流速採集方法和裝置的製作方法

2023-07-25 12:32:31

專利名稱：流速採集方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種流速採集方法和裝置，更具體地，涉及一種用於呼吸機的流速採
集方法和裝置。
背景技術：
在諸如呼吸機、麻醉機的器材中，通常具有電子的流量採集系統，用於對器材中氣 體的流速流量進行實時監控。 目前常見的電子流量採集系統一般是直接將流量傳感器的電壓信號進行電壓轉 換，如符合現場的ADC輸入條件，則直接輸入進行ADC轉換。對轉換後的數字量，直接以程 序查表或者曲線擬合的單一方式進行計算，從而得到流速值。在這種傳統方法的處理過程 中，由於採集系統抗幹擾能力差，現場的其它無用信號對採集系統形成幹擾，造成系統無法 最大限度地對有用的電壓信號進行精確採集，故降低了系統採集的精度。同時，由於算法單 一，經常會出現不是需要的基礎數據太多，就是曲線擬合的計算量太大的情況，造成了採集 系統響應的速度較慢。

發明內容
本發明的目的在於提供一種抗幹擾能力強的流速採集方法和裝置。
為了實現上述目的，本發明一方面提供了 一種流速採集方法，包括以下步驟步驟
一，獲取N個AD轉換信號；步驟二，對N個AD轉換信號進行二次濾波，以獲取一個二次濾波
信號；以及步驟三，對二次濾波信號進行處理，以獲取當前流速，並返回步驟一。其中，所述
步驟一包括a.感測流速信號並將其轉換為電平信號，b.對電平信號進行一次濾波，以獲
取一次濾波信號，以及c.對一次濾波信號進行AD轉換，以獲取AD轉換信號。 其中，步驟二包括確定N個AD轉換信號中的最大值MAX ;確定N個AD轉換信號
中的最小值MIN ;對N個AD轉換信號進行累加得到SUM ;以及求得N個AD轉換信號的平均
值(SUM-MAX-MIN+4)/(N_2)。 此外，步驟三包括將二次濾波信號與預定信號相比較；以及當二次濾波信號小 於預定信號時，通過查詢二次濾波信號與當前流速的關係表來計算當前流速；而當二次濾 波信號大於預定信號時，按照二次濾波信號與當前流速之間的函數關係根據二次濾波信號 來計算當前流速。 其中，所述一次濾波是低通濾波。 本發明另 一方面提供了 一種流速採集裝置，包括流速傳感裝置，用於感測流速信 號並將其轉換為電平信號；一次濾波裝置，對電平信號進行一次濾波，以獲取一次濾波信 號；以及處理裝置，對一次濾波信號進行處理。處理裝置包括AD轉換模塊，用於對一次濾 波信號進行AD轉換，以獲取AD轉換信號；二次濾波模塊，用於對N個AD轉換信號進行二次 濾波處理，以獲取一個二次濾波信號；以及流速運算模塊，對二次濾波信號進行運算，以獲 取當前流速。
其中，所述流速運算模塊包括比較模塊，將二次濾波信號與預定信號相比較；第 一處理模塊，當二次濾波信號小於預定信號時，通過查詢二次濾波信號與當前流速的關係 表來計算當前流速；以及第二處理模塊，當二次濾波信號大於預定信號時，按照二次濾波信
號與當前流速之間的函數關係根據二次濾波信號來計算當前流速。
其中，所述一次濾波裝置是低通濾波器。 本發明從硬體電路和軟體方面實現了對流速採集系統中電信號的濾波處理，為吸 氣潮氣量的精確獲取提供可靠的保障，減小了外界幹擾、溫漂、零漂的幹擾，從而使檢測更 為可靠。此外，由於對算法進行了優化，流速採集系統的響應速度也得到了提高。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發
明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的限定。在附圖中 圖1是根據本發明實施例的流速採集裝置的框圖； 圖2是根據本發明實施例的二次濾波處理的流程圖； 圖3是根據本發明實施例的流速採集方法的流程圖； 圖4是根據本發明實施例的內存中AD值與流速值的關係表；以及 圖5是根據本發明實施例的進行曲線擬合的示意圖。
具體實施例方式
本技術方案是，由於經常出現現場採集的信號被幹擾的情況，在硬體上首先利用 濾波電路，對流量傳感器輸出的電壓信號進行濾波降噪處理，經過處理後的模擬量信號經 過MCU的ADC進行模-數轉換，轉換後的數位訊號再次在MCU內部進行軟體上的濾波計算， 實現二次濾波處理，從而得到較為精確的信號量。由於壓差式傳感器的特性及氣體流經氣 路本身的特性，決定了最終輸出的流速值與經過ADC轉化後的數字量之間的關係是非線性 的。對此，本方案採取分區間的方式進行處理對於小流速區間，採用程序查表的方式進行 計算，克服了複雜曲線擬合運算量大的不足。對於大流速區間，採用二次曲線擬合的方式進 行計算，避免了程序查表需要大量基礎數據的不足。
下面參考附圖，詳細說明本發明的具體實施方式
。 圖1是根據本發明實施例的用於流速採集系統的裝置的框圖。本發明共涉及三個 部分，分別是流量傳感器(A)、濾波電路(B)和單片機MCU(C)。 流量傳感器(A)將流速信號流速V(l)轉化為0 5V的電壓信號(2)。為了濾除 硬體系統中的其它信號對電壓信號(2)的幹擾，該電壓信號經過濾波電路(B)進行濾波處 理，然後轉變為模擬信號(3)。其中，濾波電路(B)可以是低通濾波器。在本例中，單片機 MCU(C)包含了 AD轉換的功能，模擬信號(3)直接接入MCU的ADC採集通道，進行AD轉換 後，由模擬量變為數字量。 採集得到的數字量在單片機MCU(C)中的軟體處理過程如圖2所示。首先，進程(4) 讀取當前通道的AD值，經過循環的比較計算，由進程(5)、進程(6)和進程(7)求得當前隊 列的最大值、最小值和當前隊列全部數據的累加值，當讀取數據個數超過隊列設定個數時， 進程(8)進行計算，求得本段時間內的一個較為精確的AD值。
對得到的AD值進行處理的軟體流程圖如圖3所示。由進程(9)對取得的AD值進 行判斷，確定其所處的流速範圍。如判斷當前AD值處於小流速區，則進程(10)開始查表計 算，找出與輸入的AD值對應的流速值。其中，內存中的AD值與流速值的映射關係是通過實 驗得到的，如圖4所示。如判斷當前AD值處於大流速區，則進程(11)開始根據公式Y二 aX2+bX+c進行計算，得到當前的實際流速值Y。其中，X為輸入的AD值，a， b， c為根據圖5 所示方式進行曲線擬合後得到的函數係數。在圖5中，我們可以看到，通過曲線擬合計算得 到了該曲線的函數關係為Y = -0.013X2+5. 7X+65。已知X，就可求得Y值。我們可以看到， 為了簡化運算的程序，圖5中的橫軸AD值是由真實AD值減去602而得到的，SP，圖5中橫 軸的0值實際上是0+602，橫軸上的其他點依此類推。其中，602是圖4中存儲於內存中的 最大AD值。 綜上所述，本發明的精確性和可靠性都容易保證。通過對信號進行了硬體和軟體 上的濾波，從而大大提高了流速測量的精度，實現了精確而快速的測量，為醫生臨床應用精 確地提供診斷的依據。 以上所述僅為本發明的實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人 員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求範圍之內。
權利要求
一種流速採集方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟一，獲取N個AD轉換信號，所述步驟一包括a.感測流速信號並將其轉換為電平信號，b.對所述電平信號進行一次濾波，以獲取一次濾波信號，以及c.對所述一次濾波信號進行AD轉換，以獲取AD轉換信號；步驟二，對所述N個AD轉換信號進行二次濾波，以獲取一個二次濾波信號；以及步驟三，對所述二次濾波信號進行處理，以獲取當前流速，並返回步驟一。
2. 根據權利要求1所述的流速採集方法，其特徵在於，步驟二包括確定所述N個AD轉換信號中的最大值MAX ;確定所述N個AD轉換信號中的最小值MIN ;對所述N個AD轉換信號進行累加得到SUM ;以及求得所述N個AD轉換信號的平均值(SUM-MAX-MIN+4) / (N_2)。
3. 根據權利要求1所述的流速採集方法，其特徵在於，步驟三包括 將所述二次濾波信號與預定信號相比較；以及當所述二次濾波信號小於所述預定信號時，通過查詢所述二次濾波信號與當前流速的 關係表來計算當前流速；而當所述二次濾波信號大於所述預定信號時，按照所述二次濾波 信號與當前流速之間的函數關係根據所述二次濾波信號來計算當前流速。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的流速採集方法，其特徵在於，所述一次濾波是低 通濾波。
5. 根據權利要求3所述的流速採集方法，其特徵在於，所述關係表是通過實驗測量對 應於每個離散的二次濾波信號的當前流速而獲取的。
6. 根據權利要求3所述的流速採集方法，其特徵在於，通過進行實驗來獲取代表所述 二次濾波信號與當前流速之間的關係的離散曲線，並對該曲線進行曲線擬合，以獲取所述 函數關係。
7. —種流速採集裝置，其特徵在於，包括 流速傳感裝置，用於感測流速信號並將其轉換為電平信號； 一次濾波裝置，對所述電平信號進行一次濾波，以獲取一次濾波信號；以及 處理裝置，對所述一次濾波信號進行處理，所述處理裝置包括AD轉換模塊，用於對所述一次濾波信號進行AD轉換，以獲取AD轉換信號； 二次濾波模塊，用於對N個AD轉換信號進行二次濾波處理，以獲取一個二次濾波信號；以及流速運算模塊，對所述二次濾波信號進行運算，以獲取當前流速。
8. 根據權利要求7所述的流速採集裝置，其特徵在於，所述流速運算模塊包括 比較模塊，將所述二次濾波信號與預定信號相比較；第一處理模塊，當所述二次濾波信號小於所述預定信號時，通過查詢所述二次濾波信 號與當前流速的關係表來計算當前流速；以及第二處理模塊，當所述二次濾波信號大於所述預定信號時，按照所述二次濾波信號與 當前流速之間的函數關係根據所述二次濾波信號來計算當前流速。
9. 根據權利要求7所述的流速採集裝置，其特徵在於，所述一次濾波裝置是低通濾波器。
全文摘要
本發明公開了一種流速採集方法，包括以下步驟步驟一，獲取N個AD轉換信號；步驟二，對N個AD轉換信號進行二次濾波，以獲取一個二次濾波信號；以及步驟三，對二次濾波信號進行處理，以獲取當前流速，並返回步驟一。其中，所述步驟一包括a.感測流速信號並將其轉換為電平信號，b.對電平信號進行一次濾波，以獲取一次濾波信號，以及c.對一次濾波信號進行AD轉換，以獲取AD轉換信號。
文檔編號A61M16/00GK101757709SQ20081023933
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月10日 優先權日2008年12月10日
發明者劉建軍, 董佩 申請人:北京誼安醫療系統股份有限公司