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本文是对便携式制氧机测量与控制系统的研究。根据便携式制氧机的性能需求实现了对其切换阀的控制、压缩机控制、脉冲供氧中的呼吸探测以及氧浓度测量和异常状态报警。实现了便携式制氧机的性能。
本文的主要内容如下:
(1)通过对切换阀的控制制备氧气。根据海拔高度切换控制阀的工作流程,以最适合的流程控制阀的工作时序以制造出浓度90%以上的氧气。
(2)设计了压缩机控制电路,利用直流无刷电机控制芯片,通过对压缩机转子信号序列检测,输出频率为20kHz的占空比在30%至90%的控制信号,用以控制压缩机转动速度,从而控制制氧时的空气进气量。另一方面,与直流电机相比,电池使用时间提高了100%,从2.5小时提升到5小时,达到了节能的效果。
(3)通过大量实验,基于人体应用呼吸生理学依据,提出了一套基于压力传感器检测人体呼吸信号的方法,为便携式制氧机的脉冲供氧的稳定性提供了保障。通过对不同性别与年龄的人群进行实验表明,本课题提出的方法适宜任何人群呼吸探测,并且不会出现氧气的漏喷或乱喷现象。在海拔5000米高原仍然可以使使用者的血氧饱和浓度达到90%左右。
(4)利用超声波方法测量氧气浓度,有效地解决了氧电池传感器在高原地区出现的测量漂移问题。设计了40kHz超声波发射电路、超声波接收电路、放大电路、带通滤波电路以及比较电路,结合温度补偿可以使测氧精度达到1%左右。
(5)通过液晶显示,显示出制氧机的电源状态,档位以及大气压力。同时设计了呼吸信号探测报警以及氧浓度报警功能,具有声音提示和闪光提示双重报警。