бесконтактная выдача также влияют на объём.
5. Почему полный ход не описывает малую дозу
На полном ходе постоянные ошибки занимают малую долю объёма. На коротком ходе люфт, задержка клапана, остаток капли и разрешение измерения могут стать большой относительной ошибкой.
6. Как проверить точность и повторяемость
- Определить рабочие точки: Задать минимальную, типичную и максимальную дозу и реальную последовательность операций.
- Зафиксировать тракт: Использовать одинаковые жидкость, температуру, клапаны, трубки, иглу, противодавление и заполнение.
- Проверить измерение: Обеспечить достаточное разрешение и прослеживаемость весов либо оптической системы.
- Повторить: Для каждой точки записать среднее, смещение, стандартное отклонение, CV и выбросы.
- Испытать худший случай: Включить низкий уровень жидкости, максимальное противодавление, длительную работу, запуск после очистки и изменение температуры.
7. Как читать данные FOREACH EA, SM и TM
| Серия | Текущая информация | Приоритет выбора |
|---|---|---|
| EA | базово 2000 шагов; точность и повторяемость полного хода ≤0,5% в заданных условиях | подобрать объём под критичные дозы и испытать частичный ход |
| SM | базово 2000 шагов; повторяемость полного хода ≤0,5%; точность зависит от конфигурации | сбалансировать габариты, объём и проверку |
| TM | в представленных конфигурациях 2540 шагов | не выводить точность или минимальную дозу только из числа шагов |
Нельзя сравнивать число шагов без номинального объёма, диаметра поршня, передачи и условий испытания.
Основы см. в статье Что такое прецизионный поршневой насос.
Конфигурации см. в разделе Поршневые насосы FOREACH.
Часто задаваемые вопросы
Если объём на шаг 0,25 μL, можно точно дозировать 0,25 μL?
Нет. Это теоретическое разрешение команды; минимальную надёжную дозу подтверждают испытанием всего тракта.
Насос с большим числом шагов всегда лучше?
Нет. Следует совместно сравнивать объём, передачу, люфт, клапаны, жидкость и управление.
Почему хорошо повторяемый результат может оставаться неточным?
Постоянное систематическое смещение может давать близкие друг к другу результаты, которые отклонены от целевого объёма. Точность и повторяемость проверяют раздельно.
Можно ли применить ≤0,5% полного хода к малой дозе?
Нет, если это отдельно не подтверждено. Частичный ход и малая доза требуют проверки в соответствующей рабочей точке.
Как улучшить дозирование малых объёмов поршневым насосом?
Следует выбрать подходящую вместимость, выполнить заполнение и дегазацию, оптимизировать трубки, скорость и переключение клапанов, стабилизировать температуру и откалибровать систему на целевой жидкости.
Вывод: сначала определите рабочую дозу
Разрешение описывает дискретность команды, точность — близость к цели, а повторяемость — разброс результатов. Эти показатели не заменяют друг друга.
Окончательное решение принимают по измерениям при фактической дозе и в полном тракте.