本发明专利技术公开的一种心磁测量装置自动预警防护系统，解决心磁测量支撑杆与心磁测量桶口干涉而导致的心磁测量装置损坏的问题，可保证装置在测量过程中不会受到撞击的影响。本发明专利技术的系统包括上位机软件和安全预警防护电路，上位机软件通过串口通信模块将上位机端USB电平转换成为电路端TTL电平，接收电路系统传输的距离参数，设置电路系统传输数据时间以及接收数据上限，安全预警硬件电路系统包括温度补偿电路，LCD显示电路，预警电路与制动电路。可以通过在程序中设置距离值，控制报警距离长短，在心磁测量装置相撞之前，制动电路控制电机及时制动。同时通过预警电路报警，可实现在无人情况下停止测量床板，保证心磁测量装置的安全。全。全。
【技术实现步骤摘要】
一种心磁测量装置自动预警防护系统
[0001]本专利技术涉及一种基于极弱心磁测量装置的自动预警防护系统及方法，属于应用于极弱心磁测量的应用测距传感器并预警的自动控制
技术介绍
[0002]心血管病的疾病负担日渐加重，已成为重大的公共卫生问题。心脏病的发病原因十分复杂，但常规检查对于快速、准确地确定心脏病因往往存在一定难度。常规的心脏诊断手段包括心电图、冠脉造影、心脏彩超以及平板实验等等。传统的检测技术均有不足之处，冠脉造影诊断的准确率较高而且是微创手术，但是价格昂贵，还是会对患者造成一定创伤。但是常规心电图仅能反映很短时间的情况，很多人的心脏异常是间歇性的，往往在做心电图时，异常并不一定出现，那么在这种情况下，心电图就起不到筛查的作用，存在灵敏度、准确度低等缺陷。由此可见，传统的心脏检查方式在临床上受到一定的限制。利用量子磁场精密测量方法测量心磁并生成新型无损被动高分辨率心磁成像来对心脏病理进行研究是未来的发展趋势。
[0003]目前在超高灵敏极弱心磁测量科学装置研究方面，2003年Kominis等实验演示一种灵敏度更高的多通道SERF磁力计，2012年Wyllie等利用SERF原子磁力计探测到了孕妇胎儿的心磁，2015年科罗拉多大学波德分校采用25通道SERF用于测量孕妇心磁和胎儿心磁，2017年，美国Genetesis公司研制基于QuSpin的零场共振磁强计QZFM探头,成功研发出了新型快速、无创和精确的心磁测量设备，并于2019年获批FDA认证。2020年北京航空航天大学研制的第一代心磁测量装置，其中采用了多自由度心磁测量探头盒，在使用时心磁测量探头盒与桶口之间存在干涉问题，如不解决就会导致桶体以及心磁测量探头的损坏。
技术实现思路
[0004]本专利技术技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种心磁测量装置自动预警防护系统及方法，解决心磁测量装置在前进过程中受到操作人员或者患者误触导致的心磁测量支撑杆与心磁测量桶口干涉而导致的心磁测量装置损坏的问题，使心磁装置在测量过程中不会受到撞击的影响，保证在心磁测量装置在正常状态下使用。
[0005]本专利技术技术解决方案：一种心磁测量装置自动预警防护系统，包括：上位机软件和自动预警防护电路，所述上位机软件系统通过串口通信将上位机端USB电平转换成为电路端TTL电平，上位机软件可以通过串口通信接收并且显示自动预警防护电路中超声波测距传感器电路系统测量的距离数据，同时可以控制超声波测距传感器传输数据的时间间隔以及接收数据上限；
[0006]所述自动预警防护电路包括：显示电路、制动电路、预警电路、温度补偿电路、控制芯片及超声波测距传感器，控制芯片含有VCC、GND以及144个GPIO口；心磁装置在使用过程中，PLC控制电机带动心磁测量床板与固定在床板上的心磁测量支撑杆前进与后退，在床板前进的过程中，心磁测量支撑杆与心磁测量桶口存在相撞的问题；自动预警防护电路通过
超声波测距传感器测量心磁测量支撑杆与心磁测量桶口距离，超声波测距传感器发出的超声波信号经由运算放大器构成的二级运算放大电路进行放大，二级运算放大电路分别是：第一级积分电路，第二级反向比例放大电路。将自动增益模块的管脚分别接入第二级反向比例放大电路中运算放大器得反向输入与反向输出端。自动增益模块由控制芯片调节，根据不同的距离信息对不同的超声波进行不同倍数放大，因为超声波信号在不同的传播距离衰减程度不同，采用不同放大倍数有效避免因放大倍数过小导致的信号放大不足被噪声淹没，或者放大倍数过大导致的信号失真最后得到准确的测量距离值；测量的距离值显示在显示电路中，同时测量的距离值通过串口通信电路传送到上位机软件系统，在上位机软件系统的界面进行显示；通过设置距离阈值，根据实际使用需要，控制报警距离的长短，在心磁测量支撑杆与心磁测量桶口相撞之前，制动电路及时制动电机从而阻止床板继续前进避免固定在床板上的心磁测量支撑杆与磁测量桶口相撞，由于制动电路中的继电器在使用过程中，内部的触点表面通过大电流，同时，衔铁在动静触点之间切换，产生电弧热也会导致触点材质蒸发，从而触点失效，导致继电器损坏无法及时制动床板为此在制动电路中加入隔离保护部分，当继电器触点失效时，制动电路中隔离保护部分将触点表面产生的大电流引流，防止制动电路中的三极管、二极管等器件被损坏；同时通过自动预警防护电路报警。
[0007]本专利技术的一种心磁测量装置自动预警防护方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1：自动预警防护电路被放置在心磁测量桶口处，其中的超声波传感器发射出的超声波，当遇到障碍物返回，超声回波信号经由TL082运算放大器构成的二级放大电路进行放大，在运算放大的构成中加入自动增益模块，二级运算放大电路分别是：第一级积分电路，第二级反向比例放大电路。将自动增益模块的管脚分别接入第二级反向比例放大电路中运算放大器的反向输入与反向输出端。自动增益模块由控制芯片调节，根据不同的距离信息对不同的超声波进行不同倍数放大，因为超声波信号在不同的传播距离衰减程度不同，采用不同放大倍数有效避免因放大倍数过小导致的信号放大不足被噪声淹没，或者放大倍数过大导致的信号失真；
[0009]步骤2：针对步骤1中超声波受温度影响变化的问题，利用温度补偿电路对超声波速进行校正，减少因温度导致的测距误差，经处理后超声回波信号转化成为高电平信号，根据公式：s＝vt，s为距离，v为超声波速，t为时间，求出距离值；
[0010]步骤3：将步骤2中经过温度校正后测到的距离值显示在显示电路上，并且通过串口通信电路将距离数据显示在上位机软件系统上，实现远程监控的目的；
[0011]步骤4：PLC控制电机控制心磁测量床板的前进，通过设置距离阈值，当固定在床板上的心磁测量支撑杆超出心磁测量桶口并且心磁测量支撑杆与心磁测量桶口的距离值小于设置的距离阈值时，制动电机从而阻止床板继续前进避免固定在床板上的心磁测量支撑杆与磁测量桶口相撞，制动电路实现了3.3V～5V小电压控制24V大电压的目的；由于继电器在使用过程中，内部的触点表面通过大电流，同时，衔铁在动静触点之间切换，产生电弧热也会导致触点材质蒸发，从而触点失效，导致继电器损坏无法及时制动床板为此在制动电路中加入隔离保护部分，当继电器触点失效时，制动电路中隔离保护部分将触点表面产生的大电流引流，防止制动电路中的三极管、二极管等器件被损坏；同时预警电路发出警报，实现自动制动床板，避免心磁测量支撑杆与心磁测量桶口相撞，实现自动预警防护的目的。
[0012]所述步骤1中的二级运算放大电路实现为：
[0013]采用TL082运算放大器构成的积分电路与反向比例放大电路组成的二级放大电路对超声回波信号进行放大，首先超声波信号经过第一级采用由TL082组成的积分电路，用于波形变换、放大电路失调电压的消除，然后经过由TL082组成的第二级的反相比例放大电路，在第二级反相放大电路中将自动增益模块的管脚分别接入第二级反向比例放大电路中运算放大器的反向输入与反向输出端。自动增益模块由控制芯片调节，根据不同的距离信息对不本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种心磁测量装置自动预警防护系统，其特征在，于包括：上位机软件系统和自动预警防护电路；所述上位机软件系统，通过串口通信电路接收并且显示自动预警防护电路中超声波测距传感器测量的距离数据，同时控制超声波测距传感器传输数据的时间间隔以及接收传输数据上限；所述自动预警防护电路包括：显示电路、制动电路、预警电路、温度补偿电路、控制芯片及超声波测距传感器；心磁装置在使用过程中，PLC控制电机带动心磁测量床板与固定在床板上的心磁测量支撑杆前进与后退，在床板前进的过程中，心磁测量支撑杆与心磁测量桶口存在相撞的问题；自动预警防护电路通过超声波测距传感器测量心磁测量支撑杆与心磁测量桶口距离，超声波测距传感器发出的超声波信号经由运算放大器构成的二级运算放大电路进行放大，二级运算放大电路分别是：第一级积分电路，第二级反向比例放大电路；将自动增益模块的管脚分别接入第二级反向比例放大电路中运算放大器得反向输入与反向输出端；自动增益模块由控制芯片调节，根据不同的距离信息对不同的超声波进行不同倍数放大，因为超声波信号在不同的传播距离衰减程度不同，采用不同放大倍数有效避免因放大倍数过小导致的信号放大不足被噪声淹没，或者放大倍数过大导致的信号失真最后得到准确的测量距离值；测量的距离值显示在显示电路中，同时测量的距离值通过串口通信电路传送到上位机软件系统，在上位机软件系统的界面进行显示；通过设置距离阈值，根据实际使用需要，控制报警距离的长短，在心磁测量支撑杆与心磁测量桶口相撞之前，制动电路及时制动电机从而阻止床板继续前进避免固定在床板上的心磁测量支撑杆与磁测量桶口相撞，由于制动电路中的继电器在使用过程中，内部的触点表面通过大电流，同时衔铁在动静触点之间切换，产生电弧热也会导致触点材质蒸发，从而触点失效，导致继电器损坏无法及时制动床板为此在制动电路中加入隔离保护部分，隔离保护部分接在继电器两端，当继电器触点失效时，制动电路中隔离保护部分将触点表面产生的大电流引流，防止制动电路中的三极管、二极管器件被损坏；同时通过自动预警防护电路报警。2.一种心磁测量装置自动预警防护方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：自动预警防护电路被放置在心磁测量桶口处，其中的超声波传感器发射出的超声波，当遇到障碍物返回，超声回波信号经由运算放大器构成的二级放大电路进行放大，在运算放大的构成中加入自动增益模块，二级运算放大电路分别是：第一级积分电路，第二级反向比例放大电路；将自动增益模块的管脚分别接入第二级反向比例放大电路中运算放大器的反向输入与反向输出端；自动增益模块由控制芯片调节，根据不同的距离信息对不同的超声波进行不同倍数放大，因为超声波信号在不同的传播距离衰减程度不同，采用不同放大倍数有效避免因放大倍数过小导致的信号放大不足被噪声淹没，或者放大倍数过大导致的信号失真；步骤2：针对步骤1中超声波受温度影响变化的问题，利用温度补偿电路对超声波速进行校正，减少因温度导致的测距误差，经处理后超声回波信号转化成为高电平信号，根据公式：s＝vt，s为距离，v为超声波速，t为时间，求出距离值；步骤3：将步骤2中经过温度校正后测到的距离值显示在显示电路上，并且通过串口通信电路将距离数据显示在上位机软件系统上，实现远程监控的目的；步骤4：PLC控制电机控制心磁测量床板的前...
【专利技术属性】
技术研发人员：周向阳，戴欣平，王维乾，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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