專利名稱：微量氣體流量測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于醫(yī)院中用于自動(dòng)測(cè)量病人吸氧量的儀器，是一種新型的微量氣體流量測(cè)量?jī)x。
目前醫(yī)院中用于測(cè)量病人吸氧量的儀器主要是浮子式氣體流量計(jì)，該儀器雖能較準(zhǔn)確地測(cè)量微量氣體流量，但需人工觀察流量計(jì)中金屬浮子所處的位置和吸氧時(shí)間進(jìn)行收費(fèi)，由于醫(yī)務(wù)人員無法時(shí)時(shí)刻刻檢查病人是否在吸氧，因此不能精確計(jì)算吸氧時(shí)間，收費(fèi)時(shí)常與病人發(fā)生不愉快。
本實(shí)用新型的目的在于在浮子式氣體流量計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種測(cè)量精度高、由探測(cè)線圈探測(cè)金屬浮子位置、由振蕩器激發(fā)探測(cè)線圈、由檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量振蕩器頻率并轉(zhuǎn)換成浮子位置(即實(shí)時(shí)流量值)的用于自動(dòng)測(cè)量病人吸氧量的微量氣體流量測(cè)量?jī)x。
本實(shí)用新型由浮子式氣體流量計(jì)1組成，其特征是在浮子式氣體流量計(jì)1的內(nèi)玻璃管A上纏繞有探測(cè)線圈2，探測(cè)線圈2的兩端Ⅰ1接振蕩器3的輸入端Ⅰ1′，振蕩器3的輸出端Ⅰ2接檢測(cè)系統(tǒng)4的測(cè)量端Ⅰ2′。
該實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是在現(xiàn)有浮子式氣體流量計(jì)的基礎(chǔ)上，裝有自動(dòng)測(cè)量氣體流量的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)微量氣體測(cè)量的自動(dòng)化，是一種新型的自動(dòng)測(cè)量病人吸氧量的微量氣體流量測(cè)量?jī)x。


圖1是本實(shí)用新型的連接原理框圖，其中1是浮子式氣體流量計(jì)，2是探測(cè)線圈，3是振蕩器，4是檢測(cè)系統(tǒng)，A是浮子式氣體流量計(jì)1的內(nèi)玻璃管，B是浮子式氣體流量計(jì)1的金屬浮子，C是浮子式氣體流量計(jì)1的輸出閥門，圖2是振蕩器3的原理圖，圖3是檢測(cè)系統(tǒng)4的原理圖，其中Y是紅外遙控器。
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的工作原理及過程做詳細(xì)說明。浮子式氣體流量計(jì)1的內(nèi)玻璃管A上纏繞有探測(cè)線圈2，探測(cè)線圈2的兩端Ⅰ1接振蕩器3的輸入端Ⅰ1′，振蕩器3的輸出端Ⅰ2接檢測(cè)系統(tǒng)4的測(cè)量端Ⅰ2′。振蕩器3由六反相器U1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容C1、電容C2、電容C3組成，振蕩頻率由探測(cè)線圈2的等效電感量L及電容C3決定。上電后，振蕩器3在探測(cè)線圈2中產(chǎn)生交變電流，交變電流使探測(cè)線圈2周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。當(dāng)浮子式氣體流量計(jì)1中的金屬浮子B進(jìn)入探測(cè)線圈2內(nèi)部時(shí)，電磁感應(yīng)使金屬浮子內(nèi)產(chǎn)生電渦流，渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)反過來影響探測(cè)線圈2的磁場(chǎng)，使探測(cè)線圈2的等效電感量L減小，從而引起振蕩器3的振蕩頻率F=1/2π(LC3)1/2升高。當(dāng)病人需要吸氧而打開浮子式氣體流量計(jì)1輸出閥門C時(shí)，氧氣吹動(dòng)金屬浮子B升高，氧氣流量不同，金屬浮子B在玻璃管A內(nèi)的位置不同，電渦流大小及其引起的振蕩器3的頻率變化也不同。將探測(cè)線圈2設(shè)計(jì)成自下而上纏繞圈數(shù)逐漸增加的方式，使金屬浮子B的位置變化與振蕩器3的頻率變化成線性關(guān)系，因此測(cè)量振蕩器3頻率就可換算金屬浮子B位置，即氣體的實(shí)時(shí)流量。檢測(cè)系統(tǒng)4測(cè)量振蕩器3的頻率并換算為實(shí)時(shí)流量，計(jì)算累積流量并存儲(chǔ)，數(shù)碼顯示實(shí)時(shí)流量及累積流量。檢測(cè)系統(tǒng)4中的核心器件是單片機(jī)U2，它控制整個(gè)檢測(cè)過程。施密特觸發(fā)器U5:A對(duì)振蕩器2輸出的頻率信號(hào)整形，由D觸發(fā)器U6:A及單片機(jī)U2內(nèi)部的定時(shí)器T0和定時(shí)器T1構(gòu)成測(cè)頻電路。定時(shí)器T0對(duì)內(nèi)部基準(zhǔn)脈沖計(jì)數(shù)，閘門受單片機(jī)U2的INT0端控制，定時(shí)器T1對(duì)外部被測(cè)脈沖計(jì)數(shù)，閘門由軟件控制。測(cè)頻時(shí)，單片機(jī)U2首先將P15口置為高電平，在被測(cè)脈沖的上升沿，D觸發(fā)器U6:A輸出Q端由低變高，定時(shí)器T0的閘門開啟，計(jì)數(shù)開始，同時(shí)，軟件開啟定時(shí)器T1的閘門。當(dāng)定時(shí)約1秒時(shí)，單片機(jī)U2再將P15口置為低電平，在被測(cè)脈沖的上升沿，D觸發(fā)器U6:A輸出Q端由高變低，定時(shí)器T0的閘門關(guān)閉，計(jì)數(shù)結(jié)束，同時(shí)，軟件關(guān)閉定時(shí)器T1的閘門。上述過程保證了閘門時(shí)間嚴(yán)格等于被測(cè)脈沖周期的整數(shù)倍，測(cè)量誤差僅需考慮±1個(gè)基準(zhǔn)脈沖計(jì)數(shù)誤差，如基準(zhǔn)脈沖周期為1μs，則測(cè)頻精度可達(dá)到1×10-6。檢測(cè)系統(tǒng)4測(cè)得頻率后，再根據(jù)出廠前測(cè)定的實(shí)時(shí)流量與頻率的關(guān)系數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)時(shí)流量，并與時(shí)間相乘得累積流量，然后，實(shí)時(shí)流量送液晶顯示塊U4左端兩位顯示，累積流量送液晶顯示塊U4右端顯示并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U3。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U3選用DS12887型，它內(nèi)含鋰電池，掉電數(shù)據(jù)不丟失，并具有保護(hù)電路，防止上下電過程中，單片機(jī)U2對(duì)其誤讀寫。更換病人使用氣體流量測(cè)量?jī)x時(shí)，為使新病人的吸氧量從零算起，在檢測(cè)系統(tǒng)4中設(shè)計(jì)了專用紅外遙控器Y來清零累積流量，專用紅外遙控器Y由醫(yī)務(wù)人員使用，可防止外人隨意清零。在紅外遙控器Y中，分頻器U10的Q5端輸出1000Hz的脈沖信號(hào)，由三極管T2驅(qū)動(dòng)放大，使紅外發(fā)射管P2發(fā)出紅外脈沖信號(hào)，該紅外脈沖信號(hào)由紅外接收電路U9中的紅外接收管P1接收，并經(jīng)三極管T1放大、施密特觸發(fā)器U5:A整形送單片機(jī)U2的T0端計(jì)數(shù)。檢測(cè)系統(tǒng)4的工作過程為測(cè)量流量1秒鐘，然后令定時(shí)器T0對(duì)外部脈沖計(jì)數(shù)1秒鐘，如此不斷循環(huán)。清零時(shí)，紅外遙控器Y向紅外接收電路U9發(fā)送清零脈沖信號(hào)，定時(shí)器T0能在1秒鐘內(nèi)計(jì)數(shù)1000個(gè)，這時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的累積流量清零，如果計(jì)數(shù)不到1000，則不清零?？撮T狗電路U7選用MAX705型，可防止單片機(jī)U2死機(jī)，單片機(jī)U2在程序執(zhí)行過程中不斷改變看門狗電路U7的WDI端的狀態(tài)，如1.6秒狀態(tài)不變，說明死機(jī)，這時(shí)看門狗電路U7的WDO端由高變低，產(chǎn)生復(fù)位脈沖，使單片機(jī)U2重新運(yùn)行。另外，利用看門狗電路U7的電壓檢測(cè)端PFI可防止電源干擾，當(dāng)電源干擾使電源電壓低于4.75伏時(shí)，看門狗電路U7的PFI端低于1.2伏，PFO端由高變低，引起單片機(jī)U2中斷，在中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行延時(shí)，待電源正常后再運(yùn)行。檢測(cè)系統(tǒng)4中設(shè)有串行通訊電路U8，這樣，利用1臺(tái)微機(jī)可對(duì)多臺(tái)氣體流量測(cè)量?jī)x實(shí)行集中監(jiān)測(cè)，串行通訊電路(U8)選用MAX1487型，可支持128個(gè)節(jié)點(diǎn)。
權(quán)利要求1．一種醫(yī)院中用于自動(dòng)測(cè)量病人吸氧量的微量氣體流量測(cè)量?jī)x，由浮子式氣體流量計(jì)1組成，其特征是在浮子式氣體流量計(jì)1的內(nèi)玻璃管A上纏繞有探測(cè)線圈2，探測(cè)線圈2的兩端Ⅰ1接振蕩器3的輸入端Ⅰ1′，振蕩器3的輸出端Ⅰ2接檢測(cè)系統(tǒng)4的測(cè)量端Ⅰ2′。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量?jī)x，其特征是所述的探測(cè)線圈2的纏繞方式為自下而上纏繞圈數(shù)逐漸增加，使得浮子位置的變化與振蕩器3的頻率變化成線性關(guān)系。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量?jī)x，其特征是所述的振蕩器3由六反相器U1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容C1、電容C2、電容C3組成。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量?jī)x，其特征是所述的檢測(cè)系統(tǒng)4由單片機(jī)U2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U3、液晶顯示塊U4、施密特觸發(fā)器U5、D觸發(fā)器U6、看門狗電路U7、串行通訊電路U8、紅外遙控器Y及紅外接收電路U9組成，看門狗電路U7可防止儀器死機(jī)，串行通訊電路U8用于實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測(cè)，紅外接收電路U9接收紅外遙控器Y的紅外清零信號(hào)，實(shí)現(xiàn)累積流量清零。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量?jī)x，其特征是所述的振蕩器3中的六反相器U1選用CD4069型。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量?jī)x，其特征是所述的檢測(cè)系統(tǒng)4中的單片機(jī)U2選用89C51型，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U3選用DS12887型，看門狗電路U7選用MAX705型。
專利摘要本實(shí)用新型屬于醫(yī)院中用于自動(dòng)測(cè)量病人吸氧量的微量氣體流量測(cè)量?jī)x，由浮子式氣體流量計(jì)1組成，其特征是在浮子式氣體流量計(jì)1的內(nèi)玻璃管A上纏繞有探測(cè)線圈2，探測(cè)線圈2的兩端I1接振蕩器3的輸入端I1′，振蕩器3的輸出端I2接檢測(cè)系統(tǒng)4的測(cè)量端I2′，該實(shí)用新型測(cè)量精度高，是一種新型的自動(dòng)測(cè)量氣體流量的微量氣體流量測(cè)量?jī)x。
文檔編號(hào)G01F1/56GK2337533SQ9821755
公開日1999年9月8日 申請(qǐng)日期1998年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月22日
發(fā)明者徐樂年, 郭忠平 申請(qǐng)人:山東礦業(yè)學(xué)院