CN104990846B - 一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法，利用装置清洗过程去除装置内水分和杂质，保证药粉气溶胶的准确制备；利用药粉气溶胶制备过程得到标准浓度药粉气溶胶；利用双闭环模糊控制算法对气流流速和压强进行控制，保证气流流速和压强调整的准确性和稳定性；在传感器标定过程，考虑药粉气溶胶浓度、流速和压强对待标定药粉气溶胶浓度传感器性能的影响，通过浓度影响标定试验、流速影响标定试验和压强影响标定试验，实现对药粉气溶胶浓度传感器的多种影响参数标定。本发明所述药粉气溶胶浓度传感器的标定方法提高了传感器标定的准确性和全面性，可有效减小药粉气溶胶浓度传感器的标定误差。

Description

一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法

技术领域

本发明涉及一种浓度传感器标定方法，尤其涉及一种用于对药粉气溶胶浓度传感器专用的标定技术，属于医疗仪器技术领域。

背景技术

雾化吸入疗法采用医用雾化器将药物(溶液或粉末)分散成微小的雾滴或微粒，使其悬浮于气体中，并进入呼吸道及肺部沉积，以达到呼吸道粘膜湿润、消炎祛痰、解痉、平喘等治疗目的，这种治疗方法可适用于各种呼吸道急慢性炎症和哮喘等疾病的治疗，相对于传统的服药治疗哮喘等呼吸道的疾病的手段具有无痛、迅速有效治疗的巨大优势。在雾化吸入治疗中，通常需要按需随时改变用药量，调节药粉气溶胶颗粒的浓度。考虑药雾浓度信息采集的实时性要求、传感器体积小型化并易于安装要求及医用雾化器的结构特点，多采用静电法或光散射法设计药粉气溶胶浓度传感器，对医用雾化器输出管道中的药粉气溶胶进行检测，为药物雾化过程控制提供依据，提高雾化吸入方法的治疗效果。针对医用雾化器及气溶胶浓度传感器的工作原理及结构特点，选择合适的标定试验装置对气溶胶浓度传感器进行标定，对于减小气溶胶浓度传感器的检测误差，提高医用雾化器的送药精度、促进雾化治疗科学进步具有重要意义和价值。

用于对粉尘浓度检测设备进行标定的试验装置按照气流流动方向主要分为两种：气流单向流动式粉尘标定装置和循环式粉尘标定装置。代表性地有：中国发明专利(CN104359724 A)公开了一种气流单向流动式颗粒物设备多分散标定系统，主要包括依次利用导管相连的零空气发生器、粒子发生器、停留室和标定仪器，可以在线检测采样用的仪器的测量值是否符合标准，如果发现仪器测量不标准，可以根据颗粒物设备多分散标定系统重新进行标定，从而提高采样的精确度，然而此种标定装置需不断加料，产生的气溶胶浓度的均匀性和稳定性很难保证，且容易造成实验材料的浪费；中国发明专利(CN102590447A)和中国发明专利(CN102830047 A)分别公开了一种循环式粉尘标定装置，其中，专利(CN102830047 A)公开了一种循环粉尘发尘装置，包括腔体和轴风机，腔体顶部和底部均开有口，轴流风机的一端固定在腔体底部的开口处，轴流风机的另一端通过循环管连接所述腔体顶部的开口处，能够实现粉尘的重复利用，发尘装置内的粉尘环境更加稳定；专利(CN102590447 A)涉及一种测尘仪的标定方法及设备，包括测尘仪、自循环管道、发尘装置、流量测量装置、流速及压力调节阀门、循环风机、空气过滤器、空气加热器、切换阀门、除尘器、排风机及各设备之间的连接管道等，将称量好的试验粉尘分散后送入气体流量稳定的自循环系统中，从而制造出流动的且浓度稳定的标准含尘气体，使被标定的测尘仪可快速而精确地进行标定；专利(CN201622229 U)公开了一种粉尘检测变送器综合标定试验台，由粉尘密度配比单元、粉尘检测变送器接收单元、粉尘密度检测单元、粉尘检测变送器发射单元、温度加热单元、观察窗与传感器安装单元、高速高压风机输出接口单元、高速高压风机、高速高压风机输入接口单元、试验台机架等组成，采用在标准容积的闭环管道内分次配比规定粉尘来模拟大气中粉尘密度状况，用于测试粉尘检测变送器在不同粉尘密度状况下的输出数据，及灵敏度、准确度和可靠性等数据。

针对于医用雾化器工作原理，上述三种专利所介绍标定装置存在共同的问题：(1)标定装置内气流流速和压强稳定性差，易出现粉尘的沉积现象，对标定结果造成很大误差；(2)医用雾化器输出药粉气溶胶具有低流速、低浓度特点，上述三种专利中标定装置为保证气溶胶的均匀流动，气流循环通道中风速较大，而将风速设置为很小时，易造成颗粒物在重力作用下的沉降，在实现管道内药粉气溶胶的均匀性、持久性、低速内循环化方面存在明显限制，不利于传感器标定的可重复性和可靠性；(3)未考虑和难以测定压强和流速变化对药粉气溶胶浓度传感器输出信号的影响，未涉及传感器标定的具体方法，不能用于对传感器性能进行全面的评价。

经过对比考虑，已有粉尘标定装置及涉及到的标定方法不能很好的模拟医用雾化器输出管道内的气溶胶环境，并不能准确和全面的对药粉气溶胶浓度传感器进行标定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法，从而提高药粉气溶胶的均匀性和稳定性；适用于进行待标定药粉气溶胶浓度传感器的多种影响参数标定试验，提高传感器标定的准确性和全面性。

为了解决以上技术问题，本发明结合医用雾化器及药粉气溶胶浓度传感器的工作原理及结构特点，采用的具体技术方案如下：

一种用于实现本发明所述的一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法的药粉气溶胶浓度传感器标定试验装置，其特征在于：由药粉雾化均匀腔体、传感器测试单元、控制显示单元以及用于调整气流的分裂板、导流板等组成。药粉雾化均匀腔体竖直放置；传感器测试单元水平方向安装于药粉雾化均匀腔体的中部位置；控制显示单元安装于药粉雾化均匀腔体的外部；传感器测试单元和药粉雾化均匀腔体的连接部位安装有导流板。

所述药粉雾化均匀腔体主要包括气源、过滤器、加药口、外壳、可调速风机、流速传感器A和排气口。其中，所述外壳的顶部和底部采用圆弧形结构；加药口和排气口分别位于外壳的顶部和底部；气源与加药口通过可拆卸的过滤器连接在一起；可调速风机下方安装有分裂板；加药口、外壳、可调速风机、排气口中心轴线重合；加药口和排气口安装有可打开的密封盖。

所述传感器测试单元气流通道为半环形，主要由可控流量调节阀、温湿度传感器、辅助风机A、流速传感器B、传感器安装结构、压强传感器、辅助风机B以及用于各部分连接和安装的导管组成。可控流量调节阀B后方、辅助风机A后方和辅助风机B前方安装有导流板。

所述控制显示单元包括下位机、上位机以及用于二者之间进行通信的串行通信接口。流速传感器A、流速传感器B、压强传感器、温湿度传感器、待标定药粉气溶胶传感器的输出信号经过信号放大、滤波等信号调理电路连接至下位机的I/O口；可控流量调节阀、可调速风机、辅助风机A、辅助风机B的控制引脚连接至下位机的I/O口。

一种用于实现本发明所述的一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法的药粉气溶胶浓度传感器标定试验装置，其各部分作用包括：

所述药粉雾化均匀腔体用于实现药粉的雾化和药粉气溶胶的快速均匀混合。其中，气源用于为标定实验装置清洗过程提供高速气流；过滤器用于去除气源输出气流中的水分和粉尘等杂质，对气流进行清洁；排气口用于排出气体；流速传感器A用于对药粉雾化均匀腔体内气流流速进行检测；可调速风机用于带动药粉雾化均匀腔体内的气流流动，实现药粉的雾化和药粉气溶胶的均匀混合，调整药粉雾化均匀腔体内气流流速，为减小重力作用下的沉降，可调速风机转速较大，药粉气溶胶流速同样较大；圆弧形的外壳底部有利于下落的药粉沉积在可调速风机的下方，被再次吹起和雾化。

所述传感器测试单元用于模拟医用雾化器输出管道内的低流速药粉气溶胶环境，对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定。流速传感器B、压强传感器A和温湿度传感器分别用于对传感器测试单元内的气流流速、压强和温湿度进行检测；可控流量调节阀用于调整从药粉雾化均匀腔体进入传感器测试单元的气流流量的大小；辅助风机A和辅助风机B转速相同，用于促进气流的流动，减小药粉在重力作用下的沉降和流速在经过传感器测试单元内各个部件时的降低；传感器安装结构用于安装待标定的静电式或光散射式药粉气溶胶传感器；相对于方形气流通道，半环形传感器测试单元气流通道缩短了传输距离，同时使气流更加稳定。

控制显示单元主要用于装置内气流流速、压强等参数的设置、采集、显示和调整控制，以及进行数据运算处理和实现装置清洗。所述下位机用于采集流速传感器A、流速传感器B、压强传感器、温湿度传感器、待标定药粉气溶胶浓度传感器的输出信号，经过串行通信接口将检测数据传输至上位机，并根据上位机发出的控制信号调整可控流量调节阀的开合度和可调速风机、辅助风机A、辅助风机B的转速；所述上位机用于设定药粉雾化均匀腔体内高速气流流速和传感器测试单元内气流流速及压强，接收下位机采集到的各传感器检测数据，进行数据运算，实时显示各传感器检测结果，实现人机交换功能，利用下位机对可控流量调节阀的开合度和可调速风机、辅助风机A和辅助风机B的转速进行反馈控制，增强气流的稳定性。

考虑高速风机、管道截面突然变化、管道方向的突然改变等因素引起的蜗流现象、气流分离，安装分裂板、导流板用于对装置内气流进行调理，以保证药粉气溶胶浓度传感器标定试验装置内气流的平稳性。

一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法，其工作原理包括：

(1)装置清洗原理：打开加药口和排气口的密封盖，将气源通过过滤器与加药口相连，上位机发出控制信号调整可控流量调节阀开合度和可调速风机、辅助风机A、辅助风机B的转速至最大值；气源喷出气体经过过滤器净化后进入药粉雾化均匀腔体内，利用可调速风机、辅助风机A、辅助风机B带动药粉雾化均匀腔体和传感器测试单元内气流高速流动，并通过排气口排出，去除装置内空气中的水分、粉尘等杂质和清理装置内沉积的药粉，此状态持续一段时间；下位机自动将可控流量调节阀开合度和可调速风机、辅助风机A、辅助风机B的转速调节为零；拆下过滤器，关闭加药口和排气口的密封盖。

(2)固定浓度的药粉气溶胶制备原理：将质量为m的药粉通过加药口加入药粉雾化均匀腔体；上位机发出控制信号调整可控流量调节阀开合度和可调速风机、辅助风机A、辅助风机B的转速至最大值，使装置内气流高速流动，冲击药粉，实现药粉的雾化过程和装置内药粉气溶胶的均匀混合；设装置内部容积为v，则雾化均匀后产生的药粉气溶胶浓度C为：

(3)固定流速、压强下药粉气溶胶浓度传感器标定原理：首先利用上位机设定药粉雾化均匀腔体内气流流速和传感器测试单元内气流流速、压强；上位机根据流速传感器A检测结果对可调速风扇转速进行调整，使药粉雾化均匀腔体内气流流速维持在设定值附近；为模拟医用雾化器输出管道内的低流速药粉气溶胶环境，上位机参考流速传感器B和压强传感器的检测值根据双闭环模糊控制算法利用下位机逐步调整可控流量调节阀的开合度和辅助风机A、辅助风机B的转速，使传感器测试单元内气流流速值和压强值维持在设定值，从而得到固定浓度、流速和压强的标定药粉气溶胶；等待气流流速、压强调整完成，利用下位机实时采集待标定药粉气溶胶浓度传感器输出信号，传输至上位机进行处理和显示；进行上述过程的同时，上位机实时显示流速传感器A、流速传感器B、压强传感器和温湿度传感器检测结果。

(4)传感器测试单元内气流流速和压强控制原理：所述双闭环模糊控制算法，在PID控制算法基础上，以传感器测试单元内流速传感器B和压强传感器检测值与设定值之间的误差e1、e2和误差变化率ec1、ec2作为模糊控制算法的输入，以PID控制算法的控制参数Kp、Ki和Kd作为模糊控制算法的输出，经过模糊化接口分别转换为语言变量E1、E2、EC1、EC2、KP、KI和KD，由精确的输入值和输出值转换为模糊量；利用上位机存储的知识库中的模糊规则进行模糊推理，得到输出控制量KP、KI和KD的模糊取值，经过清晰化接口转换为实际的控制量，实现PID算法控制参数Kp、Ki和Kd的在线自整定，对可控流量调节阀、辅助风机A和辅助风机B的转速进行调节，实现对传感器测试单元内的气流流速和压强的控制，以满足不同E1、E2和EC1、EC2对控制参数的不同要求，从而使被控对象具有良好的动态性能和静态性能。

本发明所述的一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法，

其特征在于：考虑药粉气溶胶浓度、气流流速和压强对待标定药粉气溶胶浓度传感器性能的影响，分别以药粉气溶胶浓度、流速和压强作为变量，通过浓度影响标定试验、流速影响标定试验和压强影响标定试验，实现对药粉气溶胶浓度传感器的多种影响参数标定；为保证每次试验中药粉气溶胶的准确制备，每次试验前对装置进行清洗。

浓度影响标定试验具体过程为：

固定流速和压强情况下，针对药粉气溶胶浓度因素对传感器的影响进行标定试验：浓度因素标定试验中加入药粉质量变化范围设为0～M，M根据实际情况确定，浓度因素标定组数设为N，5≤N≤50，计数变量设为i，1≤i≤N；准备N组质量各不相同且分别为的药粉，将每组药粉平均分为3份，对应第i组药粉可制备得到浓度为的3份标准药粉气溶胶，对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定；

每次浓度影响标定试验中，首先将传感器测试单元内气流流速和压强设定为所需值，将第i组中一份药粉加入药粉雾化均匀腔体，等待雾化均匀过程和气流流速、压强调整过程完成，制备得到标准药粉气溶胶，利用控制显示单元采集和记录20次传感器输出数据；对于每种药粉气溶胶浓度，重复实验3次，并对得到的60个数据计算算术平均值，作为当前药粉气溶胶浓度下待标定传感器输出信号；

利用N组实验中实际药粉气溶胶浓度值和待标定传感器输出数据平均值，求得待标定传感器输出信号和药粉气溶胶浓度之间的函数关系，以及计算待标定传感器灵敏度、线性度等参数。

所述流速影响标定试验的具体过程如下：

固定浓度和压强情况下，针对药粉气溶胶流速因素对传感器的影响进行标定试验：流速变化范围设为V₁～V₂，V_1、V₂根据实际情况确定，流速采样点数设为X，5≤X≤50，对流速变化范围内X点流速值对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定；首先利用标定试验装置制备所需浓度药粉气溶胶，设定传感器测试单元内压强为一个定值，将传感器测试单元内初始气流流速调整为V₁，缓慢增加流速至V₂，并不断调整压强使之维持在设定值，将流速每次调整至的整数倍时作为采样点，对应每个采样点，控制显示单元显示、采集和记录20次待标定传感器输出值，得到X种不同流速情况下传感器输出情况；为减小药粉称量误差、气流流速调整误差和压强调整误差等因素对标定结果的影响，重复上述操作3次，对应每种流速共得到60个采样数据，计算60个数据的算数平均值作为每种流速下待标定传感器输出值；利用X个流速值和对应流速情况下待标定传感器输出值求得药粉气溶胶固定浓度和压强情况下流速与待标定传感器输出信号之间的影响关系；

分别制备不同浓度的药粉气溶胶，重复上述固定浓度和压强情况下流速影响标定试验即可得到不同药粉气溶胶浓度情况下流速变化对待标定药粉气溶胶浓度传感器输出信号的影响。

所述压强影响标定试验过程如下：

固定浓度和流量情况下，针对药粉气溶胶压强因素对传感器的影响进行标定试验：设压强变化范围为P₁～P₂，P_1、P₂根据实际情况确定，压强采样点数设为Y，5≤Y≤50，对压强变化范围内Y点压强值对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定；首先利用标定试验装置制备所需浓度药粉气溶胶，设定传感器测试单元内气流流量为一个定值，将传感器测试单元内初始气流压强调整为P₁，缓慢增加压强至P₂，并不断调整流速使之维持在设定值，将压强每次调整至的整数倍时作为采样点，对应每个采样点，控制显示单元显示、采集和记录20次待标定传感器输出值，得到Y种不同压强情况下传感器输出情况；为减小药粉称量误差、气流流速调整误差和压强调整误差等因素对标定结果的影响，重复上述操作3次，对应每种压强共得到60个采样数据，计算60个数据的算数平均值作为每种压强下待标定传感器输出值；利用Y个压强值和对应压强情况下待标定传感器输出值求得药粉气溶胶固定浓度和流速情况下压强与待标定传感器输出信号之间的影响关系；

分别制备不同浓度的药粉气溶胶，重复所述固定浓度和流速情况下压强影响标定试验即可得到不同药粉气溶胶浓度情况下压强变化对待标定药粉气溶胶浓度传感器输出信号的影响。

本发明具有有益效果。本发明针对医用雾化器及药粉气溶胶浓度传感器的工作原理及结构特点，设计了一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法，利用装置清洗过程去除装置内水分和杂质，保证药粉气溶胶的准确制备；利用药粉气溶胶制备过程得到标准浓度药粉气溶胶；利用双闭环模糊控制算法对传感器测试单元内气流流速和压强进行控制，保证气流流速和压强调整的准确性和稳定性；在传感器标定过程，考虑药粉气溶胶浓度、气流流速和压强对药粉气溶胶浓度传感器性能的影响，分别以药粉气溶胶浓度、流速和压强作为变量对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定，对传感器性能进行全面评价。本发明所述药粉气溶胶浓度传感器标定装置及标定方法对于减小气溶胶浓度传感器的标定误差和医用雾化器的送药误差，提高雾化吸入方法的治疗效果，促进雾化治疗科学进步具有重要意义和价值。

附图说明

图1为本发明药粉气溶胶浓度传感器标定方法的基本原理图

图2为本发明药粉气溶胶浓度传感器标定装置的总体组成框图

图3为本发明药粉雾化均匀腔体的结构示意图

图4为本发明传感器测试单元的结构示意图

图5为本发明下位机的软件流程图

图6为本发明药粉气溶胶浓度传感器浓度因素标定流程图

图7为本发明药粉气溶胶浓度传感器流速因素标定流程图

图8为本发明药粉气溶胶浓度传感器压强因素标定流程图

图中，1.加药口密封盖；2.外壳；3.传感器测试单元连接口A；4.导流板；5.可调速风机；6.分裂板；7.排气口密封盖；8.排气口；9.传感器测试单元连接口B；10.可调速风机安装支架；11.流速传感器A；12.加药口；13.气流入口；14.可控流量调节阀；15.温湿度传感器；16.辅助风机A；17.流速传感器B；18.传感器安装结构；19.压强传感器；20.辅助风机B；21.气流出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例一，取N＝20,X＝20,Y＝20，进行药粉气溶胶浓度传感器标定试验

如图1所示，一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法，主要包括装置清洗过程、药粉气溶胶制备过程、流速、压强调整过程和待标定药粉气溶胶浓度传感器信号采集及标定过程4个部分。路径1代表待标定药粉气溶胶浓度传感器的浓度影响标定试验基本流程，路径2代表待标定药粉气溶胶浓度传感器的流速影响标定试验和压强影响标定试验基本流程。

如图2所示，一种用于实现本发明所述的一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法的药粉气溶胶浓度传感器标定试验装置，由药粉雾化均匀腔体、传感器测试单元、控制显示单元以及用于调整气流的分裂板、导流板等组成。

如图2和图3所示，所述药粉雾化均匀腔体主要包括气源、过滤器、加药口11、外壳2、利用可调速风机安装支架10安装在外壳2内部的可调速风机5、流速传感器A11和排气口8。其中，外壳2的顶部和底部采用圆弧形结构；加药口11和排气口8分别位于外壳2的顶部和底部；气源与加药口11通过可拆卸的过滤器连接在一起；可调速风机5主要由调速器和轴流风机组成，可调速风机5下方安装有分裂板6；加药口11、外壳2、可调速风机5、排气口8中心轴线重合；利用装置对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定过程中加药口11和排气口8安装有可打开的加药口密封盖1和排气口密封盖7，外壳2上的传感器测试单元连接口A3和传感器测试单元连接口B9内安装有导流板4进行气流调整。

如图2和图4所示，传感器测试单元气流通道为半环形，依次均匀安装有可控流量调节阀14、温湿度传感器15、辅助风机A16、流速传感器B17、传感器安装结构18、压强传感器19及辅助风机B20。其中，可控流量调节阀14主要由驱动电路、直流电机和气体流量调节阀组成；辅助风机A16、辅助风机B20主要由调速器和轴流风机组成。药粉气溶胶在传感器测试单元内单向流动：通过气流入口13进入传感器测试单元，并从气流出口21流出，按照气流流向，可控流量调节阀B14后方、辅助风机A16后方和辅助风机B20前方安装有导流板，辅助风机A16和辅助风机B20采用相同转速。待标定的静电式或光散射式药粉气溶胶传感器通过法兰结构安装于传感器安装结构18；为方便获得传感器测试单元内药粉气溶胶的粒径大小、凝聚情况等信息，可将滤膜安装于待标定传感器安装结构18采集药粉，并利用精密光学仪器进行观察，分析气流的稳定性等情况。

如图2、图3和图4所示，药粉雾化均匀腔体竖直放置，传感器测试单元水平方向经过气流入口13和气流出口21安装于药粉雾化均匀腔体的传感器测试单元连接口A3和传感器测试单元连接口B9，控制显示单元安装于药粉雾化均匀腔体的外部。

如图2所示，所述控制显示单元包括下位机、上位机以及二者之间的串行通信接口。将PC机作为上位机，单片机模块作为下位机。流速传感器A11、流速传感器B17、压强传感器19、温湿度传感器15、待标定药粉气溶胶浓度传感器的输出信号经过信号放大、滤波等信号调理电路连接至单片机模块的I/O口，可控流量调节阀14、可调速风机5、辅助风机A16、辅助风机B20的控制引脚连接至单片机模块的I/O口。根据上位机发出的控制信号通过驱动电路控制气体流量阀的直流电机正、反转和转速来调节流量阀的开度大小和动作时间，通过控制调速器来调整轴流风机的转速。

如图5所示，下位机工作过程中，首先完成单片机模块的时钟、I/O口，串口和中断初始化，利用串行通信接口与上位机进行通信，等待上位机完成加药量等参数的设定，开始通过串行通信接口接收上位机发出的控制信号，根据控制信号逐步调整可控流量调节阀14的开合度和可调速风机5、辅助风机A16、辅助风机B20的转速，根据上位机要求采集流速传感器A11、流速传感器B17、压强传感器19、温湿度传感器15、待标定药粉气溶胶浓度传感器中所需检测数值，发送给上位机，并根据上位机命令，循环进行上述过程。

如图1和图6所示，本发明所述的一种药粉气溶胶浓度传感器标定方法，流速在1m/s和压强为1标准大气压情况下浓度影响标定试验过程如下：

浓度因素标定试验中加入药粉质量变化范围为0～M,M＝200mg，装置内部容积v＝2L，浓度因素标定组数N＝20，计数变量设为i，1≤i≤N；准备N组质量各不相同且分别为30i(mg)的药粉，将每组药粉平均分为3份，对应第i组药粉可制备得到浓度为5i(mg/L)的3份标准药粉气溶胶，对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定；

每次试验中，首先对装置进行清洗，将传感器测试单元内气流流速和压强设定为所需值，将第i组中一份药粉加入药粉雾化均匀腔体，等待雾化均匀过程和气流流速、压强调整过程完成，制备得到标准药粉气溶胶，利用控制显示单元采集和记录20次传感器输出数据；对于每种药粉气溶胶浓度，重复做实验3次，并对得到的60个数据计算算术平均值，作为当前药粉气溶胶浓度下待标定传感器输出信号；

利用20组试验中实际气溶胶浓度值和待标定传感器输出数据平均值，求得待标定传感器输出信号和药粉气溶胶浓度之间的函数关系，以及计算待标定传感器灵敏度、线性度等参数。

如图1和图7所示，本发明所述的一种药粉气溶胶浓度传感器标定方法，药粉气溶胶浓度在20mg/L和压强为1标准大气压情况下流速影响标定试验过程如下：

流速变化范围为V₁～V₂，V₁＝0.5m/s、V₂＝2.5m/s，流速采样点数X＝20，对流速变化范围内X点流速值对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定；首先利用标定试验装置制备所需浓度药粉气溶胶，设定传感器测试单元内压强为一定值，将传感器测试单元内初始气流流速调整为V₁，缓慢增加传感器测试单元内气流流速至V₂，并不断调整压强使之维持在设定值，将流速每次调整至的整数倍时作为采样点，对应每个采样点，控制显示单元显示、采集和记录20次待标定传感器输出值，得到X种不同流速情况下传感器输出情况；为减小药粉称量误差、气流流速调整误差和压强调整误差等因素对标定结果的影响，重复上述操作3次，对应每种流速共得到60个采样数据，计算60个数据的算数平均值作为每种流速下待标定传感器输出值；利用X个流速值和对应流速情况下待标定传感器输出值求得药粉气溶胶固定浓度和压强情况下流速与待标定传感器输出信号之间的影响关系；

分别制备不同浓度的药粉气溶胶，重复上述固定浓度和压强情况下流速影响标定试验即可得到不同药粉气溶胶浓度情况下流速变化对待标定药粉气溶胶浓度传感器输出信号的影响。

如图1和图8所示，本发明所述的一种药粉气溶胶浓度传感器标定方法，药粉气溶胶浓度在20mg/L和流量在1m/s情况下压强影响标定试验过程如下：

设压强变化范围为P₁～P₂，P₁＝60000Pa,P₂＝120000Pa，压强采样点数Y＝20，对压强变化范围内Y点压强值对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定；首先利用标定试验装置制备所需浓度药粉气溶胶，设定传感器测试单元内流量为一定值，将传感器测试单元内初始气流压强调整为P₁，缓慢增加传感器测试单元内气流压强至P₂，并不断调整流速使之维持在设定值，将压强每次调整至的整数倍时作为采样点，对应每个采样点，控制显示单元显示、采集和记录20次待标定传感器输出值，得到Y种不同压强情况下传感器输出情况；为减小药粉称量误差、气流流速调整误差和压强调整误差等因素对标定结果的影响，重复上述操作3次，对应每种压强共得到60个采样数据，计算60个数据的算数平均值作为每种压强下待标定传感器输出值；利用Y个压强值和对应压强情况下待标定传感器输出值求得药粉气溶胶固定浓度和流速情况下压强与待标定传感器输出信号之间的影响关系；

分别制备不同浓度的药粉气溶胶，重复上述固定浓度和流速情况下压强影响标定试验即可得到不同药粉气溶胶浓度情况下压强变化对待标定药粉气溶胶浓度传感器输出信号的影响。

实施例二，取N＝5,X＝5,Y＝5，进行药粉气溶胶浓度传感器标定试验

浓度因素标定组数N＝5，流速采样点数X＝5，压强采样点数Y＝5，进行药粉气溶胶浓度传感器的浓度影响标定试验、流速影响标定试验和压强影响标定试验，实现对药粉气溶胶浓度传感器的多种影响参数标定，其余细节和参数与实施例一相同。

实施例三，取N＝50,X＝50,Y＝50，进行药粉气溶胶浓度传感器标定试验浓度因素标定组数N＝50，流速采样点数X＝50，压强采样点数Y＝50，进行药粉气溶胶浓度传感器的浓度影响标定试验、流速影响标定试验和压强影响标定试验，实现对药粉气溶胶浓度传感器的多种影响参数标定，其余细节和参数与实施例一相同。

Claims (3)

1.一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法，其特征在于：考虑药粉气溶胶浓度、气流流速和压强对待标定药粉气溶胶浓度传感器性能的影响，分别以药粉气溶胶浓度、流速和压强作为变量，通过浓度影响标定试验、流速影响标定试验和压强影响标定试验，实现对药粉气溶胶浓度传感器的多种影响参数标定；为保证每次试验中药粉气溶胶的准确制备，每次试验前对装置进行清洗；

所述浓度影响标定试验具体过程为：

固定流速和压强情况下，针对药粉气溶胶浓度因素对传感器的影响进行标定试验：装置内部容积为v，浓度因素标定试验中加入药粉质量变化范围设为0～M，M根据实际情况确定，浓度因素标定组数设为N，5≤N≤50，计数变量设为i，1≤i≤N；准备N组质量各不相同且分别为的药粉，将每组药粉平均分为3份，对应第i组药粉可制备得到浓度为的3份标准药粉气溶胶，对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定；

每次浓度影响标定试验中，首先将传感器测试单元内气流流速和压强设定为所需值，将第i组中一份药粉加入药粉雾化均匀腔体，等待雾化均匀过程和气流流速、压强调整过程完成，制备得到标准药粉气溶胶，利用控制显示单元采集和记录20次传感器输出数据；对于每种药粉气溶胶浓度，重复实验3次，并对得到的60个数据计算算术平均值，作为当前药粉气溶胶浓度下待标定传感器输出信号；

利用N组实验中实际药粉气溶胶浓度值和待标定传感器输出数据平均值，求得待标定传感器输出信号和药粉气溶胶浓度之间的函数关系，以及计算待标定药粉气溶胶浓度传感器灵敏度、线性度。

2.根据权利要求1所述的药粉气溶胶浓度传感器的标定方法，其特征在于所述流速影响标定试验的具体过程如下：

固定浓度和压强情况下，针对药粉气溶胶流速因素对传感器的影响进行标定试验：流速变化范围设为V₁～V₂，V₁、V₂根据实际情况确定，流速采样点数设为X，5≤X≤50，对流速变化范围内X点流速值对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定；首先利用标定试验装置制备所需浓度药粉气溶胶，设定传感器测试单元内压强为一个定值，将传感器测试单元内初始气流流速调整为V₁，缓慢增加流速至V₂，并不断调整压强使之维持在设定值，将流速每次调整至的整数倍时作为采样点，对应每个采样点，控制显示单元显示、采集和记录20次待标定传感器输出值，得到X种不同流速情况下传感器输出情况；为减小药粉称量误差、气流流速调整误差和压强调整误差对标定结果的影响，重复上述操作3次，对应每种流速共得到60个采样数据，计算60个数据的算数平均值作为每种流速下待标定传感器输出值；利用X个流速值和对应流速情况下待标定传感器输出值求得药粉气溶胶固定浓度和压强情况下流速与待标定传感器输出信号之间的影响关系；

分别制备不同浓度的药粉气溶胶，重复上述固定浓度和压强情况下流速影响标定试验即可得到不同药粉气溶胶浓度情况下流速变化对待标定药粉气溶胶浓度传感器输出信号的影响。

3.根据权利要求1所述的药粉气溶胶浓度传感器的标定方法，其特征在于所述压强影响标定试验过程如下：

固定浓度和流速情况下，针对药粉气溶胶压强因素对传感器的影响进行标定试验：设压强变化范围为P₁～P₂，P₁、P₂根据实际情况确定，压强采样点数设为Y，5≤Y≤50，对压强变化范围内Y点压强值对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定；首先利用标定试验装置制备所需浓度药粉气溶胶，设定传感器测试单元内气流流速为一定值，将传感器测试单元内初始气流压强调整为P₁，缓慢增加压强至P₂，并不断调整流速使之维持在设定值，将压强每次调整至的整数倍时作为采样点，对应每个采样点，控制显示单元显示、采集和记录20次待标定传感器输出值，得到Y种不同压强情况下传感器输出情况；为减小药粉称量误差、气流流速调整误差和压强调整误差对标定结果的影响，重复上述操作3次，对应每种压强共得到60个采样数据，计算60个数据的算数平均值作为每种压强下待标定传感器输出值；利用Y个压强值和对应压强情况下待标定传感器输出值求得药粉气溶胶固定浓度和流速情况下压强与待标定传感器输出信号之间的影响关系；分别制备不同浓度的药粉气溶胶，重复上述固定浓度和流速情况下压强影响标定试验即可得到不同药粉气溶胶浓度情况下压强变化对待标定药粉气溶胶浓度传感器输出信号的影响。