專利名稱：微量氣體流量測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于醫(yī)院中用于自動測量病人吸氧量的儀器，是一種新型的微量氣體流量測量儀。
目前醫(yī)院中用于測量病人吸氧量的儀器主要是浮子式氣體流量計，該儀器雖能較準(zhǔn)確地測量微量氣體流量，但需人工觀察流量計中金屬浮子所處的位置和吸氧時間進行收費，由于醫(yī)務(wù)人員無法時時刻刻檢查病人是否在吸氧，因此不能精確計算吸氧時間，收費時常與病人發(fā)生不愉快。
本實用新型的目的在于在浮子式氣體流量計的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種測量精度高、由探測線圈探測金屬浮子位置、由振蕩器激發(fā)探測線圈、由檢測系統(tǒng)測量振蕩器頻率并轉(zhuǎn)換成浮子位置(即實時流量值)的用于自動測量病人吸氧量的微量氣體流量測量儀。
本實用新型由浮子式氣體流量計1組成，其特征是在浮子式氣體流量計1的內(nèi)玻璃管A上纏繞有探測線圈2，探測線圈2的兩端Ⅰ1接振蕩器3的輸入端Ⅰ1′，振蕩器3的輸出端Ⅰ2接檢測系統(tǒng)4的測量端Ⅰ2′。
該實用新型的優(yōu)點是在現(xiàn)有浮子式氣體流量計的基礎(chǔ)上，裝有自動測量氣體流量的系統(tǒng)，以實現(xiàn)微量氣體測量的自動化，是一種新型的自動測量病人吸氧量的微量氣體流量測量儀。
圖1是本實用新型的連接原理框圖，其中1是浮子式氣體流量計，2是探測線圈，3是振蕩器，4是檢測系統(tǒng)，A是浮子式氣體流量計1的內(nèi)玻璃管，B是浮子式氣體流量計1的金屬浮子，C是浮子式氣體流量計1的輸出閥門，圖2是振蕩器3的原理圖，圖3是檢測系統(tǒng)4的原理圖，其中Y是紅外遙控器。
現(xiàn)結(jié)合附圖對本實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1的內(nèi)玻璃管A上纏繞有探測線圈2，探測線圈2的兩端Ⅰ1接振蕩器3的輸入端Ⅰ1′，振蕩器3的輸出端Ⅰ2接檢測系統(tǒng)4的測量端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在探測線圈2中產(chǎn)生交變電流，交變電流使探測線圈2周圍產(chǎn)生交變磁場。當(dāng)浮子式氣體流量計1中的金屬浮子B進入探測線圈2內(nèi)部時，電磁感應(yīng)使金屬浮子內(nèi)產(chǎn)生電渦流，渦流產(chǎn)生的磁場反過來影響探測線圈2的磁場，使探測線圈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1輸出閥門C時，氧氣吹動金屬浮子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。將探測線圈2設(shè)計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，因此測量振蕩器3頻率就可換算金屬浮子B位置，即氣體的實時流量。檢測系統(tǒng)4測量振蕩器3的頻率并換算為實時流量，計算累積流量并存儲，數(shù)碼顯示實時流量及累積流量。檢測系統(tǒng)4中的核心器件是單片機U2，它控制整個檢測過程。施密特觸發(fā)器U5:A對振蕩器2輸出的頻率信號整形，由D觸發(fā)器U6:A及單片機U2內(nèi)部的定時器T0和定時器T1構(gòu)成測頻電路。定時器T0對內(nèi)部基準(zhǔn)脈沖計數(shù)，閘門受單片機U2的INT0端控制，定時器T1對外部被測脈沖計數(shù)，閘門由軟件控制。測頻時，單片機U2首先將P15口置為高電平，在被測脈沖的上升沿，D觸發(fā)器U6:A輸出Q端由低變高，定時器T0的閘門開啟，計數(shù)開始，同時，軟件開啟定時器T1的閘門。當(dāng)定時約1秒時，單片機U2再將P15口置為低電平，在被測脈沖的上升沿，D觸發(fā)器U6:A輸出Q端由高變低，定時器T0的閘門關(guān)閉，計數(shù)結(jié)束，同時，軟件關(guān)閉定時器T1的閘門。上述過程保證了閘門時間嚴(yán)格等于被測脈沖周期的整數(shù)倍，測量誤差僅需考慮±1個基準(zhǔn)脈沖計數(shù)誤差，如基準(zhǔn)脈沖周期為1μs，則測頻精度可達到1×10-6。檢測系統(tǒng)4測得頻率后，再根據(jù)出廠前測定的實時流量與頻率的關(guān)系數(shù)據(jù)計算實時流量，并與時間相乘得累積流量，然后，實時流量送液晶顯示塊U4左端兩位顯示，累積流量送液晶顯示塊U4右端顯示并存儲到數(shù)據(jù)存儲器U3。數(shù)據(jù)存儲器U3選用DS12887型，它內(nèi)含鋰電池，掉電數(shù)據(jù)不丟失，并具有保護電路，防止上下電過程中，單片機U2對其誤讀寫。更換病人使用氣體流量測量儀時，為使新病人的吸氧量從零算起，在檢測系統(tǒng)4中設(shè)計了專用紅外遙控器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，由三極管T2驅(qū)動放大，使紅外發(fā)射管P2發(fā)出紅外脈沖信號，該紅外脈沖信號由紅外接收電路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U2的T0端計數(shù)。檢測系統(tǒng)4的工作過程為測量流量1秒鐘，然后令定時器T0對外部脈沖計數(shù)1秒鐘，如此不斷循環(huán)。清零時，紅外遙控器Y向紅外接收電路U9發(fā)送清零脈沖信號，定時器T0能在1秒鐘內(nèi)計數(shù)1000個，這時將數(shù)據(jù)存儲器的累積流量清零，如果計數(shù)不到1000，則不清零?？撮T狗電路U7選用MAX705型，可防止單片機U2死機，單片機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，這時看門狗電路U7的WDO端由高變低，產(chǎn)生復(fù)位脈沖，使單片機U2重新運行。另外，利用看門狗電路U7的電壓檢測端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，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U2中斷，在中斷服務(wù)子程序中進行延時，待電源正常后再運行。檢測系統(tǒng)4中設(shè)有串行通訊電路U8，這樣，利用1臺微機可對多臺氣體流量測量儀實行集中監(jiān)測，串行通訊電路(U8)選用MAX1487型，可支持128個節(jié)點。
權(quán)利要求1．一種醫(yī)院中用于自動測量病人吸氧量的微量氣體流量測量儀，由浮子式氣體流量計1組成，其特征是在浮子式氣體流量計1的內(nèi)玻璃管A上纏繞有探測線圈2，探測線圈2的兩端Ⅰ1接振蕩器3的輸入端Ⅰ1′，振蕩器3的輸出端Ⅰ2接檢測系統(tǒng)4的測量端Ⅰ2′。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀，其特征是所述的探測線圈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所述的測量儀，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所述的測量儀，其特征是所述的檢測系統(tǒng)4由單片機U2、數(shù)據(jù)存儲器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，串行通訊電路U8用于實現(xiàn)集中監(jiān)測，紅外接收電路U9接收紅外遙控器Y的紅外清零信號，實現(xiàn)累積流量清零。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量儀，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所述的測量儀，其特征是所述的檢測系統(tǒng)4中的單片機U2選用89C51型，數(shù)據(jù)存儲器U3選用DS12887型，看門狗電路U7選用MAX705型。
專利摘要本實用新型屬于醫(yī)院中用于自動測量病人吸氧量的微量氣體流量測量儀，由浮子式氣體流量計1組成，其特征是在浮子式氣體流量計1的內(nèi)玻璃管A上纏繞有探測線圈2，探測線圈2的兩端I1接振蕩器3的輸入端I1′，振蕩器3的輸出端I2接檢測系統(tǒng)4的測量端I2′，該實用新型測量精度高，是一種新型的自動測量氣體流量的微量氣體流量測量儀。
文檔編號G01F1/56GK2337533SQ9821755
公開日1999年9月8日 申請日期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 申請人:山東礦業(yè)學(xué)院