CN102686987A - 具有温度补偿的流感测方法 - Google Patents

Abstract

一种用于校准利用流的设备（12）的温度补偿系数的方法。该设备包括流路径（16）和在流路径中的用于在流路径中产生压力差的流限制部（14）。该方法包括计算温度补偿系数并且在生成通过该设备的流之前的第一时间段获得第一温度和第一差分压力读数，以及在生成通过该设备的流之后的第二时间段获得第二温度和第二差分压力读数。该方法还包括基于温度补偿系数、所测量的第一温度、第一差分压力读数、所测量的第二温度和第二差分压力读数来获得经补偿的差分压力值。该方法还包括根据经补偿的差分压力值获得在流路径之内的流量。

Description

具有温度补偿的流感测方法

本发明涉及一种用于测量流（flow）的方法，并且尤其涉及校准、补偿或校正流传感器以用于精确的流测量。

在实施麻醉期间、在重症护理环境中、以及在训练计划和其他医学测试过程之前和期间监测运动员或其他个体的身体状况时，呼吸流测量提供用于估计心肺功能和呼吸回路完整性的有价值的信息。

通常，诸如流量计的差分压力测量设备已经被用于获得呼吸流测量结果。差分压力测量设备的一种用途是在CPAP（持续气道正压通气）治疗中，其可以被用于处置阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）。CPAP被用于将个人气道中的气压保持在稍高于大气压的恒定水平（处于由医师指示的精确压力水平），从而塌缩的气道被额外的气压撑开。不管个人处于他的/她的呼吸循环的哪一点上，这一压力水平理想地保持恒定。然而，一些患者在逆着额外的压力呼气时感觉不舒适，并且因此可能完全放弃该治疗。对于这些患者，可以通过添加压力释放的各种已知形式中的任何一种来增强他们对CPAP疗法的低依从性。

为了递送压力释放，压力支持设备应当正确地确定患者何时呼气，并且与患者的整体呼吸循环正确同步地操纵递送至患者的气道的气压量。压力支持设备利用差分压力测量设备获得流的测量结果，从而能够将正确的量的压力释放递送至患者。差分压力测量设备还可以用在其他机器中，诸如用在通风机、机动车引擎和内燃机或利用流的任何设备中。

在一些差分压力测量设备中，根据如下公式计算流量Q：当ΔP>=0时，Q=K*√（ΔP），而当ΔP<0时，Q=-1*K*√（-1*ΔP），其中，Q是空气流量，ΔP是跨流限制部（restriction）的孔口的压降（或压力差），而K是适当的比例常数。通常，压力传感器与限制部可操作地耦合以感测跨限制部的差分压力。由于上述方程的非线性，与当流量低于预定阈值（例如，处于或接近零）时能够“看到”或分辨的流量变化相比，该系统在流量高于预定阈值时能够“看到”或分辨小得多的流量变化。亦即，针对高于预定阈值的流量的流量信号的分辨率比针对低于预定阈值的流量的流量信号的分辨率要好得多。因此，当流量低于预定阈值时，诸如接近零时，流量信号可能缺乏足够的分辨率。

本发明的一个方面提供了一种用于校准利用流的设备的温度补偿系数的方法，该设备包括流路径、设置在流路径中的在所述流路径中产生压力差的流限制部、以及被配置成生成反映所述流路径中的压力差的信号的差分压力传感器。所述方法包括利用差分压力传感器获得第一差分压力读数，在此期间生成跨所述流限制部的预定压降。所述方法还包括在获得第一差分压力读数时，在所述差分压力传感器处或附近测量第一温度。所述方法还包括将所述差分压力传感器加热一段时间的步骤。所述方法还包括在所述一段时间之后并且在跨所述流限制部的压降与获得所述第一差分压力读数时的压降相同时，使用所述差分压力传感器以获得第二差分压力读数。所述方法还包括在获得所述第二差分压力读数时测量第二温度。所述方法还包括基于所述第一差分压力读数、所测量的第一温度、所述第二差分压力读数和所测量的第二温度来计算所述温度补偿系数。

本发明的另一方面提供了一种用于实施针对利用流的设备预校准的温度补偿系数的方法，该设备包括流路径、设置在所述流路径中的在所述流路径中产生差分压力的流限制部、被配置成输出反映由所述流限制部产生的差分压力的差分压力读数的差分压力传感器、以及被配置成在所述差分压力传感器处或附近感测温度的温度传感器。所述方法包括在生成通过该设备的流之前使用温度传感器在第一时间段测量第一温度，以及在所述第一时间段使用所述差分压力传感器以获得所述流路径中的第一差分压力读数。所述方法包括在生成通过该设备的流之后使用温度传感器在第二时间段测量第二温度，以及在所述第二时间段使用所述差分压力传感器以获得第二差分压力读数。所述方法还包括基于所述温度补偿系数、所测量的第一温度、所述第一差分压力读数、所测量的第二温度以及所述第二差分压力读数来获得经补偿的差分压力值。所述方法还包括根据经补偿的差分压力值来获得所述流路径之内的流量。

在参考附图考虑了以下说明以及权利要求后，本发明的这些和其他目的、特点及特性，以及结构的相关元件的操作方法及功能和各部分的组合以及制造的经济性将变得更显而易见，说明、权利要求和附图均构成说明书的一部分，其中，在不同附图中，相似的参考数字标记指示对应的部分。应当明确理解，附图仅仅是出于例示和说明的目的，而非限制本发明。另外，应当认识到，在本文任何一个实施例中示出或描述的结构特征也可以被用在其他实施例中。然而，应当明确地理解，附图仅仅是出于例示和说明的目的，而非意图将其作为对本发明限制的定义。如同在说明书和权利要求书中所用的，“一”、“一个”和“该”的单数形式包括多个所指对象，除非上下文明确地指明其他含义。

图1是根据实施例的设备的流测量系统的示意图；

图2图示了根据本发明的一个实施例的包括承载可操作地耦合到处理器的传感器的气道适配器的呼吸回路；

图3是示出了作为A-D计数的函数的流量的图表；

图4是图示了根据实施例的校准设备以获得温度补偿系数的方法的流程图；

图5是图示了根据实施例的实施温度补偿系数的方法的流程图；

图6图示了利用根据图1所示的实施例的设备获得流量的方法；以及

图7是图示了根据一个实施例的设备的示意图。

在使用具有有限模数转换器分辨率的A-D转换器来数字化差分压力信号以便将其传输到处理器的流测量实施例中，压力水平的一位或一个计数的变化可能对应于低流量下的大流量差，由此导致如上所述在低流量下的不良流量读数准确性。为了更为准确地测量由低于预定阈值的流量产生的通过限制部的压降，来自感测压力的差分压力换能器的信号必须被放大以实现精确的读数。然而，当来自差分压力换能器的信号被放大时，热漂移的影响也被放大。亦即，差分压力换能器的输出读数可能由于正常操作期间设备的内部受热或者外部环境温度的变化而不同于流限制部之内的实际差分压力。就CPAP治疗而言，这可能导致不准确性，该不准确性可能自身表明递送压力释放的时机和最终递送的压力释放量中存在误差。在本文中公开的温度补偿系统和方法可以被用于缓解这些问题中的一些或全部。

图1示意性示出了在诸如CPAP设备的设备12（参见图8）中所使用的流测量系统10的示例性实施例，其中，针对用于测量设备12中的流的每个个体设备来预校准温度补偿系数。设备12的流测量系统10包括流感测系统11，该流感测系统具有设置在流路径16中的在流路径16之内产生压力差或压降的流限制部14。设备12还包括差分压力传感器80，其被配置成感测由流限制部14产生的差分压力。流限制部可以包括障碍部36，该障碍部阻挡呼吸或其他气体或气体混合物沿着流路径16的流的一部分并且至少部分定位在压力端口32和压力端口34之间以在其间的气流中产生压力差。

流限制部14和/或障碍部36可以由廉价的、易于量产的材料形成，诸如可注模的塑料。在一些实施例中，压力传感器80和流限制部14可以是序列号为11/805074的美国专利申请中所描述的类型，在此通过引用将其全文并入。也可以使用压力限制部和压力传感器的其他实施例，例如序列号为11/705561的美国专利中所描述的那些，在此通过引用将其全文并入。

图2示出了根据本发明的一个实施例的设置在呼吸回路17的一部分中的流感测系统11。呼吸回路17包括，但不局限于，第一端13、第二端15和流限制部14。呼吸回路17的第一端13适于向患者递送气体流。例如，呼吸回路10的第一端13可以包括被配置成与患者21的气道19连通的患者界面器具。患者界面器具的一些范例可以包括，例如，气管内管、气管切开管、面罩或其他患者界面器具。呼吸回路17的第二端15被配置成与气体源30连通（参见图1）。例如，气体源30可以包括环境大气、围墙气体源、鼓风机或其他气体源。

再次返回参考图1，流感测系统11包括流路径16和与流路径16连通的两个压力端口32和34。差分压力传感器80基于来自端口32和34的压力之差来感测差分压力。差分压力传感器80发送反映所感测到的差分压力的信号。在一个实施例中，差分压力传感器80可以包括包含电阻器阵列并且能够监测差分压力的桥电路。例如，差分压力传感器80可以包括具有压电电阻器的硅膈膜，该压电电阻器包括电桥，该电桥的输出类似于施加至差分压力传感器80的差分压力。任选地可以使用其他类型的差分压力传感器80。

在这一实施例中，设备12的流测量系统10还包括被配置成在差分压力传感器80处或附近感测温度的温度传感器20。差分压力传感器80周围或所在之处的温度可能影响差分压力传感器80的输出读数，该读数在本文中也被称为差分压力读数。因此，温度传感器20被放置在差分压力传感器80处或附近以在差分压力传感器80处或附近测量环境温度或物理温度，从而可以将这一测量用于补偿热漂移，这在下文将更为详细地进行描述。在一个实施例中，温度传感器20可以是热敏电阻器，但也可以使用其他温度传感器，例如温度计、热电堆或其他温度感测设备。温度传感器20可以是微控制器28之内的嵌入特征并且其温度可以由处理器22通过I²C（内嵌集成电路）通信来读取。在一些实施例中，温度传感器20可以独立地并且可操作地连接到微控制器28。

处理器22还被配置成利用由差分压力传感器80感测的差分压力和针对设备12预校准的温度补偿系数来计算流量。处理器22还可以包括脉宽调制器，其调制信号以便将所述信号通过差分放大器或差分放大器装置24发送。脉宽调制信号的占空比可以基于经预校准的温度补偿系数和来自差分压力传感器和温度传感器的读数而变化，这将稍后更为详细地进行描述。使用脉宽调制信号来补偿热漂移将在下文被称为“粗调节”或“粗校正”并且也将稍后更为详细地进行描述。如本文所使用的，术语“进行补偿”和“补偿”并不局限于数值的相加、数值的相减、数值的百分比或数值的任何数学关系或公式表达。

在一个实施例中，微控制器28可以包括处理器22和转换装置26，虽然这些部件任选地可以分离地提供。转换装置26在该实施例中采用A-D转换器的形式。虽然在该实施例中处理器22被显示为位于微控制器28上，计算流量的处理器或微控制器28的其他部件任选地可以位于设备12中的另一控制器或单元上。另外，为了本公开的目的，微控制器或设备的可选集合可以被视为单个微控制器或设备，虽然其部件可以被分离地提供并且可操作地互连。在部件被分离地提供并且可操作地互连的一些实施例中，仅作为示例，可以沿着计算机通信线缆或者通过诸如红外传输的无线传输来进行信号的传输。此外，流测量系统10的部件并非意在进行限制，并且上述各部件都可以作为其他系统的一部分。

来自差分压力传感器80的电子模拟信号在A/D转换器26中被转换成用于输入到处理器22中的数字信号。然后，在形式为软件或固件的一个或多个程序的控制下，处理器22可以基于由此接收的信号采用已知的原理和算法来计算呼吸流量。

A/D转换器26可以包括“低增益信道”和“高增益信道”。如上所述，当利用具有有限模数转换器分辨率的A-D转换器将差分压力信号数字化以便将其发送到处理器22时，压力水平的一个计数的变化可能对应于低流量下的大的流量差，由此导致低流量下较低的准确性。因此，当流量低时，更高的增益被用于差分压力信号以建立足够的分辨率。换言之，为了精确测量由通过流限制部14的低速流产生的差分压力，来自差分压力传感器80的信号必须被放大以允许更精确的读数。如图3所示，当针对低于预定流量阈值，例如低于45LPM（升每分钟）的流量，使用“高增益通道”时，每个A-D计数对应于较小的流量差。然而，同样如图3所示，“高增益通道”不能被用于高于预定流量阈值的流量，因为这些信号有“围挡（rail）”或“高平台（plateau）”。

另一方面，在该实施例中“低增益通道”可以用于高于45LPM的流量。“低增益通道”对应于这样的增益，即其被设置为使得最大预期范围得到将匹配在A-D转换器26的输入的输入范围之内的信号。在一个实施例中，差分压力读数将通过低增益通道和高增益通道两者进入A-D转换器26。处理器22可以选择使用哪些信号来进行空气流量计算-从低增益通道接收的信号或是从高增益通道接收的信号，或是二者的组合。该选择可以取决于所接收的信号的范围以及分辨率。例如，在一个实施例中，处理器22可以首先分析从低增益通道接收的信号。然而，如果分辨率被处理器确定为在较低增益（高流量）区域之外，或者因其他原因是不够的，则可以使用来自高增益通道的信号。

如图1所示，设备12还包括用于放大与低于预定阈值的差分压力相关的信号的差分放大器装置24以及用于转换由第一传感器生成的信号以便将其发送到处理器22的转换装置26。差分放大器装置24可以包括差分放大器42和固定增益放大器44，尽管也想到了差分放大器装置24任选地可以仅是对输入信号之间的差进行放大的一个差分放大器部件。差分放大器42可以被配置成输出反映两个输入信号之间的差的信号。在一些实施例中，差分放大器42还可以被用于放大输出信号。固定增益放大器44可以具有预定增益级，其可以用于放大或增大从差分放大器42接收的信号。在一些实施例中，固定增益放大器44可以将信号增大10倍、100倍或其他倍数。

虽然在该实施例中差分放大器42和固定增益放大器44是两个部件，但想到了在其他实施例中差分放大器和固定增益放大器可以一起被视为一个差分放大器。亦即，除了接收两个输入信号并发送信号之间的差之外，差分放大器还可以在发送信号之间的差之前对信号之间的差进行放大。差分放大器装置24的输出是来自差分压力传感器80的信号与来自处理器22的脉宽调制信号之间的差的放大输出。

RC滤波器40可以可操作地连接到差分放大器装置24并且可以被配置成将从处理器22接收的调制（或脉宽调制）信号转换成DC信号。亦即，RC滤波器40可以用于将来自的处理器22的数字信号转换成模拟信号以便输入到差分放大器42中。例如，RC滤波器40可以通过将从处理器22接收的脉宽调制信号的脉冲序列的平均值发送到差分放大器42来完成这一操作。RC滤波器40还可以被用于去除噪声或其他信号伪影。在一些实施例中，转换器（未图示），诸如数模转换器，可以被可操作地连接到处理器22并且被用于将来自处理器的数字信号转换成要由差分放大器42接收的模拟信号。在一些实施例中，数模转换器可以位于微控制器28上。在一些实施例中，数模转换器被分离地并且可操作地连接到微控制器28。

如上所述，“高增益通道”对应于被“提升”或放大的信号，从而在流量或差分压力接近零时能够获得更为精确的流量。然而，当来自差分压力传感器80的信号被放大时，热漂移的影响也被放大。因此，能够使用温度补偿系数来提取更精确的流量计算。

在一个实施例中，预定温度系数可以通过实验获得并且被编程到所有设备12中（基于实验的用于所有设备12的最佳系数或平均系数）。在另一实施例中，可以针对每个个体设备12获得或校准温度补偿系数。亦即，设备12可以具有其自身的个体温度补偿系数，其被存储在电子存储设备中，诸如存储在微控制器28上的存储器（未图示）中。任选地可以在“试运转（run-in）”期间获得温度补偿系数，在此期间新组装的单元被“试运转”一段时间以适当地分布马达轴承中的润滑剂并且潜在地排除电子控制电路中的任何初始问题。

在一些实施例中，为了获得温度系数，在“试运转”期间开始时，也被称为“冷条件”，测量第一差分压力读数和第一温度。在这类实施例中，在“试运转”期间的结束时，也被称为“热条件”，获得第二差分压力读数和第二温度。来自第一压力差的输出（或第一压力差读数）和第一温度以及来自第二差分压力的输出（或第二差分压力读数）和第二温度可以在生成通过设备12的流时获得，诸如在设备中的相同实际压力差或流量下获得第一压力读数和第二压力读数时获得。例如，在一些实施例中，在跨流限制部36的第一压降下（例如，在启动时或在冷温度下）获得第一压力读数和第一温度。

然后，差分压力传感器80被加热一段时间直到温度稳定。例如，可以通过操作设备12（使鼓风机30运行中）一段时间来加热差分压力传感器80。在该段时间之后并且在跨流限制部36的压降与获得第一差分压力读数（第一压降）时的压降相同时，获得第二压力读数和第二温度。在一个实施例中，第一压降和第二压降可以为零，或者一些其他相同的压降。

图4图示了根据一个实施例校准特定设备12以获得温度补偿系数的一种方法46。方法46开始于流程48，其中，利用差分压力传感器80获得第一差分压力读数并且由温度传感器20测量第一温度。在跨流限制部36的第一压降下利用差分压力传感器80获得第一差分压力读数。在一个实施例中，该流程48是在鼓风机30被打开之前并且设备12被操作之前执行的，换言之，跨流限制部36的压降为零（并且因此流量为零）。在一些实施例中，可以在具有“冷条件”的“试运转”期的开始时进行这些测量。设备12可以将这些测量结果存储在其存储器中。

然后，方法46进行到流程50，其中，差分压力传感器80被加热一段时间直到差分压力传感器附近的温度稳定。在一些实施例中，加热是通过运行设备12来实现的。特别地，设备12，包括鼓风机30，被打开并且生成通过设备的流。该设备（和鼓风机）可以被操作诸如一个小时、两个小时或任何其他时间间隔以加热该设备。例如，该设备可以被加热直到其达到稳定温度。然后关闭该设备。由于加热，设备的电子部件被预热而使得部件处或附近的温度升高。

方法46进行到流程54，其中，利用差分压力传感器80获得第二差分压力读数并且利用温度传感器20测量第二温度。在跨流限制部36的压降与获得第一压力读数时的压降相同时获得第二差分压力读数。例如，可以在已经中断通过设备12的流从而压降为零时获得第二差分压力读数。在一些实施例中，这些测量可以在“试运转”期的结束或“热条件”下执行。然后方法46进行到流程56，其中，获得温度补偿系数。温度补偿系数可以利用如下方程（方程1.1）计算得出：

$\mathrm{TempCo}=\frac{(\mathrm{\&Delta;}{P}_1-\mathrm{\&Delta;}{P}_0)}{(T_1-T_0)},$

其中：

TempCo=温度补偿系数，

ΔP₁=来自差分压力传感器的第二差分压力读数，

ΔP₀=来自差分压力传感器的第一差分压力读数，

T₁=第二温度值，以及

T₀=第一温度值。

温度系数TempCo可以是将反映当传感器80已经被加热（由此导致输出读数中的热漂移）时来自差分压力传感器80的输出读数的变化的温度补偿值。

如前所述，在一个实施例中，当鼓风机被关闭时（当所生成的通过设备的流量为零时）获得第一差分压力值、第二差分压力值、第一温度和第二温度。在设备12已经运行特定时间间隔之后获得第二差分压力值和第二温度，这可能足以使得发生设备的显著预热。在每个设备12被置于校准模式（在其中执行方法46）之后，每个设备12可以具有其自身的预校准温度补偿系数，该预校准温度补偿系数稍后将被应用于差分压力传感器80的输出以补偿热漂移。

在另一实施例中，可以在非零的预定恒定压降下获取第一和第二读数。

在已经获得温度补偿系数之后，温度补偿系数可以被存储在每个设备12的存储器中，以供稍后用于补偿差分压力传感器80的差分压力输出的热漂移。

图5示出根据一个实施例实施温度补偿系数以补偿差分压力传感器80的差分压力输出的方法58。方法58开始于流程60，其中，设备12自动无效其传感器，包括差分压力传感器80。这可以在由鼓风机30生成通过流路径的流之前执行。然后方法58进行到流程62，其中，利用差分压力传感器80获得第一差分压力读数或基准差分压力读数。在该流程期间也利用温度传感器20获得第一温度或基准温度。在该实施例中，流程62是在生成通过设备12的流之前（在鼓风机30被打开之前）执行的。

然后方法58进行到流程64，其中，在定期使用期间生成通过设备12的流（在鼓风机被打开之后）。然后方法58进行到流程66，其中，利用温度传感器20测量第二温度。第二温度可以高于、等于或低于基准温度。第二温度可能由于热漂移而更高。然而，在一些情况下，第二温度可能由于在夜间的较低环境温度或室温而更低。在该流程66期间，还利用差分压力传感器80获得第二差分压力读数或原始差分压力读数。原始差分压力读数还可以被称为当前差分压力读数，其是将被补偿热漂移以便计算流量的差分压力读数。因此，当向患者提供流时，可以在治疗器件执行流程66。

然后方法58进行到流程68，其中，利用如下方程（方程1.2）获得经补偿的差分压力值：

ΔP_Comp=ΔP_Raw-[ΔP_Ref+TempCo*(T₁-T_Ref)]，

其中：

ΔP_Comp=经补偿的差分压力，

ΔP_Raw=原始差分压力值，

ΔP_Ref=基准差分压力值，

TempCo=温度补偿系数（从上文所示的方程1.1获得），

T₁=第二温度值（或当前温度值），以及

T_Ref=基准温度值。

在上述方程的括号内发现的表达式或项ΔP_Ref+TempCo*(T₁-T_Ref)将在下文被称为“补偿值”。该补偿值是在第二温度T₁下在零流量下（如果温度系数在零流量下获得）的差分压力传感器80的估计的输出读数。因此，通过从原始差分压力值中减去该补偿值，获得补偿热漂移的差分压力值（经补偿的差分压力值）。然后方法58进行到流程70，其中，利用经补偿的差分压力值获得流量。可以利用如下方程（方程1.3）获得该流量：

当ΔP_Comp≥0时，

以及

当ΔP_Comp<0时， $Q=-1*K*\sqrt{-1*\mathrm{\&Delta;}{P}_{\mathrm{Comp}}},$

其中：

Q=流量（例如，升每分钟），

K=比例常数，以及

ΔP_Comp=经补偿的差分压力值。

然后方法58可以回到流程66以在另一时间段获得第二差分压力。可以以定期间隔或者在使用设备12期间的任何时间执行流程66。在每次执行流程66之后，方法58接着可以进行到流程68和70。这使得能够连续测量环境温度和连续温度补偿原始差分压力以获得流量。可以以预定时间间隔周期性地或在任何时间，诸如正好在设备12、包括鼓风机30，被关闭之后，执行流程62。

上文提到的方程，即方程1.3，假设差分压力传感器80的输出随着温度线性变化。然而，在差分压力传感器80的输出不随着温度线性变化的情况下，即热漂移的影响相对于温度不是线性的，“补偿值”可以任选地利用非线性近似来替换。该补偿值并不局限于上述线性表达式。该“补偿值”任选地可以通过使用（基于温度的）查找表来获得。在一些实施例中，为了从差分压力传感器80中提取正确的流量（已经针对热漂移被补偿或校正的流量），需要在没有流生成时差分压力传感器80的输出值。

方程1.3使得能够在没有生成流时计算差分压力传感器80的输出（或差分压力读数）。特别地，温度补偿系数、基准差分压力读数、基准温度和第二温度使得能够在没有生成通过设备12的流时经由表达式ΔP_Ref+TempCo*(T₁-T_Ref)来计算差分压力传感器80的输出（或差分压力读数）。因此，当没有生成通过设备12的流时的差分压力传感器80的输出，换言之，当不存在压降时的差分压力读数，可以利用这一表达式获得或估计，而不干扰治疗期间的流。

方法46和58可以由处理器22根据存储于其中的指令（软件代码）来执行。当处理器22根据存储于其中的指令，诸如根据方法58的流程68，来补偿原始差分压力读数的热漂移时，这在后文将被称为“细调节”或“细校正”。

可以利用脉宽调制或粗调节来执行额外温度补偿。在粗调节过程中，可以修改输入到A-D转换器26的信号。粗调节的细节将在下文进行描述。

如前所述，差分压力传感器80可以周期性地自动无效。在此期间，处理器22可以调节从处理器发送的脉宽调制信号的占空比，使得高增益信号（由高增益通道从处理器接收的信号）基本上在A-D转换器上处于中间比例或“位于中心”。这使得高增益信号上的最大对称变化或摇摆（正的和负的）能够对应于正流和负流。在一些实施例中，每次传感器80自动无效时，处理器22搜索使得信号能够位于A-D转换器的范围中心的占空比。这一占空比可以被“锁定”或者被用作默认占空比。

然而，在一些情况下（在差分压力传感器处或附近的特定温度下），热漂移可能如此显著以至于对应于差分压力读数的信号可能被移位，使得信号被“围挡（railed）”或者逆着电源干线驱动。在此类情况下，高增益通道不能提供有用的读数。为了减轻这一问题，处理器22可以被配置成计算可能发生这种移位时的温度，并且相应地设置脉宽调制信号的占空比，以使得信号可以适当地重新位于高增益通道范围内的中心处或者匹配在高增益通道范围内。例如，处理器22可能能够基于固定增益放大器44和/或差分放大器42的增益和脉宽调制信号的分辨率来计算A-D计数的数量，其中，可以通过将脉宽调制信号改变一个计数来使高增益流信号的范围偏移。处理器22还可能能够计算高增益流信号将需要被偏移时的温度。因此，处理器22可以增加或减小脉宽调制信号的占空比以使高增益信号的范围“重回中心位置”，以便将其输入到A-D转换器26的高增益通道中。处理器22可能能够根据在其中存储的指令来执行粗调节。

在一些实施例中，粗调节可能不是对于每个原始差分压力读数都需要的。例如，当高增益信号能够匹配在高增益通道输入的范围之内时，或者换言之，信号未被“围挡”，则不必调节占空比。如上所述，处理器22可能能够在需要调节时进行计算。相反，可以在每次获得原始差分压力读数时执行细调节。在一些实施例中，在细调节期间，处理器22可以根据存储在处理器中的指令执行方法58的流程68，以通过至少使用温度补偿系数来补偿原始差分压力读数的热漂移。在细调节期间，温度补偿可以被应用于反映从高和低增益通道接收的信号的差分压力值。在一些情况下，应用于从低增益通道接收的差分压力值的补偿量可以是无关紧要的（并且基本为零）。

图6图示了根据图1所示的实施例的设备12的操作方法72。如前所述，因为方法58描述了实施温度补偿系数以获得正确的流量，所以可以在执行方法72时执行方法58。方法72开始于流程74，在此尚未生成通过设备12的流。在该流程74处，已经获得针对设备12的温度补偿系数并且已经将其存储在设备12的存储器中。

然后方法72进行到流程76，在此利用差分压力传感器80获得基准差分压力读数并且利用温度传感器20获得基准温度。差分压力传感器80发送反映基准差分压力读数的基准差分压力信号到A-D转换器26。设备12可以在这一流程76期间自动无效差分压力传感器80。在该流程76期间，处理器22也可以设置脉宽调制信号的占空比，使得信号在A-D转换器的高增益通道范围上位于中心处。

方法72进行到流程78，在此基准差分压力信号被A-D转换器26从模拟信号转换成数字信号以便由处理器22处理。可以在这一流程78期间或之后通过该设备生成流。在通过设备12生成流之后，方法72进行到流程82，在此利用差分压力传感器80获得原始差分压力读数并且利用温度传感器20获得第二温度。差分压力传感器80生成反映原始差分压力读数的原始差分压力信号。原始差分压力信号被发送到A-D转换器26的低增益通道和差分放大器42。

方法72进行到流程84，在此处理器22确定脉宽调制信号的占空比是否需要改变，并且如果需要进行改变，则基于温度补偿系数、第二温度、基准温度和基准差分压力读数来确定改变量。然后处理器22可以改变发送到RC滤波器40的脉宽调制信号的占空比。如前所述，RC滤波器40将数字信号转换成模拟信号。虽然由RC滤波器40输出的信号现在是模拟信号，但为了简明它也将被称为脉宽调制信号。

然后方法72进行到流程86，在此通过从原始差分压力信号中减去脉宽调制信号来获得经补偿的差分压力信号。方法72进行到流程88，在此经补偿的差分压力信号被固定增益放大器44放大。在一些实施例中，流程86和88可以被组合并由一个差分放大器42执行。

然后方法72进行到流程90，在此放大的经补偿的差分压力信号被A-D转换器26的高增益通道接收并且被转换成数字信号以供由处理器22处理。由A-D转换器26的低增益通道接收的原始差分压力信号也被转换成数字信号以供由处理器22处理。处理器22确定使用哪些信号—如上所述由高增益通道接收的信号或者由低增益通道接收的信号。在处理器22确定了使用哪些信号之后，处理器执行细调节，从而能够针对热漂移补偿从高增益通道信号或低增益通道信号（由低增益通道接收的信号）获得的差分压力值。处理器22在执行细调节之后获得经补偿的差分压力值或者经校正的差分压力值。

处理器22可以根据其中存储的指令来执行细调节。当处理器22对反映高增益信号的差分压力值执行细调节时，处理器也可以把脉宽调制信号的经调节的占空比计算在内以获得经补偿的差分压力值。如上所述，这可能是有利的，因为在流程84处从处理器发送的脉宽调制信号的占空比可能已经变化而使得脉宽调制信号在高增益通道范围上“回到中心位置”。

然后方法72进行到流程92，在此处理器22基于经补偿的差分压力值获得流量。方法72也可以回到流程82以获得下一个原始差分压力读数和温度，从而连续获得设备12的正确流量值。

图7是根据实施例的设备12的示意图。在该实施例中，设备12是CPAP设备。CPAP设备可以是任何种类，例如由Philips Respironics公司制造的系列的CPAP设备。设备12包括压力发生系统200，其接收来自呼吸气体源、诸如环境大气的呼吸气体供应，并且在大于环境大气压的压力下产生呼吸气体流。来自压力发生器30的呼吸气体流由箭头B指示。然后压力发生器30，诸如鼓风机、推进器、拖曳压缩机、风扇、活塞或风箱或其他设备，在大于环境大气压的压力下产生呼吸气体流。压力发生器30通常是鼓风机，其中，风扇或推进器由在控制器204的控制下运行的马达驱动，该控制器通常是能够执行所存储的算法的处理器。

在一些实施例中，控制器204可以与微控制器28相同并且可以包括处理器22。出口管202与来自压力发生器30的出口的呼吸气体流连通。其他传感器206可以被用在设备12中来感测设备12内的条件或流特性（温度、湿度等）。流感测系统11和控制器204可以形成流测量系统10的一部分。设备12可以通过利用温度补偿系数对来自差分压力传感器80的差分压力读数进行补偿来获得精确的流量测量。该设备可以根据方法46、58和72获得精确的流量测量。

本发明的实施例可以以硬件、固件、软件或其各种组合来实现。本发明也可以实施为存储在处理器上的指令。处理器可以包含机器可读介质或软件，其可以利用一个或多个处理设备或机器来读取和执行。处理器可以包括例如只读存储器、随机存取存储器、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存设备和/或用于存储信息的其他介质，并且机器可读传输介质可以包括传播信号的形式，包括载波、红外信号、数字信号和用于传输信息的其他介质。虽然在以上公开内容中可以以执行某些动作的具体的示例性方面和实施例的形式描述固件、软件、程序和指令，但显而易见的是，这些描述仅是为了方便并且此类动作实际上来源于执行固件、软件、程序或指令的计算设备、处理设备、处理器、控制器或其他设备或机器。

虽然为了例示性的目的已经基于当前被认为是最实际和优选的实施例详细地描述了本发明，应当理解，这些细节仅是出于该目的并且本发明并不局限于所公开的实施例，相反意欲覆盖在权利要求的主旨和范围内的修改和等价布置。例如，应当理解，本发明预期到在可能的范围内任何实施例的一个或更多个特征可以与任何其他实施例的一个或更多个特征进行组合。

Claims (18)

1.一种用于校准利用流的设备的温度补偿系数的方法，所述设备包括流路径（16）、设置在所述流路径中的在所述流路径中产生压力差的流限制部（14）以及被配置成生成反映所述流路径中的所述压力差的信号的差分压力传感器（80），所述方法包括：

利用所述差分压力传感器获得第一差分压力读数，在此期间生成跨所述流限制部的预定压降；

当获得所述第一差分压力读数时，在所述差分压力传感器处或附近测量第一温度；

将所述差分压力传感器加热一段时间；

在所述一段时间之后并且在跨所述流限制部的所述压降与获得所述第一差分压力读数时的压降相同时，使用所述差分压力传感器获得第二差分压力读数；

在获得所述第二差分压力读数的时刻测量第二温度；以及

基于所述第一差分压力读数、所测量的第一温度、所述第二差分压力读数和所测量的第二温度来计算所述温度补偿系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压降为零。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过生成通过所述设备的流流并持续所述一段时间来将所述差分压力传感器加热。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述温度补偿系数存储在存储器中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一段时间小于两小时。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述差分压力传感器加热所述一段时间包括将所述差分压力传感器加热到稳定温度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述设备是CPAP设备或通气机。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述差分压力传感器是换能器。

9.一种用于实施针对利用流的设备预校准的温度补偿系数的方法，所述设备包括流路径（16）、设置在所述流路径中的在所述流路径中产生压力差的流限制部（14）、被配置成输出反映由所述流限制部产生的所述压力差的差分压力读数的差分压力传感器（80）以及被配置成在所述差分压力传感器处或附近感测温度的温度传感器，所述方法包括：

在生成通过所述设备的流之前使用所述温度传感器在第一时间段测量第一温度；

在所述第一时间段使用所述差分压力传感器获得所述流路径中的第一差分压力读数；

在生成通过所述设备的流之后使用所述温度传感器在第二时间段测量第二温度；

在所述第二时间段使用所述差分压力传感器获得第二差分压力读数；

基于所述温度补偿系数、所测量的第一温度、所述第一差分压力读数、所测量的第二温度以及所述第二差分压力读数来获得经补偿的差分压力值；以及

根据所述经补偿的差分压力值获得在所述流路径之内的流量。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述温度传感器是热敏电阻器。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述温度传感器是热电堆或温度计。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述差分压力传感器是换能器。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述设备是CPAP设备或鼓风机。

14.根据权利要求9所述的方法，其中，获得所述经补偿的差分压力值包括当在所述第二温度下不生成流时计算或估计所述差分压力传感器的差分压力读数。

15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述差分压力读数随着温度增加而线性增加。

16.根据权利要求9所述的方法，其中，所述差分压力读数随着温度增加而线性减小。

17.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二温度高于基准温度。

18.根据权利要求9所述的方法，其中，所述温度补偿系数被存储在所述设备的存储器中。

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