本发明专利技术的一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置，包括节流件、两个压差传感器、处理模块和用于供电的供电模块，两个压差传感器分别连接在节流件上并同步采集压差信号，处理模块包括微处理器、控制模块、存储模块和显示模块，控制模块、存储模块和显示模块分别电连接在微处理器上，微处理器上固化有系统软件程序，微处理器接收两路压差信号进行处理获得测量数据，测量数据通过显示模块显示和存储模块保存，控制模块控制处理模块的运行状态。该传感装置结构简单、稳定可靠、成本低，同时满足呼吸流量测量范围宽，流量低速时精度高的需求，适用于用于静息和运动状态下呼吸流量双向测量。本发明专利技术还提出一种双向双压差式呼吸流量检测测量方法。
【技术实现步骤摘要】
一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置及方法
本专利技术涉及医疗检测仪器
，具体涉及一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置及方法。
技术介绍
人体呼吸流量是肺部疾病临床诊断评估的关键指标之一，尤其是运动状态下的呼吸流量测量能反映患者的运动能力、心肺功能情况，常用于患者的康复治疗、术前评估等。在运动状态下人体呼吸频率加快，呼吸深度和强度随之增加，同时伴有体动干扰信号，相比静态呼吸流量，运动状态下的呼吸流量具有量程大、信号不稳定的特点。目前常用于呼吸流量监测的流量传感器主要为涡轮式和压差式。其中涡轮式测量因其叶轮的惯性作用会在测量气体的开始和结束时产生滞后现象，且在呼吸交替时不能及时响应流速变化。而压差式检测具有准确度高、敏感度高、漂移小、与气体导热性无关的优势。其中传统的差压式流量计为单孔板流量计，它主要的缺点是量程比窄、压损大。相对于单孔板流量计，现有的压差式流量计的技术改进有基于Fleish型压差式流量计与Lilly型压差式流量计和多孔平衡流量计。Fleish型和Lilly型流量计通过毛细网状屏障产生线性压降，但其毛细网结构容易形成堵塞，难以清理。多孔平衡流量计的改进使得流量测量的量程比宽(大于10:1)、对直管段要求低、压损低(仅为传统压差式流量计的1/3)，但其易受到过孔后涡流的影响，使得静压力值跳变，信号不稳定。在现有技术中，能用于静息和运动状态下呼吸流量双向测量的技术手段依然欠缺。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提出一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置，其结构简单、稳定可靠、成本低，同时满足呼吸流量测量范围宽，流量低速时精度高的需求，适用于用于静息和运动状态下呼吸流量双向测量。为实现上述目的，本专利技术的一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置，包括节流件、两个压差传感器、处理模块和供电模块，两个压差传感器分别连接在节流件上并同步采集压差信号，处理模块包括微处理器、控制模块、存储模块和显示模块，控制模块、存储模块和显示模块分别电连接在微处理器上，微处理器上固化有系统软件程序，微处理器接收两路压差信号进行处理获得测量数据，测量数据通过显示模块显示和存储模块保存，控制模块向微处理器发出指令控制处理模块的运行状态，供电模块向压差传感器和处理模块供电。进一步地，节流件包括主体管，主体管为中空的管体，主体管的一端设有用于将节流件安装到呼吸面罩上的连接卡榫，连接卡榫上设有沿其周向环绕一周的环形凹槽，主体管的空腔中设有共轴线的加厚平衡孔板，主体管的侧壁上设有若干与主体管内腔连通的取压龙头，压差传感器分别连接位于加厚平衡孔板两端的一对取压龙头以获取压差。进一步地，加厚平衡孔板具有沿其轴线贯通的中心孔，加厚平衡孔板上设有若干沿其轴向贯通的通孔，通孔在加厚平衡孔面的截面上呈中心辐射对称，通孔在加厚平衡孔板的径向上分为若干层，每层通孔沿加厚平衡孔板的周向等距均匀分布，每层通孔的截面形状分别相同。进一步地，通孔在加厚平衡孔板的径向上共分为3层，3层通孔沿加厚平衡板径向由内向外分别为中心函数孔、中间函数孔和近壁函数孔，中心函数孔、中间函数孔和近壁函数孔的数量分别为12个、12个和24个，中心函数孔的与中心孔连通，中心孔的直径为主体管直径的1/4。进一步地，加厚平衡孔板的两端面呈球形剖面，加厚平衡孔板接近连接卡榫的一端为凹陷的半球面，另一端为凸起的半球面。进一步地，两个压差传感器各自连接的取压龙头分别位于主体管周向上相对的两端，同一压差传感器连接的两个取压龙头的连线平行于主体管的轴线，主体管接近连接卡榫的一端还设有两个采样接口龙头，两个采样接口龙头分别与主体管两侧的压差传感器共线。进一步地，主体管的内径为D，加厚平衡孔板的板厚为D，同一压差传感器连接的两个取压龙头分别设置在加厚平衡孔板轴向中心位置两侧的D/2～D范围内。进一步地，压差传感器包括小量程高精度数字压差传感器和大量程数字压差传感器。本专利技术还提出一种双向双压差式呼吸流量检测方法，包括以下步骤：S1：传感器数据采集，将节流件处于无气流干扰的实验环境中，上电开机，系统初始化，此时微处理器读入两个压差传感器的初始值，根据压差计算公式，将读入数值转化为压差信号值；S2：对步骤S1中采集的压差信号值进行归零化处理，消除零点漂移；S3：呼吸流向和双压差传感器判定，根据呼吸特点设定呼气流向判定阈值TH1和吸气流向判定阈值TH2，当压差信号值大于TH1时，则判定为呼气状态，当压差信号值小于TH2时，则判定为吸气状态，当压差信号值介于TH1和TH2之间时，判定为无呼吸行为发生，根据两个压差传感器的量程精度范围设定双压差传感器判定阈值TH3，当压差信号值的绝对值低于TH3时，判定小量程高精度数字压差传感器采集的信号为有效信号，当压差值的绝对值高于TH3时，判定大量程数字压差传感器采集的信号为有效信号；S4：压差信号转换为流速信号，根据微处理器内置的自动校准曲线算法得到拟合曲线，压差传感器输出的压差信号通过拟合曲线转化为流速信号；S5：滑动平均算法去除噪声，使用10点滑动平均滤波，得到平滑的流速信号v(t)；S6：计算实时的呼吸流量，节流件横截面积为S，呼吸流量Vie＝Sv(t)。进一步地，TH3的设定值小于小量程高精度数字压差传感器的最大量程。本专利技术的一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置具有以下有益效果：1、结构简单、稳定可靠、成本低，同时满足呼吸流量测量范围宽，流量低速时精度高的需求，适用于用于静息和运动状态下呼吸流量双向测量；2、加厚平衡孔板的优化设计能够有效改善气体过孔后涡流引起的压力跳变现象，增强了取压点处静压力信号的稳定性，有利于提高测量信号的信噪比；3、对主体管直管段的长度要求低，相较于标准孔板节流件直管段要求前3D后D的长度，本专利技术主体管的直管段只需要前D后D的长度即可实现精准测量。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步描写和阐述。图1是本专利技术首选实施方式的一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置的结构框图；图2是用于体现节流件外端的结构示意图；图3是用于体现节流件里端的结构示意图；图4是用于体现节流件侧面的结构示意图；图5是节流件远端的端视图；图6是图5中A-A处的剖视图；图7是节流件里端的端视图；图8是本专利技术首选实施方式的一种双向双压差式呼吸流量检测方法的流程图；图9是对节流件的1/12扇区进行三维仿真后得到的流体静压分布云图。附图标记：1、节流件；11、主体管；12、连接卡榫；121、环形凹槽；13、加厚平衡孔板；131、中心孔；132、中心函数孔；133、中间函数孔；134、近壁函数孔；14、取压龙头；15、采样接口龙头；2、压差传感器；3、微处理器；4、控制模块；5、存储模块；6、显示模块；7、供电模块。具体实施方式下面将结合附图、通过对本专利技术的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本专利技术的技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置，其特征在于，包括节流件、两个压差传感器、处理模块和供电模块，两个所述压差传感器分别连接在节流件上并同步采集压差信号，所述处理模块包括微处理器、控制模块、存储模块和显示模块，控制模块、存储模块和显示模块分别电连接在微处理器上，所述微处理器上固化有系统软件程序，所述微处理器接收两路压差信号进行处理获得测量数据，所述测量数据通过显示模块显示和存储模块保存，所述控制模块向微处理器发出指令控制处理模块的运行状态，所述供电模块向压差传感器和处理模块供电。/n
【技术特征摘要】
1.一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置，其特征在于，包括节流件、两个压差传感器、处理模块和供电模块，两个所述压差传感器分别连接在节流件上并同步采集压差信号，所述处理模块包括微处理器、控制模块、存储模块和显示模块，控制模块、存储模块和显示模块分别电连接在微处理器上，所述微处理器上固化有系统软件程序，所述微处理器接收两路压差信号进行处理获得测量数据，所述测量数据通过显示模块显示和存储模块保存，所述控制模块向微处理器发出指令控制处理模块的运行状态，所述供电模块向压差传感器和处理模块供电。
2.如权利要求1所述的一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置，其特征在于，所述节流件包括主体管，所述主体管为中空的管体，所述主体管的一端设有用于将节流件安装到呼吸面罩上的连接卡榫，所述连接卡榫上设有沿其周向环绕一周的环形凹槽，所述主体管的空腔中设有共轴线的加厚平衡孔板，所述主体管的侧壁上设有若干与主体管内腔连通的取压龙头，所述压差传感器分别连接位于加厚平衡孔板两端的一对取压龙头以获取压差。
3.如权利要求2所述的一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置，其特征在于，所述加厚平衡孔板具有沿其轴线贯通的中心孔，所述加厚平衡孔板上设有若干沿其轴向贯通的通孔，所述通孔在加厚平衡孔面的截面上呈中心辐射对称，所述通孔在加厚平衡孔板的径向上分为若干层，每层所述通孔沿加厚平衡孔板的周向等距均匀分布，每层所述通孔的截面形状分别相同。
4.如权利要求3所述的一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置，其特征在于，所述通孔在加厚平衡孔板的径向上共分为3层，3层所述通孔沿加厚平衡板径向由内向外分别为中心函数孔、中间函数孔和近壁函数孔，所述中心函数孔、中间函数孔和近壁函数孔的数量分别为12个、12个和24个，所述中心函数孔的与中心孔连通，所述中心孔的直径为主体管直径的1/4。
5.如权利要求2所述的一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置，其特征在于，所述加厚平衡孔板的两端面呈球形剖面，所述加厚平衡孔板接近连接卡榫的一端为凹陷的半球面，另一端为凸起的半球面。
6.如权利要求2所述的一种双向双压差式呼吸流量检测传感装置，其特征在于，两个...
【专利技术属性】
技术研发人员：何光强，李玥琪，赵荣建，方震，
申请(专利权)人：南京润楠医疗电子研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。