【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种涡轮自然惯性消除方法及采用该方法的涡轮流量传感器，属流体检测和医疗器械。
技术介绍
1、涡轮流量计是肺活量/肺功能检测中常用的仪器，呼、吸气流通过导向轮推动叶片旋转，利用光电检测方式，获得叶片旋转频率，从而计算出流量值以及容量值。例如，中国专利文献cn117045231a公开了一种涡轮式多功能肺活量计，包括涡轮、涡轮旋转信号采集模块、手持式外壳、控制器、气泵、气体测量腔和二氧化碳浓度传感器，涡轮和涡轮旋转信号采集模块均位于手持式外壳内，气泵的一端通过管路连接手持式外壳的气体输出口，另一端通过管路连接气体测量腔，二氧化碳浓度传感器的探测端位于气体测量腔内；控制器用于根据涡轮旋转信号采集模块的输出信号判断接收到呼出气体的开始时间，进行肺活量测量，并驱动气泵开启，根据二氧化碳浓度传感器的输出信号获取呼出气体的二氧化碳浓度值，同时具备肺活量和co2浓度检测功能。中国专利文献cn113520367a公开了一种便携式肺功能检测仪及其工作方法，包括主机、吹嘴头和面罩，通过将传统的肺功能检测仪主机进行改进使得主机方便携带，同时设计与主机相适配的面罩，面罩上设置有固定件，通过调节固定件可有效防止患者在运动时面罩脱落，且面罩的内侧边缘设置有粘贴片，粘贴片可使面罩与患者的面部进行紧密连接，确保在运动过程中，患者呼出的所有气体或者呼入的所有气体均经过涡轮流量计，涡轮电路板计算出来的数据即为患者运动时的呼吸强度数据。这些涡轮流量计因抗噪性好、气动阻力低、受大气压变化影响小、生产成本低廉等特点而得到广泛应用。但在部分情形下检测误差相对较大
2、为获得更为精确的检测数据，出现了一些改进技术。例如，中国专利文献cn118310587a公开了一种涡轮流量计，包括主体，主体的内部形成容纳腔，主体设置有流体出口；旋转轴，旋转轴位于容纳腔内，且旋转轴与主体转动连接；涡轮，涡轮设置于旋转轴，且涡轮位于容纳腔内；探针，探针设置于主体，探针包括测头，测头位于容纳腔内并位于涡轮的靠近流体出口的一侧，测头被设置为能够测量流体离开涡轮后的压力，以根据压力确定流体离开涡轮后的绝对流体速度角，这种涡轮流量计在测量流体流量的同时，可以测量得到流体离开涡轮后的绝对流体速度角，该绝对流体速度角可以用于与系统损失关联，以提高涡轮流量计的精度。中国专利文献cn114224316a公开了一种基于涡轮式肺功能仪的肺功能参数的计算方法，包括以下步骤：s10将采集数据输入进行滑动平均处理得到新数据列o(new)n；s20去除低阈值数据，将数据稀疏处理；s30找寻峰值点；s40根据所述峰值点的频率计算调整系数αi；s50将数据代入以下呼气容量模型：与现有的技术相比，在稳态气体涡轮流量模型的理论基础上，基于双叶片轴尖式气体流量涡轮，提出了基于峰点检测的频率系数调节算法，解决了呼气容量计算误差大的问题，提高了容量计算结果的可接受性。
3、这些技术特有特色，有利于提高检测数据的准确度，但依然存在一定的局限性。其中导致误差较大的一个重要场景是受测者在检测过程中暂停呼吸或呼吸结束时，涡轮在惯性作用下依然会继续转动一段时间，这些转动会被计入气流量，导致检测结果出现较为明显的误差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是减小因惯性转动导致的检测误差。
2、本专利技术的技术方案是：一种涡轮自然惯性消除方法，依据旋转件的频率（旋转频率，或者转速，下同）计算所要检测的气体流量（简称气流量），设置表征（体现）旋转件在惯性转动（没有气流和其他外力推动的状态下的转动）下频率-时间曲线（函数）关系的惯性转动模型，对旋转件频率持续下降的时段（时间段，可以设定这种时段的最短时长，忽略低于最短时长的情形），比较旋转件频率随时间的变化方式是否与惯性转动模型一致，如与惯性转动模型一致（允许存在所设定的误差范围之内的差异），将该时段的旋转件频率置为零（也就是，依据旋转件频率计算出的气体流量为零）。
3、进一步地，可以依据实验数据拟合获得惯性转动模型。
4、一种涡轮流量传感器（或称涡轮流量计），设有旋转件，依据旋转件的频率计算所要检测的气体流量，设置表征旋转件在惯性转动下频率-时间曲线关系的惯性转动模型，对旋转件频率持续下降的时段，比较旋转件频率随时间的变化方式是否与惯性转动模型一致，如与惯性转动模型一致，将该时段的旋转件频率置为零。
5、进一步地，这种涡轮流量传感器设有主壳体，所述主壳体内设有检测腔，所述检测腔内设有前后两个导流轮，两导流轮均采用涡轮结构，分别固定且密封（外圆与检测腔内壁之间密封）安装在检测腔的进口侧和出口侧，所述旋转件为叶片，所述叶片为矩形的直叶片（平面状叶片），位于两导流轮之间，与两导流轮共同组成涡轮检测组件，叶片轴（叶片的转轴）设置在叶片的中间，与叶片固定为一体，用于旋转支撑叶片轴的两轴承分别设置在两导流轮的内侧（朝向叶片侧）中央。
6、优选地，所述叶片轴为尖轴。
7、优选地，所述轴承采用蓝宝石轴承或聚甲醛轴承。
8、优选地，两导流轮的旋流方向一致，可采用相同的基本构造。
9、优选地，所述叶片为超薄叶片，例如，叶片厚度≤0.05mm。
10、优选地，所述叶片材质为轻质塑料，例如，pet材料或类似轻质塑料，通过在叶片上设置遮光涂层实现阻断光线，例如，叶片表面喷涂遮光漆或其他替代涂层。
11、优选地，导流轮出口侧的气流方向与叶片平面之间的夹角为45°-90°。
12、优选地，设有用于检测叶片旋转的三个传感器，三个传感器的检测位置等间距（角距）分布在同一圆周上。
13、优选地，所述传感器为激光传感器（例如，红外激光传感器），设有发射器和接收器，同一传感器的发射器和接收器设置在同一直线上，发射端和接收端朝内，三个传感器的光路两两交叉为60°角。
14、优选地，所述检测腔的腔体（形成检测腔的壳体）为透明腔体或能够透过激光传感器所用激光的腔体，可以安装到支架上。
15、进一步地，所述激光传感器（包括发射器和接收器）亦安装支架上。
16、优选地，设置涡轮检测（由涡轮检测组件实施的检测）的频率下限，当叶片频率（实时频率，或者说实测频率）大于（或不小于）涡轮检测的频率下限时，将涡轮检测组件的流量检测结果（基于叶片频率计算获得的流量结果）确认为流量检测结果；当叶片频率小于（或不大于）涡轮检测的频率下限时，将差压传感器的流量检测结果（基于压差计算获得的流量结果）确认为流量检测结果。
17、优选地，设置过渡阶段的涡轮检测的频率上限和频率下限，当叶片频率不小于过渡阶段的涡轮检测的频率上限时，将涡轮检测组件的流量检测结果确认为流量检测结果；当叶片频率不大于过渡阶段的涡轮检测的频率下限时，将差压传感器的流量检测结果确认为流量检测结果，当叶片频率处于过渡阶段的涡轮检测的频率上限和频率下限之间时，依据下列公式确定流量检测结果：
18、
19、其中为流量检测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种涡轮自然惯性消除方法，依据旋转件的频率计算所要检测的气体流量，其特征在于设置表征旋转件在惯性转动下频率-时间曲线关系的惯性转动模型，对旋转件频率持续下降的时段，比较旋转件频率随时间的变化方式是否与惯性转动模型一致，如与惯性转动模型一致，将该时段的旋转件频率置为零。
2.如权利要求1所述的涡轮自然惯性消除方法，其特征在于依据实验数据拟合获得惯性转动模型。
3.一种涡轮流量传感器，设有旋转件，依据旋转件的频率计算所要检测的气体流量，其特征在于设置表征旋转件在惯性转动下频率-时间曲线关系的惯性转动模型，对旋转件频率持续下降的时段，比较旋转件频率随时间的变化方式是否与惯性转动模型一致，如与惯性转动模型一致，将该时段的旋转件频率置为零。
4.如权利要求3所述的涡轮流量传感器，其特征在于设有主壳体，所述主壳体内设有检测腔，所述检测腔内设有前后两个导流轮，两导流轮均采用涡轮结构，分别固定且密封安装在检测腔的进口侧和出口侧，所述旋转件为叶片，所述叶片为矩形的直叶片，位于两导流轮之间，与两导流轮共同组成涡轮检测组件，叶片轴设置在叶片的中间，与叶片固定为一
5.如权利要求3所述的涡轮流量传感器，其特征在于所述叶片为超薄叶片，其材质为轻质塑料，通过在叶片上设置遮光涂层实现阻断光线 。
6.如权利要求3所述的涡轮流量传感器，其特征在于导流轮出口侧的气流方向与叶片平面之间的夹角为45°-90°。
7.如权利要求3所述的涡轮流量传感器，其特征在于设有用于检测叶片旋转的三个传感器，三个传感器的检测位置等间距分布在同一圆周上。
8.如权利要求7所述的涡轮流量传感器，其特征在于所述传感器为激光传感器，设有发射器和接收器，同一传感器的发射器和接收器设置在同一直线上，发射端和接收端朝内，三个传感器的光路两两交叉为60°角。
9.如权利要求1-8中任一项所述的涡轮流量传感器，其特征在于设置涡轮检测的频率下限，当叶片频率大于涡轮检测的频率下限时，将涡轮检测组件的流量检测结果确认为流量检测结果；当叶片频率小于涡轮检测的频率下限时，将差压传感器的流量检测结果确认为流量检测结果。
10.如权利要求1-8中任一项所述的涡轮流量传感器，其特征在于设置过渡阶段的涡轮检测的频率上限和频率下限，当叶片频率不小于过渡阶段的涡轮检测的频率上限时，将涡轮检测组件的流量检测结果确认为流量检测结果；当叶片频率不大于过渡阶段的涡轮检测的频率下限时，将差压传感器的流量检测结果确认为流量检测结果，当叶片频率处于过渡阶段的涡轮检测的频率上限和频率下限之间时，依据下列公式确定流量检测结果：
...【技术特征摘要】
1.一种涡轮自然惯性消除方法，依据旋转件的频率计算所要检测的气体流量，其特征在于设置表征旋转件在惯性转动下频率-时间曲线关系的惯性转动模型，对旋转件频率持续下降的时段，比较旋转件频率随时间的变化方式是否与惯性转动模型一致，如与惯性转动模型一致，将该时段的旋转件频率置为零。
2.如权利要求1所述的涡轮自然惯性消除方法，其特征在于依据实验数据拟合获得惯性转动模型。
3.一种涡轮流量传感器，设有旋转件，依据旋转件的频率计算所要检测的气体流量，其特征在于设置表征旋转件在惯性转动下频率-时间曲线关系的惯性转动模型，对旋转件频率持续下降的时段，比较旋转件频率随时间的变化方式是否与惯性转动模型一致，如与惯性转动模型一致，将该时段的旋转件频率置为零。
4.如权利要求3所述的涡轮流量传感器，其特征在于设有主壳体，所述主壳体内设有检测腔，所述检测腔内设有前后两个导流轮，两导流轮均采用涡轮结构，分别固定且密封安装在检测腔的进口侧和出口侧，所述旋转件为叶片，所述叶片为矩形的直叶片，位于两导流轮之间，与两导流轮共同组成涡轮检测组件，叶片轴设置在叶片的中间，与叶片固定为一体，用于旋转支撑叶片轴的两轴承分别设置在两导流轮的内侧中央。
5.如权利要求3所述的涡轮流量传感器，其特征在于所述叶片为超薄叶片，其材质为轻质塑料，通过在叶片...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨世胜，侯俊博，柴飞兵，费武汉，苏学宏，
申请(专利权)人：北京麦邦光电仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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