一种提高气体浓度检测精度的方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种提高气体浓度检测精度的方法和系统，包括：在不导入被测量气体时，对测量通道和参考通道中不同光强红外光信号进行采样并获取补偿曲线；导入被测量气体，获取测量通道和参考通道的光强红外光信号的采样值，计算二者差值，并根据补偿曲线，对所述差值进行补偿；将补偿后的差值输入气体浓度算法，计算气体浓度。本发明专利技术所做的对称性补偿，既弥补了硬件对称性设计的难点，也排除了装置由于时间积累导致的硬件电路对称性恶化，不仅提高了气体浓度的检测精度，而且还降低了硬件设计成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗器械领域，特别涉及一种提高气体浓度检测精度的方法和系统。
技术介绍
气体检测领域，特别是医疗器械领域的气体检测技术，如呼末二氧化碳浓度、麻醉气体浓度检测技术，通常的检测方式是使用非分光红外法来隔离气体样本的吸收特性。其测量原理是：特定气体会吸收特定波长的红外能量，且气体浓度越大，对红外光的吸收就越多，利用该非分光红外法设计的气体浓度测量装置可以通过窄带滤光片来区分气体种类，通过衰减后的光强来计算气体浓度；光电传感器一般用来检测衰减后的光强，其通过I/V转换得到一定的电压值，经AD转换后，输入到计算单元计算得到气体浓度。目前，为了得到衰减后的光强，一般采用测量通道和参考通道两个采样通道采集，并在各自通道进行I/V转换，滤波，信号放大，模数转换等步骤，采样数据进入微处理器，微处理器计算得到两个通道的采样差值，再进行相应的计算，最终得到被测量气体的浓度。以上所提及的两个采样通道需对称设计，这样才能保证它们的差值对应衰减的光强，从而得到被测量气体所对应的吸收量，得到正确的测量结果。但实际情况是，采集通道的电路设计很难做到对称，并且在不同的使用环境和使用时间下，两个采集通道的电路增益将存在不可预期的偏差，这样会导致：即使在测量前进行校零，但由于电路增益的偏差，采集的结果偏差将随着信号的增大而增加。这样的电路对称性偏差就会降低气体浓度测量结果的准确性。因此，现有技术需要进一步改进和优化。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种提高气体浓度检测精度的方法和系统，以减小电路对称性偏差对气体浓度测量结果的影响，提高气体浓度测量结果的准确性。本专利技术所采用的技术方案如下：一种提高气体浓度检测精度的方法，包括：在不导入被测量气体时，对测量通道和参考通道中不同光强红外光信号进行采样并获取补偿曲线；导入被测量气体，获取测量通道和参考通道的光强红外光信号的采样值，计算二者差值，并根据补偿曲线，对所述差值进行补偿；将补偿后的差值输入气体浓度算法，计算被测量气体的气体浓度；其中，所述对测量通道和参考通道中不同光强红外光信号进行采样并获取补偿曲线的步骤具体包括：以从小到大的驱动值驱动红外光源，以得到不同光强的红外光。对应所述不同光强的红外光，获得并存储测量通道和参考通道所对应的信号采样值；根据获得的两个通道的采样值，拟合两条采样值和光强的关系曲线；将测量通道关系曲线和参考通道关系曲线作差值，得到补偿曲线。所述的方法，其中，在对光强红外光信号采样前判断预热是否完成，并在预热完成后启动采样操作。所述的方法，其中，对测量通道和参考通道的光强红外光信号的采样值的差值进行补偿的步骤具体包括：在所述补偿曲线上定位该次信号采样对应的补偿点；对测量通道和参考通道的光强红外光信号的采样值的差值与所述补偿点对应的差值做差，得到补偿后的差值。所述的方法，其中，在计算气体浓度之前，计算预定数量采样点对应的补偿后的差值，以完成一次气体浓度计算。还提供了一种提高气体浓度检测精度的系统，所述系统包括：补偿曲线获取单元，用于在不导入被测量气体时，对测量通道和参考通道中不同光强红外光信号进行采样并获取补偿曲线；差值补偿计算单元，用于根据导入测量气体时获取的测量通道和参考通道的光强红外光信号的采样值，计算二者差值，并根据补偿曲线，对所述差值进行补偿；浓度转换单元，用于根据将补偿后的差值输入气体浓度算法，计算被测量气体的气体浓度；其中，所述系统具体还包括：中央处理单元，用于控制驱动器以从小到大的驱动值驱动红外光源，以得到不同光强的红外光；控制补偿曲线获取单元根据不同光强的红外光所获得并存储的测量通道和参考通道所对应的信号采样值，拟合两条采样值和光强的关系曲线，以及将测量通道关系曲线和参考通道关系曲线作差值，得到补偿曲线。所述的系统，其中，所述系统还包括：加热单元，用于对系统进行预热；所述加热单元由中央处理单元控制，并判断在对光强红外光信号采样前预热是否完成，在预热完成后启动采样操作。所述的系统，其中，所述差值补偿计算单元具体还用于在所述补偿曲线上定位该次信号采样对应的补偿点，并对测量通道和参考通道的光强红外光信号的采样值的差值与所述补偿点对应的差值做差，得到补偿后的差值。所述的系统，其中，所述中央处理单元还用于在计算气体浓度之前，判断采样点对应的补偿后的差值的数量是否达到以完成一次气体浓度计算的预定值。所述的系统，其中，所述系统还包括：气体通道选择控制器，用于控制气体通道选择执行器进行气道来源切换；气体通道选择执行器，用于在所述气体通道选择控制器的驱动下，进行导入被测量气体及导入零浓度气体间的切换。所述的系统，其中，所述系统还包括：测量通道红外传感器和参考通道红外传感器，分别用于接收测量通道和参考通道中吸收后的红外光，将对应光信号转换为电信号，并分别输入到测量通道处理电路和参考通道处理电路；测量通道处理电路和参考通道处理电路分别接收所述测量通道红外传感器和所述参考通道红外传感器转换得到的电信号，进行I/V转换、滤波、信号放大的信号处理，并将处理后的模拟信号分别输出给模数转换单元；模数转换单元，用于接收测量通道处理电路以及参考通道处理电路的模拟信号，将其转换为数字信号。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：在每次启动测量时重新进行测量通道的对称性检查，再对测量通道和参考通道的差值进行对称性补偿，这样既弥补了硬件对称性设计的难点，也排除了系统由于时间积累导致的硬件电路对称性恶化，不仅提高了气体浓度的检测精度，而且还降低了硬件设计成本。附图说明图1为本专利技术提供的一种提高气体浓度检测精度的方法的工作流程示意图；图2为本专利技术的计算得到补偿曲线的工作流示意图；图3为本专利技术的测量通道和参考通道的采样曲线描述坐标示意图；图4为本专利技术的一次有效采样点描述坐标示意图；图5为本专利技术的测量通道和参考通道的采样值的差值进行补偿的工作流示意图；图6是本专利技术提供的提高气体浓度检测精度的系统的结构框图。具体实施方式为了使专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术实施例提供了一种提高气体浓度检测精度的方法，如图1所示，包括步骤：S100、判断预热是否完成；在对光强红外光信号采样前判断系统温度是否达到预定温度且稳定，即判断预热是否完成，以获得稳定的系统工作温度环境，若预热完成，则进入下一个步骤。步骤S200、将测量气路切换到零气体通道，即不导入被测量气体；将测量气路切换到零气体通道，零气体通道即不含被测量气体的气体通道，这样是为了测量通道和参考通道的光电传感器不受被测量气体浓度的影响，以使两个通道的光电传感器处于同等的光强之下。一般临床上，如测量呼吸末二氧化碳或者麻醉气体的浓度，参考气体为大气，即认为大气中含被测量气体的气体浓度为零。步骤S300、获得测量通道和参考通道的采样值与光强的关系曲线，即补偿曲线，并保存；采样值与光强的关系曲线是由光电传感器转换效率，以及I/V转换、滤波、信号放大、模数转换等采样通道的综合增益决定的，这个决定因素在本实施例中统一用转换增益来表示，即测量通道和参考通道的采样值与光强的关系曲线是由各自采样通道的转换增益决定的。以下结合图2，对步骤S300进行详细的描述：步骤S301、以从小到大的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高气体浓度检测精度的方法，其特征在于，包括：在不导入被测量气体时，对测量通道和参考通道中不同光强红外光信号进行采样并获取补偿曲线；导入被测量气体，获取测量通道和参考通道的光强红外光信号的采样值，计算二者差值，并根据补偿曲线，对所述差值进行补偿；将补偿后的差值输入气体浓度算法，计算被测量气体的气体浓度；其中，所述对测量通道和参考通道中不同光强红外光信号进行采样并获取补偿曲线的步骤具体包括：以从小到大的驱动值驱动红外光源，以得到不同光强的红外光。对应所述不同光强的红外光，获得并存储测量通道和参考通道所对应的信号采样值；根据获得的两个通道的采样值，拟合两条采样值和光强的关系曲线；将测量通道关系曲线和参考通道关系曲线作差值，得到补偿曲线。

【技术特征摘要】
1.一种提高气体浓度检测精度的方法，其特征在于，包括：在不导入被测量气体时，对测量通道和参考通道中不同光强红外光信号进行采样并获取补偿曲线；导入被测量气体，获取测量通道和参考通道的光强红外光信号的采样值，计算二者差值，并根据补偿曲线，对所述差值进行补偿；将补偿后的差值输入气体浓度算法，计算被测量气体的气体浓度；其中，所述对测量通道和参考通道中不同光强红外光信号进行采样并获取补偿曲线的步骤具体包括：以从小到大的驱动值驱动红外光源，以得到不同光强的红外光。对应所述不同光强的红外光，获得并存储测量通道和参考通道所对应的信号采样值；根据获得的两个通道的采样值，拟合两条采样值和光强的关系曲线；将测量通道关系曲线和参考通道关系曲线作差值，得到补偿曲线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对光强红外光信号采样前判断预热是否完成，并在预热完成后启动采样操作。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对测量通道和参考通道的光强红外光信号的采样值的差值进行补偿的步骤具体包括：在所述补偿曲线上定位该次信号采样对应的补偿点；对测量通道和参考通道的光强红外光信号的采样值的差值与所述补偿点对应的差值做差，得到补偿后的差值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算气体浓度之前，计算预定数量采样点对应的补偿后的差值，以完成一次气体浓度计算。5.一种提高气体浓度检测精度的系统，其特征在于，所述系统包括：补偿曲线获取单元，用于在不导入被测量气体时，对测量通道和参考通道中不同光强红外光信号进行采样并获取补偿曲线；差值补偿计算单元，用于根据导入测量气体时获取的测量通道和参考通道的光强红外光信号的采样值，计算二者差值，并根据补偿曲线，对所述差值进行补偿；浓度转换单元，用于根据将补偿后的差值输入气体浓度算法，计算被测量气体的气体浓度；其中，所述系统具体还包括：中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周雄，阳树和，涂俊华，
申请(专利权)人：深圳市怀睿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44