CN106092857A - 一种口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，包括可自净检测舱、与可自净检测舱互通连接的呼吸阻力检测模块、气溶胶模块、上游光度计、下游光度计、正弦曲线呼吸模拟器以及控制整个装置运转的控制模块，所述控制模块包括过滤效率检测控制模块、呼吸阻力检测控制模块、气溶胶浓度控制模块、模拟人类正弦曲线呼吸控制模块；本发明方案配备国标头模及模拟人类正弦呼吸曲线的呼吸器，通过控制模块控制自动发生特定浓度的气溶胶，同时采用两路高精度光度计采样检测，抛弃原有设备危险性高的钠焰法检测方式，更好的保护实验人员的人身安全，结构简单、成本低廉、智能化程度高，大大提高检测精度及操作效率，具有广泛的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置。
背景技术
口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置最主要的参考标准是《GB/T32610-2016日常防护型口罩技术要求》。目前国内采用的是《GB/2626-2006呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器》、《GB/T6165-2008高效空气过滤器性能试验方法效率和阻力颗粒物防护效果的技术要求和测试方法》等相关标准和方法。
目前国内普遍采用钠焰法检测方式，例如申请号为【200610113302.5】的发明专利公开一种口罩过滤效率与阻力的检测装置，包括由氢火焰燃烧器、光电转换器和光电测量仪组成的测量装置。但是目前的检测装置采用钠焰法检测，需要附带产生用于燃烧的氢气发生器，燃烧时存在易燃易爆等潜在危险，操作相对比较繁琐、安装夹持注射器不便，易对操作人员易造成伤害；而且人工干预较多，人为计算费事费力、容易出错，对检测的精度、效率等都会产生一定的影响；并且钠焰法检测精度较低、智能化程度低、夹紧式检测方式不能完全模拟口罩的实际使用工况、不能实际反映佩戴式的过滤效率，没有模拟呼吸的前提下采样准确度也不能保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术中检测装置检测精度低、智能化程度低、操作不安全等缺陷，提出一种口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，配备国际头模和模拟人类正弦曲线呼吸器，结构设计简单、智能化程度高，提高检测操作安全性及检测精度，大大提高检测人员的使用效率。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，包括可自净检测舱、与可自净检测舱互通连接的呼吸阻力检测模块、气溶胶模块、上游光度计、下游光度计、正弦曲线呼吸模拟器以及控制整个装置运转的控制模块；所述控制模块包括过滤效率检测控制模块、呼吸阻力检测控制模块、气溶胶浓度控制模块、模拟人类正弦曲线呼吸控制模块。整机结构紧凑，外形美观大方，界面简单明了，便于操作。
所述可自净检测舱内设置有国标头模、检测舱气溶胶混匀装置、用以检测可自净检测舱内颗粒物浓度的可伸缩上游光度计检测管、舱内压力接口、舱内压力传感器以及模块采样互通管；所述呼吸阻力检测模块，包括呼吸阻力抽气泵、与呼吸阻力抽气泵连接的呼吸阻力呼气检测模块和呼吸阻力吸气检测模块；所述正弦曲线呼吸模拟器包括曲轴电机、与曲轴电机相连的呼吸气缸以及呼吸保护过滤器，曲轴电机通过曲柄滑块机构与呼吸气缸相连，所述呼吸保护过滤器与模块采样互通管连接；所述可伸缩上游光度计检测管与上游光度计通过管路互通连接，所述呼吸阻力检测模块、下游光度计、国标头模、正弦曲线呼吸模拟器、模块采样互通管、舱内压力接口之间通过管路互通连接。
进一步的，所述可自净检测舱包括自净模块，所述自净模块包括与可自净检测舱连接的自净入气高效过滤器、自净排气高效过滤器、以及与自净排气高效过滤器连接的自净风机。自净模块可在短时间内将自净舱内的各类粒子过滤，实现自净舱的快速清洁。
进一步的，所述呼吸阻力呼气检测模块包括呼吸阻力呼气流量计、第一呼气电磁阀和第二呼气电磁阀；所述呼吸阻力吸气检测模块包括呼吸阻力吸气流量计、第一吸气电磁阀27和第二吸气电磁阀；所述第一吸气电磁阀27、呼吸阻力吸气流量计、呼吸阻力抽气泵与第二吸气电磁阀30顺次连接；所述第一呼气电磁阀25、呼吸阻力抽气泵、第二呼气电磁阀29、呼吸阻力呼气流量计31顺次连接，所述第一吸气电磁阀25以及呼吸阻力呼气流量计31通过模块采样互通管41与国标头模连接。
进一步的，所述可自净检测舱上设置有检测舱门，检测舱门上设置有安全门把手、以及有手套操作口，可通过手套操作口对可自净检测舱内的各功能部件进行操作。手套操作口可实现不开启安全门进行各类试验的操作，防止开启舱门造成的气溶胶泄露，节约实验检测时间。
进一步的，所述管路采用硅胶软管，实用、安全。
进一步的，所述检测装置还包括与控制模块相连的触摸显示屏，用以进行触控操作与数据显示，通过在触摸显示屏上进行操作，提高智能化及操作安全性，并且通过显示屏显示呼吸状态曲线，更加直观，方便用户操作、可以直接由触摸屏操作即可实现，减轻了工作人员的负担，减少了操作过多按钮产生的失误，提高了工作效率，并且实时显示测试数据，自动输出模拟人类正弦曲线呼吸曲线，测试结果无需人工计算统计，有效减少人为干预。
进一步的，所述装置还包括 USB接口以及内置打印机，通过内置打印机、USB接口导出或者打印所需实验数据。可实现检测报告的快速打印或者转存、查询，无需实验人员专门作出记录，节约时间，提高工作效率。
进一步的，所述气溶胶模块包括盐性气溶胶发生器、油性气溶胶发生器，气溶胶模块通过气溶胶喷嘴与可自净检测舱相连。通过气溶胶浓度控制模块可实现对盐性气溶胶发生器、油性气溶胶发生器发生气溶胶的启停，从而控制气溶胶发生浓度，保证实验过程中气溶胶的稳定。
进一步的，所述呼吸气缸上还设有防尘器，避免外界干扰，提高呼吸曲线模拟精度。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本发明所提出的方案配备国标头模及模拟人类正弦呼吸曲线的呼吸器，通过控制模块控制自动发生特定浓度的气溶胶，同时采用两路高精度光度计采样检测，自动计算口罩过滤效率及口罩呼吸阻力，配备颗粒物防泄漏和自净装置,通过控制模块自动计算累计光度计工作时间提示校准；通过触摸显示屏自动显示模拟呼吸曲线流量，运行平稳，测试精度高，本机采用高精度光度计、高精度气溶胶浓度控制模块、高精度压力传感器、高精度模拟人类正弦曲线呼吸模块，保证测试精度要求，精度可控制在±0.1%；
本装置一机多用，可做模拟人类正弦曲线呼吸，可做口罩和滤料呼吸阻力检测，可做口罩和滤料颗粒物过滤效率检测，兼容性高，可满足不同规格国标头模，可适应盐性气溶胶和油性气溶胶；抛弃原有设备危险性高的钠焰法检测方式，更好的保护实验人员的人身安全，该检测仪器结构简单、兼容性高，成本低廉，智能化程度高，可大大提高检测人员的使用效率，具有广泛的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例所述装置主视图参考图；
图2为实施例所述装置左视图参考图；
图3为实施例所述装置后视图参考图；
图4为实施例所述装置结构连接原理图；
其中，1、主壳；2、检测舱门；3、手套操作口；4、支架；5、警示贴；6、安全门把手；7、触摸屏；8、运行指示信号灯；9、主机开关；10、USB接口；11、内置打印机；12、气溶胶浓度模块接口；13、高效过滤器模块；14、排风口；15、空气开关；16、电源接口；17、呼吸阻力检测模块；18、正弦曲线模拟呼吸器；19上游光度计；20、下游光度计；21、呼吸保护过滤器；22、防尘器；23、曲轴电机；24、呼吸气缸；25、第一呼气电磁阀；26、呼吸阻力吸气流量计；27、第一吸气电磁阀；28、呼吸阻力抽气泵；29、第二呼气电磁阀；30、第二吸气电磁阀；31、呼吸阻力呼气流量计；32、检测舱气溶胶混匀装置；33、可伸缩上游光度计检测管；34、盐性气溶胶发生器；35、油性气溶胶发生器；36、气溶胶浓度控制模块；37、气溶胶喷嘴；38、自净入气高效过滤器；39、自净排气高效过滤器；40、自净风机；41、模块采样互通管；42、可自净检测舱；43、舱内压力接口；44、国标头模；45、舱内压力传感器。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
参考图1-3装置结构参考图以及图4装置结构连接原理示意图，一种口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，包括机壳1，机壳1安装在支架4上，所述支架4上还设置有万向轮，机壳上设置有警示贴5，主机开关9以及电源接口16；机壳1内设置有可自净检测舱42、与可自净检测舱42互通连接的呼吸阻力检测模块17、气溶胶模块、上游光度计19、下游光度计20、正弦曲线呼吸模拟器18以及控制整个装置运转的控制模块；
为了提高检测精度，在可自净检测舱42内设置有国标头模44、检测舱气溶胶混匀装置32、用以检测可自净检测舱42内颗粒物浓度的可伸缩上游光度计检测管33、压力传感器45、舱内压力接口43以及模块采样互通管，通过压力传感器检测舱内压力并传输到控制模块，有效保证各模块采样流量的准确性；所述呼吸阻力检测模块17，包括呼吸阻力抽气泵28、与呼吸阻力抽气泵28连接的呼吸阻力呼气检测模块和呼吸阻力吸气检测模块；本方案所述呼吸阻力检测模块17不局限于图4所示的单抽气泵与电磁阀配合切换的方式，还可以采用双泵与电磁阀配合切换等实现方式。
所述正弦曲线呼吸模拟器18包括曲轴电机23、与曲轴电机23相连的呼吸气缸24以及呼吸保护过滤器21，所述呼吸保护过滤器21与模块采样互通管41连接，曲轴电机23通过控制模块控制以20转/min的转速运行，驱动呼吸气缸24的活塞杆运行产生正弦流量曲线呼吸气流，通过呼吸保护过滤器21进入模块采样互通管41后由国标头模44完成输出，在呼吸气缸24上还设有防尘器22，以保护呼吸气缸24不受环境粉尘的污染，提高检测精度与装置稳定性。
所述可伸缩上游光度计检测管33与上游光度计19通过硅胶软管互通连接，所述呼吸阻力检测模块17、下游光度计20、国标头模44、正弦曲线呼吸模拟器18、模块采样互通管41、舱内压力接口43之间通过硅胶软管互通连接；所述控制模块包括过滤效率检测控制模块、呼吸阻力检测控制模块、气溶胶浓度控制模块、模拟人类正弦曲线呼吸控制模块，本实施例中，所述控制模块采用STM32单片机控制，例如STM32F103RB。
本实施例中，所述可自净检测舱42还包括自净模块，所述自净模块包括与可自净检测舱连接的自净入气高效过滤器38、自净排气高效过滤器39、以及与自净排气高效过滤器39连接的自净风机40。当然所述自净模块不局限于主动抽取式自净方式，还可以采用正压鼓风式自净方式等，在此不做详述。
为了方便对呼吸阻力进行检测，所述呼吸阻力呼气检测模块包括呼吸阻力呼气流量计31、第一呼气电磁阀25和第二呼气电磁阀29；所述呼吸阻力吸气检测模块包括呼吸阻力吸气流量计26、第一吸气电磁阀27和第二吸气电磁阀30；所述第一吸气电磁阀27、呼吸阻力吸气流量计26、呼吸阻力抽气泵28与第二吸气电磁阀30顺次连接；所述第一呼气电磁阀25、呼吸阻力抽气泵、第二呼气电磁阀29、呼吸阻力呼气流量计31顺次连接，所述第一吸气电磁阀25以及呼吸阻力呼气流量计31通过模块采样互通管41与国标头模连接，实施例中所述管路均采用硅胶软管。
在可自净检测舱42上设置有检测舱门，检测舱门2上设置有安全门把手6、以及有手套操作口3，可通过手套操作口3对可自净检测舱内的各功能部件进行操作，有效防止颗粒物泄露；为了提高操作安全性，在检测舱门2上还设有指示灯8，以提示舱门2是否关闭，另外，在机壳1上还设置有与控制模块连接的触摸显示屏7，用以进行触控操作与数据显示，通过在触摸显示屏上进行操作，提高智能化及操作安全性，并且通过显示屏显示呼吸状态曲线，更加直观。
另外，气溶胶模块包括盐性气溶胶发生器34、油性气溶胶发生器35，气溶胶模块通过气溶胶喷嘴37与可自净检测舱42相连，为了扩展整机功能，所述装置还包括 USB接口10以及内置打印机11，通过内置打印机11、USB接口9导出或者打印所需实验数据。
具体使用时，工作状态是：
（1）做口罩颗粒物过滤效率检测时：将口罩正确佩戴在国标头模44上，将可伸缩上游光度计检测管33推至口罩前端约3cm处，并关闭舱门2，指示灯8提示舱门2是否关闭，通过过滤效率检测控制模块，在触摸屏7上操作启动口罩颗粒物过滤效率检测，首先装置自动启动检测舱42自净，此时气流由自净入气高效过滤器38进入检测舱42，由自净排气高效过滤器39排出检测舱42，由自净风机40通过排风口14排出设备。
自净完成后控制控制模块控制，自动启动上游光度计22自净、启动下游光度计23自净，自净完成后，装置通过控制模块自动控制气溶胶浓度控制模块36自动启动连接在气溶胶浓度控制模块和接口12处的外置盐性气溶胶发生器34或油性气溶胶发生器35发生气溶胶，通过气溶胶喷嘴37喷入可自净检测舱42，同时由检测舱气溶胶混匀装置32将气溶胶混匀，由上游光度计19监测检测舱内颗粒物浓度，浓度达到23mg/m3时，同时启动下游光度计20检测与人类正弦曲线模拟呼吸器18，倒计时为1小时的检测，实时计算出颗粒物过滤效率并每分钟保存一组数据，一小时完成后取最小值做最终检测结果，通过触摸屏7操作内置打印机11打印检测数据和通过USB接口10导出检测数据。通过触摸屏7操作完成检测，自净舱再次自净。
（2）做口罩呼吸阻力检测时：将口罩佩戴在国标头模44上，通过触摸屏7操作启动检测，通过呼吸阻力检测控制模块实现自动检测，当进行口罩呼吸阻力检测吸气阻力检测时，气流通过国标头模44，进入模块采样互通管41，然后进入开启的第一吸气电磁阀27，通过呼吸阻力吸气流量计26后进入呼吸阻力抽气泵28入口，由呼吸阻力抽气泵28出口进入开启的第二吸气电磁阀30排入环境大气，完成呼吸阻力检测吸气过程，检测过程中，当采样流量保持在85±1L/min时，5秒内检测口罩前后端压力，计算口罩吸气阻力，保存检测数据。然后自动运行呼气阻力检测，此时，第一呼气电磁阀25进入呼吸阻力抽气泵28入口，由呼吸阻力抽气泵28出口进入开启的第二呼气电磁阀29，通过呼吸阻力呼气流量计31进入模块采样互通管41后由国标头模44排出，完成呼吸阻力检测呼气过程，待采样流量保持在85±1L/min时，5秒内检测口罩前后端压力，自动计算口罩呼气阻力，保存检测数据。通过触摸屏7操作内置打印机11打印检测数据和通过USB接口10导出检测数据。
（3）模拟人类正弦曲线呼吸：在模拟人类正弦曲线呼吸控制模块下，控制曲轴电机，带动曲柄滑块机构使呼吸气缸往返运动发生正弦气流，并通过国标头模输出，且呼吸正弦曲线实时显示在触摸屏上。还可以设置转速检测传感器检测曲轴电机转速，并通过调速器根据控制规则进行调整。将实时呼吸曲线显示在触摸屏上。本方案所述正弦曲线呼吸模拟器不局限于曲柄滑块机构与气缸配合实现的方式，还可以采用正弦凸轮与弹簧气缸的实现方式。操作人员可以实时观察头模是否在做模拟呼吸、呼吸曲线是否符合标准要求，为口罩和滤料过滤效率检测提供更准确的数据支持，大大提高检测精度与效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，其特征在于，包括可自净检测舱、与可自净检测舱互通连接的呼吸阻力检测模块、气溶胶模块、上游光度计、下游光度计、正弦曲线呼吸模拟器以及控制整个装置运转的控制模块；所述控制模块包括过滤效率检测控制模块、呼吸阻力检测控制模块、气溶胶浓度控制模块以及模拟人类正弦曲线呼吸控制模块；
所述可自净检测舱内设置有国标头模、检测舱气溶胶混匀装置、用以检测可自净检测舱内颗粒物浓度的可伸缩上游光度计检测管、舱内压力接口以及模块采样互通管；
所述呼吸阻力检测模块，包括呼吸阻力抽气泵、与呼吸阻力抽气泵连接的呼吸阻力呼气检测模块和呼吸阻力吸气检测模块；
所述正弦呼吸曲线模拟器包括曲轴电机、与曲轴电机相连的呼吸气缸以及呼吸保护过滤器，所述呼吸保护过滤器与模块采样互通管连接；
所述可伸缩上游光度计检测管与上游光度计通过管路互通连接，所述呼吸阻力检测模块、下游光度计、国标头模、正弦曲线呼吸模拟器、模块采样互通管、舱内压力接口之间通过管路互通连接。
2.根据权利要求1所述的口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，其特征在于：所述可自净检测舱包括自净模块，所述自净模块包括与可自净检测舱连接的自净入气高效过滤器、自净排气高效过滤器、以及与自净排气高效过滤器连接的自净风机。
3.根据权利要求1所述的口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，其特征在于：所述呼吸阻力呼气检测模块包括呼吸阻力呼气流量计、第一呼气电磁阀和第二呼气电磁阀；所述呼吸阻力吸气检测模块包括呼吸阻力吸气流量计、第一吸气电磁阀和第二吸气电磁阀；所述第一吸气电磁阀、呼吸阻力吸气流量计、呼吸阻力抽气泵与第二吸气电磁阀顺次连接；所述第一呼气电磁阀、呼吸阻力抽气泵、第二呼气电磁阀、呼吸阻力呼气流量计顺次连接，所述第一吸气电磁阀以及呼吸阻力呼气流量计通过模块采样互通管与国标头模相连。
4.根据权利要求1所述的口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，其特征在于：所述可自净检测舱上设置有检测舱门，检测舱门上设置有安全门把手、以及有手套操作口。
5.根据权利要求1所述的口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，其特征在于：所述管路均采用硅胶软管。
6.根据权利要求1所述的口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，其特征在于：所述装置还包括与控制模块相连的触摸显示屏，用以进行触控操作与数据显示。
7.根据权利要求1所述的口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，其特征在于：所述装置还包括 USB接口以及内置打印机，通过内置打印机、USB接口导出或者打印所需实验数据。
8.根据权利要求1所述的口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，其特征在于：所述气溶胶模块包括盐性气溶胶发生器、油性气溶胶发生器，气溶胶模块通过气溶胶喷嘴与可自净检测舱相连。
9.根据权利要求1所述的口罩颗粒物过滤效率及呼吸阻力检测装置，其特征在于：所述呼吸气缸上还设有防尘器。
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