氣體抽排裝置及其使用方法與流程

2023-10-23 20:23:52

本發明涉及潛水用具領域，尤其涉及一種氣體抽排裝置及其使用方法。

背景技術：

傳統的潛水呼吸器有氧氣瓶、一級減壓閥、二級減壓閥和咬嘴組成，俗稱為「水肺」。潛水呼吸器可分為開放式潛水呼吸器、半閉式潛水呼吸器和封閉式潛水呼吸器等不同類型。

潛水呼吸器的呼吸阻力是潛水過程中導致潛水員負荷加重的主要原因之一。一般潛水員在水下依賴改變呼吸強度和方式等，達到適應呼吸阻力的變化以保證呼吸流量。呼吸阻力也是評價潛水呼吸器的重要評價指標。潛水呼吸器作為個人水下呼吸保護裝置，檢測其呼吸阻力具有重要的意義。

如果採用真人進行水下實驗對潛水呼吸器的呼吸阻力進行測試，需要嚴格控制潛水人員的安全。並且，如果採用人員進行測試，還會出現暫時性呼吸停止但心跳仍然存在的情況，影響潛水呼吸器的準確測試。因此，在測試過程中，還需要時刻偵測潛水人員的呼吸心率和呼吸頻率。

技術實現要素：

本發明解決的問題是提供一種氣體抽排裝置及其使用方法，以更好地實現對人體吸氣和呼氣的模擬。

為解決上述問題，本發明提供一種氣體抽排裝置，包括：

氣缸，所述氣缸具有缸筒、活塞和連杆；

所述缸筒具有氣體輸出端和氣體輸入端；

所述活塞位於所述缸筒內；

所述連杆一端連接所述活塞；

電機，所述電機連接所述連杆的另一端，所述電機能夠帶動所述連杆作單軸往返運動，從而使所述連杆能夠帶動所述活塞在所述缸筒內作單軸往返運動。

可選的，所述氣缸的排量大於等於人體的最大肺活量。

可選的，所述氣體抽排裝置還包括：速度控制系統，用於控制所述連杆在單軸往返運動中的運動速度。

可選的，所述氣體抽排裝置還包括：阻力監測系統，用於監測所述活塞在所述缸筒內運動時受到的阻力。

為解決上述問題，本發明還提供了一種氣體抽排裝置的使用方法，所述氣體抽排裝置包括：

氣缸，所述氣缸具有缸筒、活塞和連杆；

所述缸筒具有氣體輸出端和氣體輸入端；

所述活塞位於所述缸筒內；

所述連杆一端連接所述活塞；

電機，所述電機連接所述連杆的另一端；

所述使用方法包括：

採用所述電機控制所述連杆作單軸往返運動，所述連杆帶動所述活塞在所述缸筒內往返運動；

在所述活塞向遠離所述氣體輸出端和氣體輸入端的方向運用時，所述氣體輸入端打開，所述氣體輸出端關閉，所述氣缸將相應的呼吸氣體從所述氣體輸入端抽入所述缸筒內，完成對人體吸氣動作的模擬；

在所述活塞向靠近所述氣體輸出端和氣體輸入端的方向運用時，所述氣體輸入端關閉，所述氣體輸出端打開，所述氣缸將所述缸筒內的呼吸氣體從所述氣體輸出端排出所述缸筒，完成對人體呼氣動作的模擬。

可選的，所述氣缸的排量大於等於人體的最大肺活量，通過控制所述活塞在所述缸筒內的行程，控制所述呼吸氣體被抽入所述缸筒內的體積。

可選的，所述氣體抽排裝置還包括速度控制系統，通過所述速度控制系統控制所述活塞的速度。

可選的，控制所述活塞在一次單向運動過程中分為兩個運動階段，其中，第一運動階段的運動速度大於第二運動階段的運動速度。

可選的，所述氣體抽排裝置還包括阻力監測系統，通過所述阻力監測系統，監測所述活塞在運動過程中受到的阻力。

可選的，設置所述活塞以不同的速度往返運動，監測所述活塞每次往返運動過程中受到的阻力。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

本發明的技術方案中，氣體抽排裝置包括氣缸，所述氣缸具有缸筒、活塞和連杆；所述缸筒具有氣體輸出端和氣體輸入端；所述活塞位於所述缸筒內；所述連杆一端連接所述活塞；電機，所述電機連接所述連杆的另一端，所述電機能夠帶動所述連杆作單軸往返運動，從而使所述連杆能夠帶動所述活塞在所述缸筒內作單軸往返運動。所述氣體抽排裝置結構簡單，並且利用相應的使用方法，能夠實現了對人體吸氣和呼氣過程的全模擬，並且整個過程簡單且易於操作，同時所述使用方法可以實現對各種不同呼吸強度和呼吸頻率的模擬，從而為直接和全面地對相應潛水呼吸器進行測試提供了條件。

附圖說明

圖1是本發明實施例所提供的水下呼吸模擬裝置示意圖；

圖2是圖1所示水下呼吸模擬裝置中氣體抽排裝置示意圖；

圖3是圖1所示水下呼吸模擬裝置中第一種耗氧裝置示意圖；

圖4是圖1所示水下呼吸模擬裝置中第二種耗氧裝置示意圖；

圖5是本發明另一實施例所提供的水下呼吸模擬裝置示意圖；

圖6是本發明又一實施例所提供的水下呼吸模擬裝置示意圖。

具體實施方式

現有技術中，不存在一種能夠對各種不同類型潛水呼吸器進行非水下測試的方法和設備，也不存在適用於對潛水呼吸器進行測試的相應呼吸動力模擬裝置和耗氧裝置等裝置，也不存較好的呼吸阻力測試方法。

為此，本發明提供一種水下呼吸模擬裝置及其水下呼吸模擬方法，所述水下呼吸模擬裝置將人體的呼吸過程分為兩個最主要的過程，一個是吸氣和呼氣的過程，另一個是氧氣的消耗過程，對應的，本發明令水下呼吸模擬裝置包括氣體抽排裝置用於抽排氣體，以實現對人體吸氣和呼氣的模擬，令水下呼吸模擬裝置包括耗氧裝置，以實現對人體氧氣消耗過程的模擬，兩個裝置的功能結合，實現對潛水員真實潛水時的呼吸過程的模擬。由於所述水下呼吸模擬裝置能夠對潛水員真實潛水時呼吸過程進行模擬，因此，所述水下呼吸模擬裝置能夠用於對潛水呼吸器進行測試，從而不必通過潛水員真實潛水就能夠測試潛水呼吸器的各項性能，例如能夠測試潛水呼吸器的呼吸阻力。從而節約測試成本，並杜絕人員的安全隱患。同時，由於不必通過潛水員真實潛水就能夠測試潛水呼吸器，還能夠提高潛水呼吸器的測試便捷性能。所述水下呼吸模擬方法能夠利用水下呼吸模擬裝置，實現對潛水員真實潛水時相應呼吸過程的模擬，並節省測試時間，提高測試效率。

本發明還提供了氣體抽排裝置及其使用方法，以更好地實現對人體吸氣和呼氣的模擬。

本發明還提供了耗氧裝置及其使用方法，以更好地實現對人體氧氣消耗過程的模擬。

本發明還提供了潛水呼吸器的呼吸阻力測試方法，以更好地對潛水呼吸器的呼吸阻力進行測試。

為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。

本發明實施例提供一種水下呼吸模擬裝置。

請參考圖1，所述水下呼吸模擬裝置包括壓力艙110、氣體抽排裝置120、耗氧裝置130、二氧化碳補充裝置140、加溼裝置150和氣體混合裝置160。

本實施例中，壓力艙110可以是密閉的艙體，以便後續能夠通過通入氣體等方式升高壓力艙110內的壓強。但是，壓力艙110內可以有一些與外界連通的通氣管路，例如圖1中，氣體抽排裝置120與氣源100之間的通氣管路即從壓力艙110內穿過壓力艙110，到達艙外的氣源100。同樣的，氣體混合裝置160的氣體輸出端對應通氣管路從壓力艙110內穿過壓力艙110，到達艙外。

本實施例中，根據所要模擬的水下壓強環境，可以設置壓力艙110內的壓強範圍為4MPa～5MPa，從而達到對真實潛水壓強條件的模擬。

本實施例中，氣體抽排裝置120位於壓力艙110內，用於將呼吸氣體從氣源100抽入，並用於將呼吸氣體排出，以模擬人體的吸氣和呼氣動作。將呼吸氣體從氣源100抽入是指，氣體抽排裝置120將原本儲存在氣瓶(此時氣源100為儲存有呼吸氣體的氣瓶)內的呼吸氣體，通過氣體抽排裝置120的抽吸作用，抽入到整個所述水下呼吸模擬裝置內(這個過程包括將呼吸氣體抽入到氣體抽排裝置120內部)。將呼吸氣體排出是指，氣體抽排裝置120將經過整個所述水下呼吸模擬裝置處理後的氣體排出所述水下呼吸模擬裝置(這個過程包括將呼吸氣體從氣體抽排裝置120內部排出)，這個過程呼吸氣體的流動動力主要來源於氣體抽排裝置120將自身內部的呼吸氣體排出自身，從而使整個水下呼吸模擬裝置的氣體輸出端排出相應體積的呼吸氣體。

本實施例中，耗氧裝置130位於壓力艙110內，用於消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對氧氣的消耗。由於人體對所吸入的氣體也不是將其中的氧氣全部消耗，因此，所述耗氧裝置130通常也不完全消耗呼吸氣體中的氧氣，而是仍然有一部分氧氣保留在被所述水下呼吸模擬裝置排出的呼吸氣體中。

本實施例中，二氧化碳補充裝置140位於壓力艙110內，用於對已經經過耗氧裝置130的呼吸氣體補充二氧化碳，以模擬人體產生二氧化碳。

本實施例中，採用耗氧裝置130模擬人體消耗氧氣的過程，採用二氧化碳補充裝置140模擬人體產生二氧化碳，從而將兩個過程完全分開，便於對氧氣消耗和二氧化碳生成進行定量控制，並且在一定的條件下，還可以省略二氧化碳補充裝置140，從而簡化結構。也就是說，本實施例將人體對於消耗氧氣並形成二氧化碳的氣體交換過程，分開成兩個過程進行處理。

本實施例中，加溼裝置150位於壓力艙110內，用於對呼吸氣體加溼，以模擬人體呼出氣體的溼度。加溼裝置150可以是產生水汽的裝置，並且加溼裝置可以根據需要，將相應的呼吸氣體加溼至人體呼出氣體的溼度水平。

本實施例中，氣體混合裝置160位於壓力艙110內，用於將經過耗氧裝置130的呼吸氣體與補充的二氧化碳(二氧化碳由二氧化碳補充裝置140提供)和水汽(水汽由加溼裝置150提供)進行混合。

請繼續參考圖1，氣體抽排裝置120的氣體輸入端連接至氣源100，氣體抽排裝置120的氣體輸出端連接至耗氧裝置130的氣體輸入端。

本實施例中，氣源100位於水下呼吸模擬裝置的壓力艙110外。氣源100可以為裝有液態空氣的氣瓶。氣瓶內氣體的壓強可以30MPa～40MPa。其它實施例中，氣源100也可以位於壓力艙110內。

請繼續參考圖1，氣體混合裝置160的第一氣體輸入端連接耗氧裝置130的氣體輸出端，氣體混合裝置160的第二氣體輸入端連接二氧化碳補充裝置140的氣體輸出端，氣體混合裝置160的第三氣體輸入端連接加溼裝置150的輸出端。

本實施例中，氣體混合裝置160具有三個氣體輸入端，並且分別連接耗氧裝置130的氣體輸出端、二氧化碳補充裝置140的氣體輸出端和加溼裝置150的輸出端。其它實施例中，氣體混合裝置160也可以具有四個以上的氣體輸入端，只要保證將上述各輸出端連接至氣體混合裝置160的輸入端即可。其它實施例中，當未設置二氧化碳補充裝置140時，氣體混合裝置160可以相應去除對應於二氧化碳補充裝置140的氣體輸入端，因此，此時氣體混合裝置160可以只具有兩個氣體輸入端。

本實施例中，氣體混合裝置160內部可以具有氣體混合渦輪(未示出)，通過所述渦輪的旋轉，使輸入氣體混合裝置160內部的不同成分充分混合。

請繼續參考圖1，氣源100與氣體抽排裝置120之間具有第一減壓閥171和第二減壓閥172，第一減壓閥171和第二減壓閥172位於壓力艙110內，第二減壓閥172位於第一減壓閥171和氣體抽排裝置120之間。

本實施例中，通過第一減壓閥171和第二減壓閥172的減壓作用，能夠使氣源100中的呼吸氣體從30MPa～40MPa的壓強範圍降低至與壓力艙110內的環境壓強基本相等，也可以在經過第一減壓閥171和第二減壓閥172的減壓作用後，使呼吸氣體的壓強範圍降低至比壓力艙110內的環境壓強(此時環境壓強即為壓力艙100內的壓強)略大，例如比環境壓強大0kPa～500kPa左右。其中，第一減壓閥171可以將30MPa～40MPa的壓強降低至約10MPa左右。

本實施例將第一減壓閥171和第二減壓閥172設置在壓力艙110內，可以令第一減壓閥171和第二減壓閥172在更加接近真實潛水的壓強環境中工作，從而提高整個水下呼吸模擬裝置的模擬水平。

本實施例中，第一減壓閥171和第二減壓閥172屬於整個水下呼吸模擬裝置的一部分，但是，其它實施例中，水下呼吸模擬裝置也可以不包括第一減壓閥171和第二減壓閥172，而是將第一減壓閥171和第二減壓閥172作為對應潛水呼吸器的一部分。

請繼續參考圖1，第二減壓閥172與氣體抽排裝置120之間具有第一單向閥101，氣體抽排裝置120與耗氧裝置130之間具有第二單向閥102。

本實施例中，第一單向閥101用於控制相應的呼吸氣體從第二減壓閥172向氣體抽排裝置120單向流動。第二單向閥102用於控制相應的呼吸氣體從氣體抽排裝置120向耗氧裝置130單向流動。

請繼續參考圖1，耗氧裝置130與氣體混合裝置160之間具有第三單向閥103，二氧化碳補充裝置140與氣體混合裝置160之間具有第四單向閥104，加溼裝置150與氣體混合裝置160之間具有第五單向閥105，加溼裝置150的氣體輸出端具有第六單向閥106。

本實施例中，通過第三單向閥103，控制呼吸氣體從耗氧裝置130向氣體混合裝置160單向流動。通過第四單向閥104，控制二氧化碳補充裝置140產生的二氧化碳向氣體混合裝置160單向流動。通過第五單向閥105，控制加溼裝置150補充的水汽向氣體混合裝置160單向流動，通過第六單向閥106，控制混合後的氣體從氣體混合裝置160單向輸出。

需要說明的是，圖1中雖未顯示，但本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置還包括溫度控制系統，溫度控制系統用於控制耗氧裝置130和氣體混合裝置160中至少其中一個裝置內部氣體的溫度。具體的，所述溫度控制系統可以僅用於控制耗氧裝置130內部氣體的溫度，也可以僅用於控制氣體混合裝置160內部氣體的溫度，還可以同時用於控制耗氧裝置130內部氣體的溫度和氣體混合裝置160內部氣體的溫度。上述對各裝置內部氣體溫度的控制通常是指對裝置內的氣體進行適當的加溫，從而使相應的氣體達到人體真實呼吸時相當的溫度。通過所述溫度控制系統，使上述各裝置內的氣體溫度控制在約37℃左右，從而更好地模擬人體呼吸過程中的氣體溫度。

需要說明的是，考慮到熱脹冷縮會對氣體抽排裝置120造成影響，從而會進一步影響到氣體抽排裝置120工作過程中受到的阻力大小，因此，通常不對氣體抽排裝置120內部氣體的溫度進行控制(即不對氣體抽排裝置120進行升溫處理)。

本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，還包括一種氣體抽排裝置120，請參考圖2，示出了氣體抽排裝置120的具體結構，氣體抽排裝置120包括氣缸121和電機122。氣缸121具有缸筒1211、活塞1212和連杆1213。

本實施例中，氣缸121是引導其內部活塞1212在其缸筒1211內進行直線往復運動的圓筒形機件。

本實施例中，缸筒1211具有氣體輸出端1215和氣體輸入端1214。氣體輸出端1215和氣體輸入端1214位於缸筒1211的同一端面中。並且，氣體輸入端1214連接至相應的氣源100(請參考圖1)，以保證氣缸121能夠從氣源100處抽入氣體，實現對人體吸氣過程的模擬。氣體輸出端1215連接至後續的其它裝置(例如耗氧裝置130)，並且一直導通至整個水下呼吸模擬裝置的輸出端，以便能夠通過向所述氣體輸出端排放氣體，而實現對人體呼氣過程的模擬。需要說明的是，其它實施例中，缸筒1211的同一端面中還可以包括有其它的氣體輸入端。

本實施例中，缸筒1211的內徑大小代表了氣缸121輸出力的大小。活塞1212要在缸筒1211內做平穩的往復滑動，缸筒1211內表面的表面粗糙度(Ra)應達到0.8μm。

活塞1212位於所述缸筒1211內。活塞1212是氣缸121中的抽取和排出氣體的關鍵元件，為防止活塞1212左右兩腔相互竄氣，活塞1212可以設有密封圈(未單獨顯示)。

連杆1213一端連接活塞1212。連杆1213是氣缸121中最重要的受力零件。通常可以使用高碳鋼，連杆1213表面可以經鍍硬鉻處理，或者連杆1213可以使用不鏽鋼，以防腐蝕，並提高活塞1212中密封圈的耐磨性。

電機122連接連杆1213的另一端。具體的，電機122具有機座1224，機座1224上具有滑軌1223。電機122通過螺杆1221和夾板1222固定連杆1213的另一端，並且夾板1222設置在滑軌1223上，以保證夾板1222能夠在滑軌1223上作往返運動。夾板1222的運動動力可以來源於電機122內部的電力控制系統。電機122能夠帶動所述連杆1213作單軸往返運動，從而使所述連杆1213能夠帶動所述活塞1212在所述缸筒1211內作單軸往返運動。

需要說明的是，其它實施例中，電機122也可以採用其它結構固定連杆1213的另一端，並且使連杆1213能夠作單軸往返運動。

本實施例中，當連杆1213向遠離氣體輸出端和氣體輸入端的方向運用時，會帶動活塞1212將呼吸氣體抽入缸筒1211內，完成對人體吸氣動作的模擬。當連杆1213向靠近氣體輸出端和氣體輸入端的方向運用時，會帶動活塞1212將呼吸氣體排出缸筒1211外，完成對人體呼氣動作的模擬。

本實施例中，所述氣缸121的排量大於等於人體的最大肺活量，從而保證氣體抽排裝置120能夠對各種不同程度的呼吸情況進行模擬。所述人體的最大肺活量可以是指正常成年人的最大肺活量，考慮到本實施例是運用於水下呼吸模擬裝置，因此，所述人體的最大肺活量可以是指潛水員的最大肺活量。

需要說明的是，圖中雖未顯示，但是氣體抽排裝置120還可以包括速度控制系統(速度控制系統可以為上述電力控制系統的一部分，並且可以有相應的控制平臺以供相應設定速度的輸入)。速度控制系統用於控制所述連杆1213在單軸往返運動中的運動速度。本實施例中，所述速度控制系統可以設置於所述電機122中，從而保證電機122在帶動連杆1213作單軸往返運動時，能夠實時地控制連杆1213運動速度，從而實時控制活塞1212的運動速度。

需要說明的是，圖中雖未顯示，但是氣體抽排裝置120還包括阻力監測系統。阻力監測系統(阻力監測系統同樣可以設置於相應的機座1224內部，並且可以有相應的顯示裝置或者數據輸出裝置將相應的阻力數據輸出)用於監測活塞1212在缸筒1211內運動時受到的阻力。阻力監測系統對活塞1212所受阻力的監測對於潛水呼吸器相應功能的測試具有重要的意義。

本實施例所提供的氣體抽排裝置結構簡單，並且通過各結構的相互配合，並且能夠用於人體吸氣和呼氣過程的全模擬。

本實施例還提供了圖2所示氣體抽排裝置120的使用方法，所述使用方法適用於上述氣體抽排裝置120，所述使用方法包括：採用電機122控制連杆1213作單軸往返運動，連杆1213帶動活塞1212在缸筒1211內往返運動。在活塞1212向遠離氣體輸出端1215和氣體輸入端1214的方向運用時，氣體輸入端1214打開，氣體輸出端1215關閉，氣缸121將相應的呼吸氣體從氣體輸入端1214抽入缸筒1211內，完成對人體吸氣動作的模擬。在活塞1212向靠近氣體輸出端1215和氣體輸入端1214的方向運用時，氣體輸入端1214關閉，氣體輸出端1215打開，氣缸121將缸筒1211內的呼吸氣體從氣體輸出端1215排出缸筒1211，完成對人體呼氣動作的模擬。

所述使用方法中，前面已經抽到，氣缸121的排量大於等於人體的最大肺活量，因此，可以通過控制活塞1212在缸筒1211內的行程，控制呼吸氣體被抽入缸筒1211內的體積。

本實施例中，通過速度控制系統控制活塞1212的速度。活塞1212的速度可以用於模擬人體的呼吸頻率和呼吸強度。通過所述速度控制系統，本實施例可以對不同呼吸強度和呼吸頻率進行模擬。

本實施例中，控制活塞1212在一次單向運動過程中分為兩個運動階段，其中，第一運動階段的運動速度大於第二運動階段的運動速度。由於人呼吸過程中，無論是吸氣還是呼氣，都是先快後慢(呼吸時所用的力氣先大後小)，因此，設置第一運動階段大於第二運動階段的運動速度，可以更加準確地模擬人體呼吸動作過程。

本實施例中，阻力監測系統監測活塞1212在運動過程中受到的阻力。前面已經提到，阻力監測系統對活塞1212所受阻力的監測對於潛水呼吸器相應功能的測試具有重要的意義。通過阻力監測系統監測活塞1212在運動過程中受到的阻力，可以採集到相應潛水呼吸器的呼吸阻力等各項指標，從而為潛水呼吸器的性能測試提供直接數據。

本實施例中，設置活塞1212以不同的速度往返運動，監測活塞1212每次往返運動過程中受到的阻力，從而可以採集到相應潛水呼吸器的在不同呼吸條件下，相應的呼吸阻力等各項指標，從而更加全面地了解相應潛水呼吸器的性能。

通過上述過程，本實施例所提供的使用方法實現了對人體吸氣和呼氣過程的全模擬，並且整個過程簡單且易於操作，同時所述使用方法可以實現對各種不同呼吸強度和呼吸頻率的模擬，從而為直接和全面地對相應潛水呼吸器進行測試提供了條件。

需要說明的是，為了保證氣缸121更好地工作，最好令氣缸121保持恆溫恆溼(溼度較小或者說乾燥)的狀態。

本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，還包括第一種耗氧裝置130，請參考圖3，耗氧裝置130包括多根耗氧管131和多根通氣管132。每根耗氧管131的氣體輸入端具有單向閥1311。單向閥1311用於控制相應的氣體從耗氧管131的氣體輸入端單向流入耗氧管131。每根耗氧管131的氣體輸出端具有氧氣監測裝置1312，氧氣監測裝置1312用於監測經過耗氧管131後的氣體，從氣體輸出端輸出是，是否仍然帶有氧氣。如果仍然帶有氧化，所述耗氧管131就無法對氧氣進行定量去除。

本實施例中，耗氧管131中具有液態耗氧劑或者固態耗氧劑。經過耗氧管131的氣體與耗氧管131內的液態耗氧劑或者固態耗氧劑充分接觸，氣體中的氧氣與液態耗氧劑或者固態耗氧劑發生化學反應而被完全消耗，並且，本實施例使用的液態耗氧劑或者固態耗氧劑與氧氣反應後，不產生其它氣體，以便於對氣體流量的定量控制。

本實施例中，每根通氣管132的氣體輸入端具有單向閥1321。通氣管132的氣體輸入端設置單向閥1321，同樣是為了保證相應的氣體從通氣管132中單向流動。

本實施例中，耗氧管131和通氣管132的個數相等，且個數等於5。其它實施例中，耗氧管131和通氣管132的個數相等，且個數大於5。通過控制各個耗氧管131和通氣管132對應單向閥(包括單向閥1311和單向閥1321)的打開和關閉，可以實現對氣體中氧氣消耗比例的定量控制。

本實施例所提供的耗氧裝置130組成結構簡單，並且，可以簡單地通過對不同單向閥開關狀態的控制，就能夠達到對相應呼吸氣體中，氧氣消耗比例的定量控制，從而簡化了氧氣消耗的模擬過程。

本實施例還提供了耗氧裝置130的使用方法，運用於上述耗氧裝置130。所述使用方法包括：打開至少一根耗氧管131氣體輸入端的單向閥1311，並令第一部分呼吸氣體流過被打開的耗氧管131，從而消耗第一部分呼吸氣體中的氧氣，完成人體對部分呼吸氣體進行氧氣消耗的模擬。打開至少一根通氣管132氣體輸入端的單向閥1321，並令第二部分呼吸氣體流過被打開的通氣管132，完成人體對部分呼吸氣體未進行氧氣消耗的模擬。

本實施例中，所述第一部分呼吸氣體是指流入整個耗氧裝置130的其中一部分呼吸氣體，這部分氣體被控制流經相應的耗氧管131，所述第二部分呼吸氣體是指流入整個耗氧裝置130的其中另一部分呼吸氣體，這部分氣體被控制流經相應的通氣管132，而所述第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的總和等於流經整個耗氧裝置130的全部呼吸氣體。

本實施例中，一根耗氧管131和一根通氣管132在相同時間內通過的呼吸氣體體積相等。從而方便對經過耗氧管131和通氣管132的氣體比例進行定量控制。

本實施例中，耗氧管131和通氣管132的個數相等，且個數大於等於5，通過控制耗氧管131的打開個數和通氣管132的打開個數，控制第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比。而控制第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比就能夠對全部呼吸氣體中，被消耗氧氣的量進行定量控制。

具體的，當耗氧管131和通氣管132的個數均為5時，如果同時打開一根耗氧管131和一根通氣管132，則第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比為1:1，此時，有一半呼吸氣體中的氧氣被完全消耗，因此，可知氧氣被消耗量為50％。當耗氧管131和通氣管132的個數均為5時，如果同時打開三根耗氧管131和一根通氣管132，則第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比為3:1，此時，有四分之三呼吸氣體中的氧氣被完全消耗，因此，可知氧氣被消耗量為75％。當耗氧管131和通氣管132的個數均為5時，如果同時打開一根耗氧管131和三根通氣管132，則第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比為1:3，此時，有四分之一呼吸氣體中的氧氣被完全消耗，因此，可知氧氣被消耗量為25％。

本實施例中，當氧氣監測裝置1312監測到相應的耗氧管131氣體輸出端輸出氣體含有氧氣時，更換相應的耗氧管131中的耗氧劑。從而保證能夠實時地對氧氣消耗量進行定量控制。

本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，還包括第二種耗氧裝置130，請參考圖4，耗氧裝置130包括耗氧池133和通氣管134。

本實施例中，耗氧池133的氣體輸入端具有流量控制閥1331，流量控制閥1331不僅保證相應的氣體從耗氧池133中單向流動，而且還能夠控制單位時間內，相應的氣體在耗氧池133中的流量(即控制相應氣體的流速)。

本實施例中，耗氧池133中具有液態耗氧劑或者固態耗氧劑。經過耗氧管的氣體與耗氧池133內的液態耗氧劑或者固態耗氧劑充分接觸，氣體中的氧氣與液態耗氧劑或者固態耗氧劑發生化學反應而被完全消耗，並且，本實施例使用的液態耗氧劑或者固態耗氧劑與氧氣反應後，不產生其它氣體，以便於對氣體流量的定量控制。

本實施例中，耗氧池133的氣體輸出端具有氧氣監測裝置1332，當氧氣監測裝置1332監測到耗氧池133氣體輸出端輸出氣體含有氧氣時，更換相應的耗氧池133中的耗氧劑。從而保證能夠實時地對氧氣消耗量進行定量控制。

本實施例中，通氣管134的氣體輸入端具有流量控制閥1341。流量控制閥1341不僅保證相應的氣體從通氣管134中單向流動，而且還能夠控制單位時間內，相應的氣體在通氣管134中的流量(即控制相應氣體的流速)。

本實施例中，在耗氧池133的氣體輸出端還具有單向閥1333，通過在耗氧池133的氣體輸出端設置單向閥1333，防止從通氣管134中輸出的氣體從耗氧池133的輸出端反方向進入耗氧池133中，從而防止從通氣管134中輸出的氣體對耗氧池133的正常使用造成不利影響。

本實施例還提供了對應於圖4所示耗氧裝置130的使用方法，所述使用方法包括：控制第一流量控制閥至少部分打開，並令第一部分呼吸氣體流過耗氧池133，從而消耗第一部分呼吸氣體中的氧氣，完成人體對部分呼吸氣體進行氧氣消耗的模擬。控制第二流量控制閥至少部分打開，並令第二部分呼吸氣體流過被打開的通氣管134，完成人體對部分呼吸氣體未進行氧氣消耗的模擬。

本實施例中，通過第一流量控制閥和第二流量控制閥，控制第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比。例如，可以通過第一流量控制閥和第二流量控制閥控制第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比為1:1、1:2、1:3、2:1或3:1等。

本實施例中，當氧氣監測裝置1332監測到耗氧池133氣體輸出端輸出氣體含有氧氣時，更換耗氧池133內的耗氧劑。

需要說明的是，除了圖2中提供的氣體抽排裝置120，本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置還可以採用其它氣體抽排裝置120模擬人體的吸氣和呼氣動作，除了圖3和圖4所示的耗氧裝置130，本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置還可以採用其它耗氧裝置130模擬人體對氧氣的消耗。

本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，採用氣體抽排裝置120用於將呼吸氣體從氣源100抽入，並用於將呼吸氣體排出，以模擬人體的吸氣和呼氣動作，再採用耗氧裝置130用於消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對氧氣的消耗，所述兩個裝置的配合能夠實現對潛水員真實潛水時的呼吸過程的模擬，因此，所述水下呼吸模擬裝置能夠用於對潛水呼吸器進行測試，從而不必通過潛水員真實潛水就能夠測試潛水呼吸器的各項性能，例如能夠測試潛水呼吸器的呼吸阻力。從而節約測試成本，並杜絕人員的安全隱患。同時，由於不必通過潛水員真實潛水就能夠測試潛水呼吸器，還能夠提高潛水呼吸器的測試便捷性能。

需要特別說明的是，上述水下呼吸模擬裝置可以與開式潛水呼吸器配合使用，可以與半封閉式潛水呼吸器配合使用，還可以與封閉式潛水呼吸器配合使用。其中，由於所述水下呼吸模擬裝置能夠與各種不同類型的潛水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模擬裝置可以用於測試不同類型潛水呼吸器的各種性能。

本發明實施例還提供一種水下呼吸模擬裝置的水下呼吸模擬方法，所述水下呼吸模擬方法適用於前述實施例所提供的水下呼吸模擬裝置，因此所述水下呼吸模擬裝置可以參考前述實施例相應內容。

所述水下呼吸模擬方法包括：將水下呼吸模擬裝置的總氣體輸入端(本實施例中，總氣體輸入端為氣體抽排裝置120的氣體輸入端)連接至氣源100，然後採用氣體抽排裝置120從氣源100將呼吸氣體抽入水下呼吸模擬裝置(圖1中氣源100與壓力艙110之間的箭頭代表呼吸氣體的抽入方向)，並將呼吸氣體從氣體抽排裝置120排向耗氧裝置130，以模擬人體的吸氣和呼氣動作。採用耗氧裝置130消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對氧氣的消耗。所述呼吸氣體在經過耗氧裝置130，被繼續排向氣體混合裝置160。與此同時，採用二氧化碳補充裝置140向氣體混合裝置160補充二氧化碳，以對已經經過耗氧裝置130的呼吸氣體補充二氧化碳，以模擬人體產生二氧化碳。與此同時，採用加溼裝置150向氣體混合裝置160補充水汽，以對已經經過耗氧裝置130的呼吸氣體增加溼度，以模擬人體呼出氣體的溼度。通過氣體混合裝置160將已經經過耗氧裝置130的呼吸氣體與補充的二氧化碳和水汽混合均勻。最後通過氣體混合裝置160的氣體輸出端，將混合後的呼吸氣體排出(圖1中位於氣體混合裝置160的氣體輸出端的箭頭代表呼吸氣體的排出方向)。

本實施例中，通過第一減壓閥171和第二減壓閥172降低呼吸氣體的氣壓，從而使呼吸氣體的氣壓在進入氣體抽排裝置120之前達到與壓力艙100內氣壓基本相等的程度。

本實施例中，通過在第二減壓閥172與氣體抽排裝置120之間設置第一單向閥101，控制呼吸氣體從第二減壓閥172向氣體抽排裝置120單向流動，通過在氣體抽排裝置120與耗氧裝置130之間設置第二單向閥102，控制呼吸氣體從氣體抽排裝置120向耗氧裝置130單向流動。

通過在耗氧裝置130與氣體混合裝置160之間設置第三單向閥103，控制呼吸氣體從耗氧裝置130向氣體混合裝置160單向流動。通過在二氧化碳補充裝置140與氣體混合裝置160之間設置第四單向閥104，控制二氧化碳補充裝置140產生的二氧化碳向氣體混合裝置160單向流動。通過在加溼裝置150與氣體混合裝置160之間設置第五單向閥105，控制加溼裝置150補充的水汽向氣體混合裝置160單向流動，通過在氣體混合裝置160的氣體輸出端設置第六單向閥106，控制混合後的氣體從氣體混合裝置160單向輸出。

本實施例中，當氣體抽排裝置120從氣源100抽入呼吸氣體時，第一單向閥101打開，第二單向閥102、第三單向閥103、第四單向閥104、第五單向閥105和第六單向閥106關閉，此時呼吸氣體被抽入氣體抽排裝置120中。當氣體抽排裝置120排出呼吸氣體，第一單向閥101關閉，第二單向閥102、第三單向閥103、第四單向閥104、第五單向閥105和第六單向閥106打開，此時呼吸氣體從氣體抽排裝置120向外排出，並先排向耗氧裝置130，在經過耗氧裝置130後，繼續排向氣體混合裝置160，與此同時，二氧化碳補充裝置140向氣體混合裝置160補充二氧化碳，加溼裝置150向氣體混合裝置160補充水汽，從而使氣體混合裝置160內部的氣體成分混合均勻，而原來位於氣體混合裝置160內部已經混合均勻的呼吸氣體在其它部分氣體輸入時，被排出氣體混合裝置160，並通過打開的第六單向閥106，向壓力艙110外排出。

經過上述各單向閥的聯動控制後，本實施例實現了整個人體呼吸過程中，吸氣和呼氣過程的模擬，並且所述吸氣和呼氣過程的模擬還包括對氧氣消耗過程和二氧化碳生成過程的模擬，同時還對呼出氣體的溼度水平進行了模擬。此外，本實施例還可以利用相應的溫度控制系統對呼吸系統的溫度進行調整，以模擬人體呼出氣體的溫度。

呼吸商是生物體在同一時間內，釋放二氧化碳與吸收氧氣的體積之比或摩爾數之比，即指呼吸作用所釋放的二氧化碳和吸收的氧氣的分子比。本實施例中，可以通過調整耗氧裝置130消耗氧氣的量(多少)與二氧化碳補充裝置140補充二氧化碳的量(多少)，使水下呼吸模擬裝置的模擬呼吸商控制為0.855～0.860，或者控制為0.860～0.875，或者控制為0.875～0.900，或者控制為0.900～0.910。在上述三種不同的呼吸商條件下，使用所述水下呼吸模擬裝置，從而分別模擬人體在輕度活動(呼吸商為0.855～0.860)、睡眠(呼吸商為0.860～0.875)、中度活動(呼吸商為0.875～0.900)和重度活動(呼吸商為0.900～0.910)過程中的呼吸情況，從而保證可以採用所述呼吸模擬方法對各種呼吸情況下對潛水呼吸器進行測試。

需要說明的是，圖1中未顯示，但是根據前述內容可知，本實施例所提供的水下呼吸模擬方法可以通過溫度控制系統，控制耗氧裝置130和氣體混合裝置160中，至少其中一個裝置內部氣體的溫度。

需要說明的是，其它實施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運用於沒有氣體混合裝置160的水下呼吸模擬裝置，此時，相應的不需要設置第三單向閥103及打開和關閉第三單向閥103的步驟。此時，二氧化碳補充裝置140和加溼裝置150分別補充的二氧化碳和水汽可以直接輸入至同一管路中進行混合。當然，如果增加氣體混合裝置160能夠使氣體混合後更加均勻，可以更好地模擬人體的呼吸。

需要說明的是，其它實施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運用於沒有二氧化碳補充裝置140的水下呼吸模擬裝置，此時，相應的不需要設置第四單向閥104及打開和關閉第四單向閥104的步驟。當然，如果增加二氧化碳補充裝置140，可以更好地模擬人體呼吸過程中呼出的氣體。

需要說明的是，其它實施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運用於沒有加溼裝置150的水下呼吸模擬裝置，此時，相應的不需要設置第五單向閥105及打開和關閉第五單向閥105的步驟。當然，如果增加加溼裝置150，可以更好地模擬人體呼吸過程中呼出氣體的溼度。

所述水下呼吸模擬方法可以控制壓力艙110內的壓強範圍為4MPa～5MPa。

本實施例所提供的水下呼吸模擬方法能夠利用所述水下呼吸模擬裝置，實現對潛水員真實潛水時相應呼吸過程的模擬，所述模擬過程簡單，從而節省測試時間，提高測試效率。

需要特別說明的是，上述水下呼吸模擬方法可以與開式潛水呼吸器配合使用，可以與半封閉式潛水呼吸器配合使用，還可以與封閉式潛水呼吸器配合使用。其中，由於所述呼吸模擬方法能夠與各種不同類型的潛水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模擬方法可以用於測試不同類型潛水呼吸器的各種性能。

本發明實施例還提供一種潛水呼吸器的呼吸阻力測試方法，包括步驟一至步驟四。

步驟一，提供水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器。所述水下呼吸模擬裝置如圖1所示，具體包括壓力艙110、氣體抽排裝置120和耗氧裝置130。氣體抽排裝置120和耗氧裝置130位於壓力艙110內。氣體抽排裝置120的氣體輸入端連接至氣源100，氣體抽排裝置120的氣體輸出端連接至耗氧裝置130的氣體輸入端。水下呼吸模擬裝置還包括位於壓力艙110內的二氧化碳補充裝置140，以及位於壓力艙110內的加溼裝置150，更多水下呼吸模擬裝置的內容可參考本說明書前述內容。

步驟二，將所述水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器裝配在一起。

本實施例中，所述水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器的裝配方式相當於人體穿戴潛水呼吸器後的方式，例如，潛水呼吸器的空氣咬嘴連接至所述水下呼吸模擬裝置中的氣體輸入端，具體所述氣體輸入端為氣體抽排裝置120的氣體輸入端，可參考圖1。換言之，本實施例中，氣體抽排裝置120的氣體輸入端連接至氣源100，而氣源100為所述潛水呼吸器的一部分。氣源100具體可以為所述潛水呼吸器中的氣瓶。

步驟三，對壓力艙110進行加壓，達到潛水呼吸器使用時的水下壓強環境。

本實施例中，對壓力艙110進行加壓，具體可以加壓至壓力艙110的壓強達到4MPa～5MPa，從而模擬出相應的潛水壓強環境。

步驟四，使用水下呼吸模擬裝置進行人體呼吸模擬，測試水下呼吸模擬裝置中，氣體抽排裝置120在抽排氣體過程中受到的阻力。

本實施例中，氣體抽排裝置120在抽排氣體過程中受到的阻力即為潛水呼吸器的呼吸阻力。

本實施例中，使用水下呼吸模擬裝置進行人體呼吸模擬包括：採用氣體抽排裝置120模擬人體對呼吸氣體的吸入和呼出。具體的模擬過程可以參考圖2對應的氣體抽排裝置120及其使用方法。

需要說明的是，正如前面所述，可以通過控制(圖2所示)氣體抽排裝置120中，活塞1212的運動速度，從而實現對不同呼吸強度和不同呼吸頻率的模擬，進而實現對不同呼吸強度和不同呼吸頻率條件下，對潛水呼吸器的呼吸阻力進行測試。也就是說，本實施例可以測試氣體抽排裝置120在不同工作條件下，氣體抽排裝置120在抽排氣體過程中受到的阻力，也就是說，可以模擬測試在人體不同呼吸情況下，潛水呼吸器的呼吸阻力。

本實施例中，使用水下呼吸模擬裝置進行人體呼吸模擬包括：採用耗氧裝置130模擬人體對呼吸氣體中氧氣的消耗。具體的模擬過程可以參考圖3和圖4對應的耗氧裝置130及其使用方法。

本實施例中，由於存在二氧化碳補充裝置140，因此，測試二氧化碳補充裝置140在進行二氧化碳補充前，氣體抽排裝置120在抽排氣體過程中受到的阻力，並測試二氧化碳補充裝置140在進行二氧化碳補充後，氣體抽排裝置120在抽排氣體過程中受到的阻力。其它實施例中，當不存在二氧化碳補充裝置140時，可以不考慮二氧化碳補充裝置140對相應阻力的影響。也就是說，本實施例可以測試耗氧裝置130和二氧化碳補充裝置140在不同工作條件下，氣體抽排裝置120在抽排氣體過程中受到的阻力。為了準確測試潛水呼吸器的呼吸阻力，可以反覆測試二氧化碳補充裝置140對所述阻力的影響，從而更加準確地測度所述阻力。

需要說明的是，正如前面所述，可以通過控制耗氧裝置130對呼吸氣體中氧氣消耗量的多少，以及控制二氧化碳補充裝置140對補充的二氧化碳的多少，實現對呼吸商的控制。因此，本實施例可以通過對上述兩個裝置的調整和控制，實現在不同呼吸商條件下，對潛水呼吸器的呼吸阻力進行測試。

本實施例中，由於存在加溼裝置150，因此，測試加溼裝置150在進行加溼前，氣體抽排裝置120在抽排氣體過程中受到的阻力，並測試加溼裝置150在進行加溼後，氣體抽排裝置120在抽排氣體過程中受到的阻力。其它實施例中，當不存在加溼裝置150時，可以不考慮加溼裝置150對相應阻力的影響。為了準確測試潛水呼吸器的呼吸阻力，可以反覆測試加溼裝置150對所述阻力的影響，從而更加準確地測度所述阻力。

本實施例採用上述測試方法能夠快速準確地對潛水呼吸器的呼吸阻力進行測試，並且杜絕了人員安全問題。

本發明又一實施例提供另一種水下呼吸模擬裝置。

請參考圖5，所述水下呼吸模擬裝置包括壓力艙210、耗氧裝置220、氣體抽排裝置230、二氧化碳補充裝置240、加溼裝置250和氣體混合裝置260。

本實施例中，壓力艙210可以是密閉的艙體，以便後續能夠通過通入氣體等方式升高壓力艙210內的壓強。但是，壓力艙210內可以有一些與外界連通的通氣管路，例如圖5中，氣體抽排裝置230與氣源200之間的通氣管路即從壓力艙210內穿過壓力艙210，到達艙外的氣源200。同樣的，氣體混合裝置260的氣體輸出端對應通氣管路從壓力艙210內穿過壓力艙210，到達艙外。

本實施例中，根據所要模擬的水下壓強環境，可以設置壓力艙210內的壓強範圍為4MPa～5MPa，從而達到對真實潛水壓強條件的模擬。

本實施例中，耗氧裝置220位於壓力艙210內，用於消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對氧氣的消耗。由於人體對所吸入的氣體也不是將其中的氧氣全部消耗，因此，所述耗氧裝置220通常也不完全消耗呼吸氣體中的氧氣，而是仍然有一部分氧氣保留在被所述水下呼吸模擬裝置排出的呼吸氣體中。

本實施例中，氣體抽排裝置230位於壓力艙210內，用於將呼吸氣體從氣源200抽入(本實施例中，呼吸氣體從氣源200抽入氣體抽排裝置230前，先經過耗氧裝置220)，並用於將呼吸氣體排出，以模擬人體的吸氣和呼氣動作。將呼吸氣體從氣源200抽入是指，氣體抽排裝置230將原本儲存在氣瓶(此時氣源200為儲存有呼吸氣體的氣瓶)內的呼吸氣體，通過氣體抽排裝置230的抽吸作用，抽入到整個所述水下呼吸模擬裝置內(這個過程包括將呼吸氣體抽入到氣體抽排裝置230內部)。將呼吸氣體排出是指，氣體抽排裝置230將經過整個所述水下呼吸模擬裝置處理後的氣體排出所述水下呼吸模擬裝置(這個過程包括將呼吸氣體從氣體抽排裝置230內部排出)，這個過程呼吸氣體的流動動力主要來源於氣體抽排裝置230將自身內部的呼吸氣體排出自身，從而使整個水下呼吸模擬裝置的氣體輸出端排出相應體積的呼吸氣體。

本實施例中，二氧化碳補充裝置240位於壓力艙210內，用於對已經經過耗氧裝置220的呼吸氣體補充二氧化碳，以模擬人體產生二氧化碳。

本實施例中，採用耗氧裝置220模擬人體消耗氧氣的過程，採用二氧化碳補充裝置240模擬人體產生二氧化碳，從而將兩個過程完全分開，便於對氧氣消耗和二氧化碳生成進行定量控制，並且在一定的條件下，還可以省略二氧化碳補充裝置240，從而簡化結構。也就是說，本實施例將人體對於消耗氧氣並形成二氧化碳的氣體交換過程，分開成兩個過程進行處理。

本實施例中，加溼裝置250位於壓力艙210內，用於對呼吸氣體加溼，以模擬人體呼出氣體的溼度。加溼裝置250可以是產生水汽的裝置，並且加溼裝置可以根據需要，將相應的呼吸氣體加溼至人體呼出氣體的溼度水平。

本實施例中，氣體混合裝置260位於壓力艙210內，用於將經過耗氧裝置220的呼吸氣體與補充的二氧化碳(二氧化碳由二氧化碳補充裝置240提供)和水汽(水汽由加溼裝置250提供)進行混合。

請繼續參考圖5，耗氧裝置220的氣體輸入端連接至氣源200，耗氧裝置220的氣體輸出端連接至氣體抽排裝置230的第一氣體輸入端(本實施例中，氣體抽排裝置230僅有一個氣體輸入端，即所述第一氣體輸入端)。

本實施例中，氣源200位於水下呼吸模擬裝置的壓力艙210外。氣源200可以為裝有液態空氣的氣瓶。氣瓶內氣體的壓強可以30MPa～40MPa。其它實施例中，氣源200也可以位於壓力艙210內。

請繼續參考圖5，氣體混合裝置260的第一氣體輸入端連接氣體抽排裝置230的氣體輸出端，氣體混合裝置260的第二氣體輸入端連接二氧化碳補充裝置240的氣體輸出端，氣體混合裝置260的第三氣體輸入端連接加溼裝置250的輸出端。

本實施例中，氣體混合裝置260具有三個氣體輸入端，並且分彆氣體抽排裝置230的氣體輸出端、二氧化碳補充裝置240的氣體輸出端和加溼裝置250的輸出端。其它實施例中，氣體混合裝置260也可以具有四個以上的氣體輸入端，只要保證將上述各輸出端連接至氣體混合裝置260的輸入端即可。其它實施例中，當未設置二氧化碳補充裝置240時，氣體混合裝置260可以相應去除對應於二氧化碳補充裝置240的氣體輸入端，因此，此時氣體混合裝置260可以只具有兩個氣體輸入端。

本實施例中，氣體混合裝置260內部可以具有氣體混合渦輪(未示出)，通過所述渦輪的旋轉，使輸入氣體混合裝置260內部的不同成分充分混合。

請繼續參考圖5，氣源200與耗氧裝置220之間具有第一減壓閥271和第二減壓閥272，第一減壓閥271和第二減壓閥272位於壓力艙210內，第二減壓閥272位於第一減壓閥271和氣體抽排裝置230之間。

本實施例中，通過第一減壓閥271和第二減壓閥272的減壓作用，能夠使氣源200中的呼吸氣體從30MPa～40MPa的壓強範圍降低至與壓力艙210內的環境壓強基本相等，也可以在經過第一減壓閥271和第二減壓閥272的減壓作用後，使呼吸氣體的壓強範圍降低至比壓力艙210內的環境壓強(此時環境壓強即為壓力艙200內的壓強)略大，例如比環境壓強大0kPa～500kPa左右。其中，第一減壓閥271可以將30MPa～40MPa的壓強降低至約10MPa左右。

本實施例將第一減壓閥271和第二減壓閥272設置在壓力艙210內，可以令第一減壓閥271和第二減壓閥272在更加接近真實潛水的壓強環境中工作，從而提高整個水下呼吸模擬裝置的模擬水平。

本實施例中，第一減壓閥271和第二減壓閥272屬於整個水下呼吸模擬裝置的一部分，但是，其它實施例中，水下呼吸模擬裝置也可以不包括第一減壓閥271和第二減壓閥272，而是將第一減壓閥271和第二減壓閥272作為對應潛水呼吸器的一部分。

請繼續參考圖5，第二減壓閥272與氣體抽排裝置230之間具有第一單向閥201，耗氧裝置220與氣體抽排裝置230之間具有第二單向閥202。

本實施例中，第一單向閥201用於控制相應的呼吸氣體從第二減壓閥272向耗氧裝置220單向流動。第二單向閥202用於控制相應的呼吸氣體從耗氧裝置220向氣體抽排裝置230單向流動。

請繼續參考圖5，氣體抽排裝置230與氣體混合裝置260之間具有第三單向閥203，二氧化碳補充裝置240與氣體混合裝置260之間具有第四單向閥204，加溼裝置250與氣體混合裝置260之間具有第五單向閥205，加溼裝置250的氣體輸出端具有第六單向閥206。

本實施例中，通過第三單向閥203，控制呼吸氣體從氣體抽排裝置230向氣體混合裝置260單向流動。通過第四單向閥204，控制二氧化碳補充裝置240產生的二氧化碳向氣體混合裝置260單向流動。通過第五單向閥205，控制加溼裝置250補充的水汽向氣體混合裝置260單向流動，通過第六單向閥206，控制混合後的氣體從氣體混合裝置260單向輸出。

需要說明的是，圖5中雖未顯示，但本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置還包括溫度控制系統，溫度控制系統用於控制氣體抽排裝置230和氣體混合裝置260中至少其中一個裝置內部氣體的溫度。具體的，所述溫度控制系統可以僅用於控制氣體抽排裝置230內部氣體的溫度，也可以僅用於控制氣體混合裝置260內部氣體的溫度，還可以同時用於控制氣體抽排裝置230內部氣體的溫度和氣體混合裝置260內部氣體的溫度。上述對各裝置內部氣體溫度的控制通常是指對裝置內的氣體進行適當的加溫，從而使相應的氣體達到人體真實呼吸時相當的溫度。通過所述溫度控制系統，使上述各裝置內的氣體溫度控制在約37℃左右，從而更好地模擬人體呼吸過程中的氣體溫度。

需要說明的是，考慮到熱脹冷縮會對氣體抽排裝置230造成影響，從而會進一步影響到氣體抽排裝置230工作過程中受到的阻力大小，因此，通常對氣體抽排裝置230內部氣體的溫度的控制為恆溫控制。

本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，氣體抽排裝置230的具體結構和相應的使用方法可以參考圖2及其對應實施例相應內容。本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，耗氧裝置220的具體結構和相應的使用方法可以參考圖3和圖4及其對應實施例相應內容。需要說明的是，除了圖2中提供的氣體抽排裝置，本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置還可以採用其它氣體抽排裝置模擬人體的吸氣和呼氣動作，除了圖3和圖4所示的耗氧裝置，本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置還可以採用其它耗氧裝置模擬人體對氧氣的消耗。

本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，採用氣體抽排裝置230用於將呼吸氣體從氣源200抽入，並且抽入後的氣體先經過耗氧裝置220，用於消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對氧氣的消耗，然後呼吸氣體被進一步從耗氧裝置220被抽入氣體抽排裝置230，並且後續又被氣體抽排裝置230排出其自身，以模擬人體的吸氣和呼氣動作。也就是說，本實施例採用所述兩個裝置的配合能夠實現對潛水員真實潛水時的呼吸過程的模擬，因此，所述水下呼吸模擬裝置能夠用於對潛水呼吸器進行測試，從而不必通過潛水員真實潛水就能夠測試潛水呼吸器的各項性能，例如能夠測試潛水呼吸器的呼吸阻力。從而節約測試成本，並杜絕人員的安全隱患。同時，由於不必通過潛水員真實潛水就能夠測試潛水呼吸器，還能夠提高潛水呼吸器的測試便捷性能。

需要特別說明的是，上述水下呼吸模擬裝置可以與開式潛水呼吸器配合使用，可以與半封閉式潛水呼吸器配合使用，還可以與封閉式潛水呼吸器配合使用。其中，由於所述水下呼吸模擬裝置能夠與各種不同類型的潛水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模擬裝置可以用於測試不同類型潛水呼吸器的各種性能。

本發明另一實施例還提供另一種水下呼吸模擬裝置的水下呼吸模擬方法，所述水下呼吸模擬方法適用於前述實施例所提供的水下呼吸模擬裝置，因此所述水下呼吸模擬裝置可以參考前述實施例相應內容。

所述水下呼吸模擬方法包括：將水下呼吸模擬裝置的總氣體輸入端(本實施例中，總氣體輸入端為耗氧裝置220的氣體輸入端)連接至氣源200，然後採用氣體抽排裝置230從氣源200將呼吸氣體抽入水下呼吸模擬裝置(圖5中氣源200與壓力艙210之間的箭頭代表呼吸氣體的抽入方向)，此時呼吸氣體首先進入耗氧裝置220，耗氧裝置220消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對氧氣的消耗。之後，呼吸氣體被繼續抽入氣體抽排裝置230。然後，所述呼吸氣體從氣體抽排裝置230排出，以模擬人體的吸氣和呼氣動作。所述呼吸氣體被氣體抽排裝置230排出後，被繼續排放進入氣體混合裝置260。與此同時，採用二氧化碳補充裝置240向氣體混合裝置260補充二氧化碳，從而對已經經過耗氧裝置220的呼吸氣體補充二氧化碳，以模擬人體產生二氧化碳。與此同時，採用加溼裝置250向氣體混合裝置260補充水汽，從而對已經經過耗氧裝置220的呼吸氣體增加溼度，以模擬人體呼出氣體的溼度。通過氣體混合裝置260將已經經過耗氧裝置220的呼吸氣體與補充的二氧化碳和水汽混合均勻。最後通過氣體混合裝置260的氣體輸出端，將混合後的呼吸氣體排出(圖5中位於氣體混合裝置260的氣體輸出端的箭頭代表呼吸氣體的排出方向)。

本實施例中，通過第一減壓閥271和第二減壓閥272降低呼吸氣體的氣壓，從而使呼吸氣體的氣壓在進入耗氧裝置220之前達到與壓力艙200內氣壓基本相等的程度。

本實施例中，通過在第二減壓閥272與耗氧裝置220之間設置第一單向閥201，控制呼吸氣體從第二減壓閥272向耗氧裝置220單向流動，通過在耗氧裝置220與氣體抽排裝置230之間設置第二單向閥202，控制呼吸氣體從耗氧裝置220向氣體抽排裝置230單向流動。

本實施例中，通過在氣體抽排裝置230與氣體混合裝置260之間設置第三單向閥203，控制呼吸氣體從氣體抽排裝置230向氣體混合裝置260單向流動。通過在二氧化碳補充裝置240與氣體混合裝置260之間設置第四單向閥204，控制二氧化碳補充裝置240產生的二氧化碳向氣體混合裝置260單向流動。通過在加溼裝置250與氣體混合裝置260之間設置第五單向閥205，控制加溼裝置250補充的水汽向氣體混合裝置260單向流動，通過在氣體混合裝置260的氣體輸出端設置第六單向閥206，控制混合後的氣體從氣體混合裝置260單向輸出。

本實施例中，當氣體抽排裝置230從氣源200抽入呼吸氣體時，第一單向閥201和第二單向閥202打開，第三單向閥203、第四單向閥204、第五單向閥205和第六單向閥206關閉，此時呼吸氣體先被抽入耗氧裝置220，在經過耗氧裝置220後，被繼續抽入氣體抽排裝置230中。當氣體抽排裝置230排出呼吸氣體，第一單向閥201和第二單向閥202關閉，第三單向閥203、第四單向閥204、第五單向閥205和第六單向閥206打開，此時呼吸氣體從氣體抽排裝置230向外排出，並排向氣體混合裝置260，與此同時，二氧化碳補充裝置240向氣體混合裝置260補充二氧化碳，加溼裝置250向氣體混合裝置260補充水汽，從而使氣體混合裝置260內部的氣體成分混合均勻，而原來位於氣體混合裝置260內部已經混合均勻的呼吸氣體在其它部分氣體輸入時，被排出氣體混合裝置260，並通過打開的第六單向閥206，向壓力艙210外排出。

經過上述各單向閥的聯動控制後，本實施例實現了整個人體呼吸過程中，吸氣和呼氣過程的模擬，並且所述吸氣和呼氣過程的模擬還包括對氧氣消耗過程和二氧化碳生成過程的模擬，同時還對呼出氣體的溼度水平進行了模擬。此外，本實施例還可以利用相應的溫度控制系統對呼吸系統的溫度進行調整，以模擬人體呼出氣體的溫度。

本實施例中，可以通過調整耗氧裝置220消耗氧氣的量(多少)與二氧化碳補充裝置240補充二氧化碳的量(多少)，使水下呼吸模擬裝置的模擬呼吸商控制為0.855～0.860，或者控制為0.860～0.875，或者控制為0.875～0.900，或者控制為0.900～0.910。在上述三種不同的呼吸商條件下，使用所述水下呼吸模擬裝置，從而分別模擬人體在輕度活動(呼吸商為0.855～0.860)、睡眠(呼吸商為0.860～0.875)、中度活動(呼吸商為0.875～0.900)和重度活動(呼吸商為0.900～0.910)過程中的呼吸情況，從而保證可以採用所述呼吸模擬方法對各種呼吸情況下對潛水呼吸器進行測試。

需要說明的是，圖5中未顯示，但是根據前述內容可知，本實施例所提供的水下呼吸模擬方法可以通過溫度控制系統，控制耗氧裝置220和氣體混合裝置260中，至少其中一個裝置內部氣體的溫度。

需要說明的是，其它實施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運用於沒有氣體混合裝置260的水下呼吸模擬裝置，此時，相應的不需要設置第三單向閥203及打開和關閉第三單向閥203的步驟。此時，二氧化碳補充裝置240和加溼裝置250分別補充的二氧化碳和水汽可以直接輸入至同一管路中進行混合。當然，如果增加氣體混合裝置260能夠使氣體混合後更加均勻，可以更好地模擬人體的呼吸。

需要說明的是，其它實施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運用於沒有二氧化碳補充裝置240的水下呼吸模擬裝置，此時，相應的不需要設置第四單向閥204及打開和關閉第四單向閥204的步驟。當然，如果增加二氧化碳補充裝置240，可以更好地模擬人體呼吸過程中呼出的氣體。

需要說明的是，其它實施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運用於沒有加溼裝置250的水下呼吸模擬裝置，此時，相應的不需要設置第五單向閥205及打開和關閉第五單向閥205的步驟。當然，如果增加加溼裝置250，可以更好地模擬人體呼吸過程中呼出氣體的溼度。

所述水下呼吸模擬方法可以控制壓力艙210內的壓強範圍為4MPa～5MPa。

本實施例所提供的水下呼吸模擬方法能夠利用所述水下呼吸模擬裝置，實現對潛水員真實潛水時相應呼吸過程的模擬，所述模擬過程簡單，從而節省測試時間，提高測試效率。

需要特別說明的是，上述水下呼吸模擬方法可以與開式潛水呼吸器配合使用，可以與半封閉式潛水呼吸器配合使用，還可以與封閉式潛水呼吸器配合使用。其中，由於所述呼吸模擬方法能夠與各種不同類型的潛水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模擬方法可以用於測試不同類型潛水呼吸器的各種性能。

本發明實施例還提供一種潛水呼吸器的呼吸阻力測試方法，包括步驟一至步驟四。

步驟一，提供水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器。所述水下呼吸模擬裝置如圖5所示，具體包括壓力艙210、耗氧裝置220和氣體抽排裝置230。耗氧裝置220和氣體抽排裝置230位於壓力艙210內。耗氧裝置220的氣體輸入端連接至氣源200，耗氧裝置220的氣體輸出端連接至氣體抽排裝置230的氣體輸入端。水下呼吸模擬裝置還包括位於壓力艙210內的二氧化碳補充裝置240，以及位於壓力艙210內的加溼裝置250，更多水下呼吸模擬裝置的內容可參考本說明書前述內容。

步驟二，將所述水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器裝配在一起。

本實施例中，所述水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器的裝配方式相當於人體穿戴潛水呼吸器後的方式，例如，潛水呼吸器的空氣咬嘴連接至所述水下呼吸模擬裝置中的氣體輸入端，具體所述氣體輸入端為耗氧裝置220的氣體輸入端，可參考圖5。換言之，本實施例中，耗氧裝置220的氣體輸入端連接至氣源200，而氣源200為所述潛水呼吸器的一部分。氣源200具體可以為所述潛水呼吸器中的氣瓶。

步驟三，對壓力艙210進行加壓，達到潛水呼吸器使用時的水下壓強環境。

本實施例中，對壓力艙210進行加壓，具體可以加壓至壓力艙210的壓強達到4MPa～5MPa，從而模擬出相應的潛水壓強環境。

步驟四，使用水下呼吸模擬裝置進行人體呼吸模擬，測試水下呼吸模擬裝置中，氣體抽排裝置230在抽排氣體過程中受到的阻力。

本實施例中，氣體抽排裝置120在抽排氣體過程中受到的阻力即為潛水呼吸器的呼吸阻力。

本實施例中，使用水下呼吸模擬裝置進行人體呼吸模擬包括：採用氣體抽排裝置230模擬人體對呼吸氣體的吸入和呼出。具體的模擬過程可以參考圖2對應的氣體抽排裝置230及其使用方法。

需要說明的是，正如前面所述，可以通過控制(圖2所示)氣體抽排裝置230中，活塞1212的運動速度，從而實現對不同呼吸強度和不同呼吸頻率的模擬，進而實現對不同呼吸強度和不同呼吸頻率條件下，對潛水呼吸器的呼吸阻力進行測試。也就是說，本實施例可以測試氣體抽排裝置230在不同工作條件下，氣體抽排裝置230在抽排氣體過程中受到的阻力，也就是說，可以模擬測試在人體不同呼吸情況下，潛水呼吸器的呼吸阻力。

本實施例中，使用水下呼吸模擬裝置進行人體呼吸模擬包括：採用耗氧裝置220模擬人體對呼吸氣體中氧氣的消耗。具體的模擬過程可以參考圖3和圖4對應的耗氧裝置220及其使用方法。

本實施例中，由於存在二氧化碳補充裝置240，因此，測試二氧化碳補充裝置240在進行二氧化碳補充前，氣體抽排裝置230在抽排氣體過程中受到的阻力，並測試二氧化碳補充裝置240在進行二氧化碳補充後，氣體抽排裝置230在抽排氣體過程中受到的阻力。為了準確測試潛水呼吸器的呼吸阻力，可以反覆測試二氧化碳補充裝置240對所述阻力的影響，從而更加準確地測度所述阻力。

其它實施例中，當不存在二氧化碳補充裝置240時，可以不考慮二氧化碳補充裝置240對相應阻力的影響。也就是說，本實施例可以測試耗氧裝置220和二氧化碳補充裝置240在不同工作條件下，氣體抽排裝置230在抽排氣體過程中受到的阻力。

需要說明的是，正如前面所述，可以通過控制耗氧裝置220對呼吸氣體中氧氣消耗量的多少，以及控制二氧化碳補充裝置240對補充的二氧化碳的多少，實現對呼吸商的控制。因此，本實施例可以通過對上述兩個裝置的調整和控制，實現在不同呼吸商條件下，對潛水呼吸器的呼吸阻力進行測試。

本實施例中，由於存在加溼裝置250，因此，測試加溼裝置250在進行加溼前，氣體抽排裝置230在抽排氣體過程中受到的阻力，並測試加溼裝置250在進行加溼後，氣體抽排裝置230在抽排氣體過程中受到的阻力。其它實施例中，當不存在加溼裝置250時，可以不考慮加溼裝置250對相應阻力的影響。為了準確測試潛水呼吸器的呼吸阻力，可以反覆測試加溼裝置250對所述阻力的影響，從而更加準確地測度所述阻力。

本實施例採用上述測試方法能夠快速準確地對潛水呼吸器的呼吸阻力進行測試，並且杜絕了人員安全問題。

本發明另一實施例提供另一種水下呼吸模擬裝置。

請參考圖6，所述水下呼吸模擬裝置包括壓力艙310、耗氧裝置320、氣體抽排裝置330、二氧化碳補充裝置340、加溼裝置350和氣體混合裝置360。

本實施例中，壓力艙310可以是密閉的艙體，以便後續能夠通過通入氣體等方式升高壓力艙310內的壓強。

本實施例中，壓力艙310可以設置有可以打開和關閉的艙門，從而將上述各裝置全部設置在壓力艙310內。並且，本實施例中，將氣源3000也設置在壓力艙310內，並且將具有氣源3000的整個潛水呼吸器也設置在壓力艙310內，從而使整個潛水呼吸器處於壓力艙310內的氣壓環境，這種設置有利於更加準確地模擬潛水呼吸器在使用時所受到的壓強環境，並且由於潛水呼吸器與所述水下呼吸模擬裝置完全處於相同的壓強環境，因此，能夠使它們一起處於更加接近真實潛水的壓強環境。

需要說明的是，其它實施例中，也可以將潛水呼吸器(包括潛水呼吸器所包含的氣源)設置在壓力艙外，然後單獨將潛水呼吸器設置在相應的氣壓環境中，所述壓強環境儘量設置與壓力艙內的壓強環境相同。

本實施例中，根據所要模擬的水下壓強環境，可以設置壓力艙310內的壓強範圍為4MPa～5MPa，從而達到對真實潛水壓強條件的模擬。

本實施例中，耗氧裝置320位於壓力艙310內，用於消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對氧氣的消耗。由於人體對所吸入的氣體也不是將其中的氧氣全部消耗，因此，所述耗氧裝置320通常也不完全消耗呼吸氣體中的氧氣，而是仍然有一部分氧氣保留在被所述水下呼吸模擬裝置排出的呼吸氣體中。

本實施例中，氣體抽排裝置330位於壓力艙310內，用於將呼吸氣體從氣源3000抽入(本實施例中，呼吸氣體從氣源3000抽入氣體抽排裝置330前，先經過耗氧裝置320)，並用於將呼吸氣體排出，以模擬人體的吸氣和呼氣動作。將呼吸氣體從氣源3000抽入是指，氣體抽排裝置330將原本儲存在氣瓶(此時氣源3000為儲存有呼吸氣體的氣瓶)內的呼吸氣體，通過氣體抽排裝置330的抽吸作用，抽入到整個所述水下呼吸模擬裝置內(這個過程包括將呼吸氣體抽入到氣體抽排裝置330內部)。將呼吸氣體排出是指，氣體抽排裝置330將經過整個所述水下呼吸模擬裝置處理後的氣體排出所述水下呼吸模擬裝置(這個過程包括將呼吸氣體從氣體抽排裝置330內部排出)，這個過程呼吸氣體的流動動力主要來源於氣體抽排裝置330將自身內部的呼吸氣體排出自身，從而使整個水下呼吸模擬裝置的氣體輸出端排出相應體積的呼吸氣體。

本實施例中，二氧化碳補充裝置340位於壓力艙310內，用於對已經經過耗氧裝置320的呼吸氣體補充二氧化碳，以模擬人體產生二氧化碳。

本實施例中，採用耗氧裝置320模擬人體消耗氧氣的過程，採用二氧化碳補充裝置340模擬人體產生二氧化碳，從而將兩個過程完全分開，便於對氧氣消耗和二氧化碳生成進行定量控制，並且在一定的條件下，還可以省略二氧化碳補充裝置340，從而簡化結構。也就是說，本實施例將人體對於消耗氧氣並形成二氧化碳的氣體交換過程，分開成兩個過程進行處理。

本實施例中，加溼裝置350位於壓力艙310內，用於對呼吸氣體加溼，以模擬人體呼出氣體的溼度。加溼裝置350可以是產生水汽的裝置，並且加溼裝置可以根據需要，將相應的呼吸氣體加溼至人體呼出氣體的溼度水平。

本實施例中，氣體混合裝置360位於壓力艙310內，用於將經過耗氧裝置320的呼吸氣體與補充的二氧化碳(二氧化碳由二氧化碳補充裝置340提供)和水汽(水汽由加溼裝置350提供)進行混合。

請繼續參考圖6，耗氧裝置320的氣體輸入端連接至氣源3000，耗氧裝置320的氣體輸出端連接至氣體抽排裝置330的第一氣體輸入端。

本實施例中，氣源3000也可以位於壓力艙310內。氣源3000可以為裝有液態空氣的氣瓶。氣瓶內氣體的壓強可以30MPa～40MPa。其它實施例中，氣源3000也可以位於壓力艙310外。

請繼續參考圖6，氣體抽排裝置330的第二氣體輸入端連接二氧化碳補充裝置340的氣體輸出端，二氧化碳補充裝置340補充的二氧化碳直接補充至氣體抽排裝置330中。

本實施例中，二氧化碳補充裝置340可以在氣體抽排裝置330進行抽氣的過程中，將二氧化碳補充至氣體抽排裝置330內，也可以在氣體抽排裝置330進行排氣的過程中，將二氧化碳補充至氣體抽排裝置330內，並被所述排氣過程中，一同排出氣體抽排裝置330。

請繼續參考圖6，氣體混合裝置360的第一氣體輸入端連接氣體抽排裝置330的氣體輸出端，氣體混合裝置360的第二氣體輸入端連接加溼裝置350的輸出端。

本實施例中，氣體混合裝置360具有兩個氣體輸入端，並且氣體混合裝置360的第一氣體輸入端與氣體抽排裝置330的氣體輸出端連接，氣體混合裝置360的第二氣體輸入端與加溼裝置350的輸出端連接。其它實施例中，氣體混合裝置360也可以具有三個以上的氣體輸入端，只要保證將上述各輸出端連接至氣體混合裝置360的輸入端即可。

本實施例中，氣體混合裝置360內部可以具有氣體混合渦輪(未示出)，通過所述渦輪的旋轉，使輸入氣體混合裝置360內部的不同成分充分混合。

請繼續參考圖6，氣源3000與耗氧裝置320之間具有第一減壓閥371和第二減壓閥372，第一減壓閥371和第二減壓閥372位於壓力艙310內，第二減壓閥372位於第一減壓閥371和氣體抽排裝置330之間。

本實施例中，通過第一減壓閥371和第二減壓閥372的減壓作用，能夠使氣源3000中的呼吸氣體從30MPa～40MPa的壓強範圍降低至與壓力艙310內的環境壓強基本相等，也可以在經過第一減壓閥371和第二減壓閥372的減壓作用後，使呼吸氣體的壓強範圍降低至比壓力艙310內的環境壓強(此時環境壓強即為壓力艙300內的壓強)略大，例如比環境壓強大0kPa～500kPa左右。其中，第一減壓閥371可以將30MPa～40MPa的壓強降低至約10MPa左右。

本實施例將第一減壓閥371和第二減壓閥372設置在壓力艙310內，可以令第一減壓閥371和第二減壓閥372在更加接近真實潛水的壓強環境中工作，從而提高整個水下呼吸模擬裝置的模擬水平。

本實施例中，第一減壓閥371和第二減壓閥372屬於整個水下呼吸模擬裝置的一部分，但是，其它實施例中，水下呼吸模擬裝置也可以不包括第一減壓閥371和第二減壓閥372，而是將第一減壓閥371和第二減壓閥372作為對應潛水呼吸器的一部分。

請繼續參考圖6，第二減壓閥372與氣體抽排裝置330之間具有第一單向閥301，耗氧裝置320與氣體抽排裝置330之間具有第二單向閥302。

本實施例中，第一單向閥301用於控制相應的呼吸氣體從第二減壓閥372向耗氧裝置320單向流動。第二單向閥302用於控制相應的呼吸氣體從耗氧裝置320向氣體抽排裝置330單向流動。

請繼續參考圖6，二氧化碳補充裝置340與氣體抽排裝置330之間具有第三單向閥303，氣體抽排裝置330與氣體混合裝置360之間具有第四單向閥304，加溼裝置350與氣體混合裝置360之間具有第五單向閥305，加溼裝置350的氣體輸出端具有第六單向閥306。

本實施例中，通過第三單向閥303，控制呼吸氣體從二氧化碳補充裝置340向氣體抽排裝置330單向流動。通過第四單向閥304，控制氣體抽排裝置330內的呼吸氣體向氣體混合裝置360單向流動。通過第五單向閥305，控制加溼裝置350補充的水汽向氣體混合裝置360單向流動，通過第六單向閥306，控制混合後的氣體從氣體混合裝置360單向輸出。

需要說明的是，圖6中雖未顯示，但本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置還包括溫度控制系統，溫度控制系統用於控制氣體抽排裝置330和氣體混合裝置360中至少其中一個裝置內部氣體的溫度。具體的，所述溫度控制系統可以僅用於控制氣體抽排裝置330內部氣體的溫度，也可以僅用於控制氣體混合裝置360內部氣體的溫度，還可以同時用於控制氣體抽排裝置330內部氣體的溫度和氣體混合裝置360內部氣體的溫度。上述對各裝置內部氣體溫度的控制通常是指對裝置內的氣體進行適當的加溫，從而使相應的氣體達到人體真實呼吸時相當的溫度。通過所述溫度控制系統，使上述各裝置內的氣體溫度控制在約37℃左右，從而更好地模擬人體呼吸過程中的氣體溫度。

需要說明的是，考慮到熱脹冷縮會對氣體抽排裝置330造成影響，從而會進一步影響到氣體抽排裝置330工作過程中受到的阻力大小，因此，通常對氣體抽排裝置330內部氣體的溫度的控制為恆溫控制。

本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，氣體抽排裝置330的具體結構和相應的使用方法可以參考圖2及其對應實施例相應內容。本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，耗氧裝置320的具體結構和相應的使用方法可以參考圖3和圖4及其對應實施例相應內容。需要說明的是，除了圖2中提供的氣體抽排裝置，本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置還可以採用其它氣體抽排裝置模擬人體的吸氣和呼氣動作，除了圖3和圖4所示的耗氧裝置，本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置還可以採用其它耗氧裝置模擬人體對氧氣的消耗。

本實施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，採用氣體抽排裝置330用於將呼吸氣體從氣源3000抽入，並且抽入後的氣體先經過耗氧裝置320，用於消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對氧氣的消耗，然後呼吸氣體被進一步從耗氧裝置320被抽入氣體抽排裝置330，並且後續又被氣體抽排裝置330排出其自身，以模擬人體的吸氣和呼氣動作。也就是說，本實施例採用所述兩個裝置的配合能夠實現對潛水員真實潛水時的呼吸過程的模擬，因此，所述水下呼吸模擬裝置能夠用於對潛水呼吸器進行測試，從而不必通過潛水員真實潛水就能夠測試潛水呼吸器的各項性能，例如能夠測試潛水呼吸器的呼吸阻力。從而節約測試成本，並杜絕人員的安全隱患。同時，由於不必通過潛水員真實潛水就能夠測試潛水呼吸器，還能夠提高潛水呼吸器的測試便捷性能。

需要特別說明的是，上述水下呼吸模擬裝置可以與開式潛水呼吸器配合使用，可以與半封閉式潛水呼吸器配合使用，還可以與封閉式潛水呼吸器配合使用。其中，由於所述水下呼吸模擬裝置能夠與各種不同類型的潛水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模擬裝置可以用於測試不同類型潛水呼吸器的各種性能。

本發明另一實施例還提供另一種水下呼吸模擬裝置的水下呼吸模擬方法，所述水下呼吸模擬方法適用於前述實施例所提供的水下呼吸模擬裝置，因此所述水下呼吸模擬裝置可以參考前述實施例相應內容。

所述水下呼吸模擬方法包括：將水下呼吸模擬裝置的總氣體輸入端連接至氣源3000，然後採用氣體抽排裝置330從氣源3000將呼吸氣體抽入水下呼吸模擬裝置(圖6中氣源3000與壓力艙310之間的箭頭代表呼吸氣體的抽入方向)，此時呼吸氣體首先進入耗氧裝置320，耗氧裝置320消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對氧氣的消耗，之後，呼吸氣體被繼續抽入氣體抽排裝置330，然後從氣體抽排裝置330排出，以模擬人體的吸氣和呼氣動作。與此同時，採用二氧化碳補充裝置340向氣體抽排裝置330內補充二氧化碳，以模擬人體產生二氧化碳。所述呼吸氣體被氣體抽排裝置330排出後，繼續被排放進入氣體混合裝置360。與此同時，採用加溼裝置350對已經經過耗氧裝置320的呼吸氣體增加溼度，以模擬人體呼出氣體的溼度，加溼裝置350補充的水汽直接補充至氣體混合裝置360。之後，通過氣體混合裝置360將已經經過耗氧裝置320的呼吸氣體與補充的水汽混合均勻。最後通過氣體混合裝置360的氣體輸出端，將混合後的呼吸氣體排出(圖6中位於氣體混合裝置360的氣體輸出端的箭頭代表呼吸氣體的排出方向)。

本實施例中，通過第一減壓閥371和第二減壓閥372降低呼吸氣體的氣壓，從而使呼吸氣體的氣壓在進入耗氧裝置320之前達到與壓力艙300內氣壓基本相等的程度。

本實施例中，通過在第二減壓閥372與耗氧裝置320之間設置第一單向閥301，控制呼吸氣體從第二減壓閥372向耗氧裝置320單向流動，通過在耗氧裝置320與氣體抽排裝置330之間設置第二單向閥302，控制呼吸氣體從耗氧裝置320向氣體抽排裝置330單向流動。

本實施例中，通過在二氧化碳補充裝置340與氣體抽排裝置330之間設置第三單向閥303，控制所補充的二氧化碳從二氧化碳補充裝置340向氣體抽排裝置330單向流動。通過在氣體抽排裝置330與氣體混合裝置360之間設置第四單向閥304，相應的所述呼吸氣體從氣體抽排裝置330向氣體混合裝置360單向流動。通過在加溼裝置350與氣體混合裝置360之間設置第五單向閥305，控制加溼裝置350補充的水汽向氣體混合裝置360單向流動，通過在氣體混合裝置360的氣體輸出端設置第六單向閥306，控制混合後的氣體從氣體混合裝置360單向輸出。

本實施例中，當氣體抽排裝置330從氣源3000抽入呼吸氣體時，第一單向閥301、第二單向閥302和第三單向閥303打開，第四單向閥304、第五單向閥305和第六單向閥306關閉，此時呼吸氣體先被抽入耗氧裝置320，在經過耗氧裝置320後，被繼續抽入氣體抽排裝置330中，同時所補充的二氧化碳也通過第三單向閥303進入氣體抽排裝置330中。當氣體抽排裝置330排出呼吸氣體，第一單向閥301、第二單向閥302和第三單向閥303關閉，第四單向閥304、第五單向閥305和第六單向閥306打開，此時呼吸氣體從氣體抽排裝置330向外排出，並排向氣體混合裝置360，與此同時，加溼裝置350向氣體混合裝置360補充水汽，從而使氣體混合裝置360內部的氣體成分混合均勻，而原來位於氣體混合裝置360內部已經混合均勻的呼吸氣體在其它部分氣體輸入時，被排出氣體混合裝置360，並通過打開的第六單向閥306，向壓力艙310外排出。

在其它實施例中，具體的各單向閥打開和關閉也可以採用另一種方式進行：當氣體抽排裝置從氣源抽入呼吸氣體時，第一單向閥和第二單向閥打開，第三單向閥、第四單向閥、第五單向閥和第六單向閥關閉，此時呼吸氣體先被抽入耗氧裝置，在經過耗氧裝置後，被繼續抽入氣體抽排裝置中。當氣體抽排裝置排出呼吸氣體，第一單向閥和第二單向閥、第三單向閥、第四單向閥、第五單向閥和第六單向閥打開，此時呼吸氣體從氣體抽排裝置向外排出，並排向氣體混合裝置。與此同時，所補充的二氧化碳也通過第三單向閥進入氣體抽排裝置中，並且隨同其它呼吸氣體從氣體抽排裝置向外排出。與此同時，加溼裝置向氣體混合裝置補充水汽，從而使氣體混合裝置內部的氣體成分混合均勻，而原來位於氣體混合裝置內部已經混合均勻的呼吸氣體在其它部分氣體輸入時，被排出氣體混合裝置，並通過打開的第六單向閥，向壓力艙外排出。

經過上述各單向閥的聯動控制後，本實施例實現了整個人體呼吸過程中，吸氣和呼氣過程的模擬，並且所述吸氣和呼氣過程的模擬還包括對氧氣消耗過程和二氧化碳生成過程的模擬，同時還對呼出氣體的溼度水平進行了模擬。此外，本實施例還可以利用相應的溫度控制系統對呼吸系統的溫度進行調整，以模擬人體呼出氣體的溫度。

本實施例中，可以通過調整耗氧裝置320消耗氧氣的量(多少)與二氧化碳補充裝置340補充二氧化碳的量(多少)，使水下呼吸模擬裝置的模擬呼吸商控制為0.855～0.860，或者控制為0.860～0.875，或者控制為0.875～0.900，或者控制為0.900～0.910。在上述三種不同的呼吸商條件下，使用所述水下呼吸模擬裝置，從而分別模擬人體在輕度活動(呼吸商為0.855～0.860)、睡眠(呼吸商為0.860～0.875)、中度活動(呼吸商為0.875～0.900)和重度活動(呼吸商為0.900～0.910)過程中的呼吸情況，從而保證可以採用所述呼吸模擬方法對各種呼吸情況下對潛水呼吸器進行測試。

需要說明的是，圖6中未顯示，但是根據前述內容可知，本實施例所提供的水下呼吸模擬方法可以通過溫度控制系統，控制耗氧裝置320和氣體混合裝置360中，至少其中一個裝置內部氣體的溫度。

需要說明的是，其它實施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運用於沒有氣體混合裝置360的水下呼吸模擬裝置，此時，相應的不需要設置第四單向閥304及打開和關閉第四單向閥304的步驟。此時，加溼裝置350補充的水汽可以直接輸入至同一管路中進行混合。當然，如果增加氣體混合裝置360能夠使氣體混合後更加均勻，可以更好地模擬人體的呼吸。

需要說明的是，其它實施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運用於沒有二氧化碳補充裝置340的水下呼吸模擬裝置，此時，相應的不需要設置第三單向閥303及打開和關閉第三單向閥303的步驟。當然，如果增加二氧化碳補充裝置340，可以更好地模擬人體呼吸過程中呼出的氣體。

需要說明的是，其它實施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運用於沒有加溼裝置350的水下呼吸模擬裝置，此時，相應的不需要設置第五單向閥305及打開和關閉第五單向閥305的步驟。當然，如果增加加溼裝置350，可以更好地模擬人體呼吸過程中呼出氣體的溼度。

所述水下呼吸模擬方法可以控制壓力艙310內的壓強範圍為4MPa～5MPa。

本實施例所提供的水下呼吸模擬方法能夠利用所述水下呼吸模擬裝置，實現對潛水員真實潛水時相應呼吸過程的模擬，所述模擬過程簡單，從而節省測試時間，提高測試效率。

需要特別說明的是，上述水下呼吸模擬方法可以與開式潛水呼吸器配合使用，可以與半封閉式潛水呼吸器配合使用，還可以與封閉式潛水呼吸器配合使用。其中，由於所述呼吸模擬方法能夠與各種不同類型的潛水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模擬方法可以用於測試不同類型潛水呼吸器的各種性能。

本發明實施例還提供一種潛水呼吸器的呼吸阻力測試方法，包括步驟一至步驟四。

步驟一，提供水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器。所述水下呼吸模擬裝置如圖6所示，具體包括壓力艙310、耗氧裝置320和氣體抽排裝置330。耗氧裝置320和氣體抽排裝置330位於壓力艙310內。耗氧裝置320的氣體輸入端連接至氣源3000，耗氧裝置320的氣體輸出端連接至氣體抽排裝置330的氣體輸入端。水下呼吸模擬裝置還包括位於壓力艙310內的二氧化碳補充裝置340，以及位於壓力艙310內的加溼裝置350，更多水下呼吸模擬裝置的內容可參考本說明書前述內容。

步驟二，將所述水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器裝配在一起。

本實施例中，所述水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器的裝配方式相當於人體穿戴潛水呼吸器後的方式，例如，潛水呼吸器的空氣咬嘴連接至所述水下呼吸模擬裝置中的氣體輸入端，具體所述氣體輸入端為耗氧裝置320的氣體輸入端，可參考圖6。換言之，本實施例中，耗氧裝置320的氣體輸入端連接至氣源3000，而氣源3000為所述潛水呼吸器的一部分。氣源3000具體可以為所述潛水呼吸器中的氣瓶。並且，本實施例中，所述潛水呼吸器也位於壓力艙310。

步驟三，對壓力艙310進行加壓，達到潛水呼吸器使用時的水下壓強環境。此時，所述潛水呼吸器也處於與所述水下呼吸模擬裝置相同的水下壓強環境。

本實施例中，對壓力艙310進行加壓，具體可以加壓至壓力艙310的壓強達到4MPa～5MPa，從而模擬出相應的潛水壓強環境。

步驟四，使用水下呼吸模擬裝置進行人體呼吸模擬，測試水下呼吸模擬裝置中，氣體抽排裝置330在抽排氣體過程中受到的阻力。

本實施例中，氣體抽排裝置120在抽排氣體過程中受到的阻力即為潛水呼吸器的呼吸阻力。

本實施例中，使用水下呼吸模擬裝置進行人體呼吸模擬包括：採用氣體抽排裝置330模擬人體對呼吸氣體的吸入和呼出。具體的模擬過程可以參考圖2對應的氣體抽排裝置330及其使用方法。

需要說明的是，正如前面所述，可以通過控制(圖2所示)氣體抽排裝置330中，活塞1212的運動速度，從而實現對不同呼吸強度和不同呼吸頻率的模擬，進而實現對不同呼吸強度和不同呼吸頻率條件下，對潛水呼吸器的呼吸阻力進行測試。也就是說，本實施例可以測試氣體抽排裝置330在不同工作條件下，氣體抽排裝置330在抽排氣體過程中受到的阻力，也就是說，可以模擬測試在人體不同呼吸情況下，潛水呼吸器的呼吸阻力。

本實施例中，使用水下呼吸模擬裝置進行人體呼吸模擬包括：採用耗氧裝置320模擬人體對呼吸氣體中氧氣的消耗。具體的模擬過程可以參考圖3和圖4對應的耗氧裝置320及其使用方法。

本實施例中，由於存在二氧化碳補充裝置340，因此，測試二氧化碳補充裝置340在進行二氧化碳補充前，氣體抽排裝置330在抽排氣體過程中受到的阻力，並測試二氧化碳補充裝置340在進行二氧化碳補充後，氣體抽排裝置330在抽排氣體過程中受到的阻力。為了準確測試潛水呼吸器的呼吸阻力，可以反覆測試二氧化碳補充裝置340對所述阻力的影響，從而更加準確地測度所述阻力。

其它實施例中，當不存在二氧化碳補充裝置340時，可以不考慮二氧化碳補充裝置340對相應阻力的影響。也就是說，本實施例可以測試耗氧裝置320和二氧化碳補充裝置340在不同工作條件下，氣體抽排裝置330在抽排氣體過程中受到的阻力。

需要說明的是，正如前面所述，可以通過控制耗氧裝置320對呼吸氣體中氧氣消耗量的多少，以及控制二氧化碳補充裝置340對補充的二氧化碳的多少，實現對呼吸商的控制。因此，本實施例可以通過對上述兩個裝置的調整和控制，實現在不同呼吸商條件下，對潛水呼吸器的呼吸阻力進行測試。

本實施例中，由於存在加溼裝置350，因此，測試加溼裝置350在進行加溼前，氣體抽排裝置330在抽排氣體過程中受到的阻力，並測試加溼裝置350在進行加溼後，氣體抽排裝置330在抽排氣體過程中受到的阻力。其它實施例中，當不存在加溼裝置350時，可以不考慮加溼裝置350對相應阻力的影響。為了準確測試潛水呼吸器的呼吸阻力，可以反覆測試加溼裝置350對所述阻力的影響，從而更加準確地測度所述阻力。

本實施例採用上述測試方法能夠快速準確地對潛水呼吸器的呼吸阻力進行測試，並且杜絕了人員安全問題。

雖然本發明披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。