CN106596161A - 水下呼吸模拟装置及其水下呼吸模拟方法 - Google Patents

Abstract

一种水下呼吸模拟装置及其水下呼吸模拟方法。其中，所述水下呼吸模拟装置包括：压力舱；气体抽排装置，位于所述压力舱内，用于将呼吸气体从气源抽入，并用于将所述呼吸气体排出，以模拟人体的吸气和呼气动作；耗氧装置，位于所述压力舱内，用于消耗所述呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗；所述气体抽排装置的气体输入端连接至所述气源，所述气体抽排装置的气体输出端连接至所述耗氧装置的气体输入端。所述水下呼吸模拟装置实现对潜水呼吸器的无人测试，提高潜水呼吸器测试的安全性和快捷性。

Description

水下呼吸模拟装置及其水下呼吸模拟方法

技术领域

本发明涉及潜水用具领域，尤其涉及一种水下呼吸模拟装置及其水下呼吸模拟方法。

背景技术

传统的潜水呼吸器有氧气瓶、一级减压阀、二级减压阀和咬嘴组成，俗称为“水肺”。潜水呼吸器可分为开放式潜水呼吸器、半闭式潜水呼吸器和封闭式潜水呼吸器等不同类型。

潜水呼吸器的呼吸阻力是潜水过程中导致潜水员负荷加重的主要原因之一。一般潜水员在水下依赖改变呼吸强度和方式等，达到适应呼吸阻力的变化以保证呼吸流量。呼吸阻力也是评价潜水呼吸器的重要评价指标。潜水呼吸器作为个人水下呼吸保护装置，检测其呼吸阻力具有重要的意义。

如果采用真人进行水下实验对潜水呼吸器的呼吸阻力进行测试，需要严格控制潜水人员的安全。并且，如果采用人员进行测试，还会出现暂时性呼吸停止但心跳仍然存在的情况，影响潜水呼吸器的准确测试。因此，在测试过程中，还需要时刻侦测潜水人员的呼吸心率和呼吸频率。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种水下呼吸模拟装置及其水下呼吸模拟方法，以对潜水员在水下的呼吸过程进行模拟，从而实现对潜水呼吸器的无人测试，提高潜水呼吸器测试的安全性和快捷性。

为解决上述问题，本发明提供一种水下呼吸模拟装置，包括：

压力舱；

气体抽排装置，位于所述压力舱内，用于将呼吸气体从气源抽入，并用于将所述呼吸气体排出，以模拟人体的吸气和呼气动作；

耗氧装置，位于所述压力舱内，用于消耗所述呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗；

所述气体抽排装置的气体输入端连接至所述气源，所述气体抽排装置的气体输出端连接至所述耗氧装置的气体输入端。

可选的，所述水下呼吸模拟装置还包括：二氧化碳补充装置，位于所述压力舱内，用于对已经经过所述耗氧装置的所述呼吸气体补充二氧化碳，以模拟人体产生二氧化碳。

可选的，所述水下呼吸模拟装置还包括：加湿装置，位于所述压力舱内，用于对所述呼吸气体加湿，以模拟人体呼出气体的湿度。

可选的，所述水下呼吸模拟装置还包括：气体混合装置，位于所述压力舱内，所述气体混合装置的第一气体输入端连接所述耗氧装置的气体输出端，所述气体混合装置的第二气体输入端连接所述二氧化碳补充装置的气体输出端，所述气体混合装置的第三气体输入端连接所述加湿装置的输出端。

可选的，所述气源与所述气体抽排装置之间具有第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀和第二减压阀位于所述压力舱内，所述第二减压阀位于所述第一减压阀和所述气体抽排装置之间。

可选的，所述第二减压阀与所述气体抽排装置之间具有第一单向阀，所述气体抽排装置与所述耗氧装置之间具有第二单向阀。

可选的，所述耗氧装置与所述气体混合装置之间具有第三单向阀，所述二氧化碳补充装置与所述气体混合装置之间具有第四单向阀，所述加湿装置与所述气体混合装置之间具有第五单向阀，所述加湿装置的气体输出端具有第六单向阀。

可选的，所述水下呼吸模拟装置还包括：温度控制系统，用于控制所述耗氧装置和气体混合装置中至少其中一个装置内部气体的温度。

可选的，所述压力舱内的压强范围为4MPa～5MPa。

为解决上述问题，本发明还提供了一种水下呼吸模拟装置的水下呼吸模拟方法，所述水下呼吸模拟装置包括：

压力舱；

气体抽排装置，位于所述压力舱内；

耗氧装置，位于所述压力舱内；

所述气体抽排装置的气体输入端连接至气源，所述气体抽排装置的气体输出端连接至所述耗氧装置的气体输入端；

所述水下呼吸模拟方法包括：

采用所述气体抽排装置从所述气源将所述呼吸气体抽入所述水下呼吸模拟装置，并将所述呼吸气体从所述气体抽排装置排向所述耗氧装置，以模拟人体的吸气和呼气动作；

采用所述耗氧装置消耗所述呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗。

可选的，所述水下呼吸模拟装置还包括位于所述压力舱内的二氧化碳补充装置，采用所述二氧化碳补充装置对已经经过所述耗氧装置的所述呼吸气体补充二氧化碳，以模拟人体产生二氧化碳。

可选的，所述水下呼吸模拟装置还包括位于所述压力舱内的加湿装置，采用所述加湿装置对已经经过所述耗氧装置的所述呼吸气体增加湿度，以模拟人体呼出气体的湿度。

可选的，所述水下呼吸模拟装置还包括位于所述压力舱内的气体混合装置，所述气体混合装置的第一气体输入端连接所述耗氧装置的气体输出端，所述气体混合装置的第二气体输入端连接所述二氧化碳补充装置的气体输出端，所述气体混合装置的第三气体输入端连接所述加湿装置的输出端，通过所述气体混合装置将已经经过所述耗氧装置的所述呼吸气体与补充的二氧化碳混合，并且使气体的湿度均匀。

可选的，所述气源与所述气体抽排装置之间具有第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀和第二减压阀位于所述压力舱内，所述第二减压阀位于所述第一减压阀和所述气体抽排装置之间，通过所述第一减压阀和第二减压阀降低所述呼吸气体的气压。

可选的，通过在所述第二减压阀与所述气体抽排装置之间设置第一单向阀，控制所述呼吸气体从所述第二减压阀向所述气体抽排装置单向流动，通过在所述气体抽排装置与所述耗氧装置之间设置第二单向阀，控制所述呼吸气体从所述气体抽排装置向所述耗氧装置单向流动。

可选的，通过在所述耗氧装置与所述气体混合装置之间设置第三单向阀，控制所述呼吸气体从所述耗氧装置向所述气体混合装置单向流动；通过在所述二氧化碳补充装置与所述气体混合装置之间设置第四单向阀，控制所述二氧化碳补充装置产生的二氧化碳向所述气体混合装置单向流动；通过在所述加湿装置与所述气体混合装置之间设置第五单向阀，控制所述加湿装置补充的水汽向所述气体混合装置单向流动，通过在所述气体混合装置的气体输出端设置第六单向阀，控制混合后的气体从所述气体混合装置单向输出。

可选的，当所述气体抽排装置从所述气源抽入所述呼吸气体时，所述第一单向阀打开，所述第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀和第六单向阀关闭；当所述气体抽排装置排出所述呼吸气体，所述第一单向阀关闭，所述第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀和第六单向阀打开。

可选的，调整所述耗氧装置消耗氧气的量与所述二氧化碳补充装置补充二氧化碳的量，使所述水下呼吸模拟装置的模拟呼吸商控制为0.855～0.860，或者控制为0.860～0.875，或者控制为0.860～0.875，或者控制为0.875～0.900。

可选的，通过温度控制系统，控制所述耗氧装置和气体混合装置中，至少其中一个装置内部气体的温度。

可选的，控制所述压力舱内的压强范围为4MPa～5MPa。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的技术方案中，所提供一种水下呼吸模拟装置包括压力舱、气体抽排装置和耗氧装置。气体抽排装置位于所述压力舱内，用于将呼吸气体从气源抽入，并用于将所述呼吸气体排出，以模拟人体的吸气和呼气动作。耗氧装置位于所述压力舱内，用于消耗所述呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗。所述气体抽排装置的气体输入端连接至所述气源，所述气体抽排装置的气体输出端连接至所述耗氧装置的气体输入端。所述水下呼吸模拟装置能够模拟潜水员在水下的呼吸过程，从而可以利用此水下呼吸模拟装置对潜水呼吸器进行测试，而不必通过潜水员真实潜水对潜水呼吸器进行测试，节约测试成本，杜绝人员的安全隐患，同时提高对潜水呼吸器的测试效率。

进一步，所述水下呼吸模拟装置还包括二氧化碳补充装置，所述二氧化碳补充装置位于所述压力舱内，用于对已经经过所述耗氧装置的所述呼吸气体补充二氧化碳，以模拟人体产生二氧化碳。由于包括二氧化碳补充装置，所述水下呼吸模拟装置对人体呼吸的模拟更加准确。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的水下呼吸模拟装置示意图；

图2是图1所示水下呼吸模拟装置中气体抽排装置示意图；

图3是图1所示水下呼吸模拟装置中第一种耗氧装置示意图；

图4是图1所示水下呼吸模拟装置中第二种耗氧装置示意图；

图5是本发明另一实施例所提供的水下呼吸模拟装置示意图；

图6是本发明又一实施例所提供的水下呼吸模拟装置示意图。

具体实施方式

现有技术中，不存在一种能够对各种不同类型潜水呼吸器进行非水下测试的方法和设备，也不存在适用于对潜水呼吸器进行测试的相应呼吸动力模拟装置和耗氧装置等装置，也不存较好的呼吸阻力测试方法。

为此，本发明提供一种水下呼吸模拟装置及其水下呼吸模拟方法，所述水下呼吸模拟装置将人体的呼吸过程分为两个最主要的过程，一个是吸气和呼气的过程，另一个是氧气的消耗过程，对应的，本发明令水下呼吸模拟装置包括气体抽排装置用于抽排气体，以实现对人体吸气和呼气的模拟，令水下呼吸模拟装置包括耗氧装置，以实现对人体氧气消耗过程的模拟，两个装置的功能结合，实现对潜水员真实潜水时的呼吸过程的模拟。由于所述水下呼吸模拟装置能够对潜水员真实潜水时呼吸过程进行模拟，因此，所述水下呼吸模拟装置能够用于对潜水呼吸器进行测试，从而不必通过潜水员真实潜水就能够测试潜水呼吸器的各项性能，例如能够测试潜水呼吸器的呼吸阻力。从而节约测试成本，并杜绝人员的安全隐患。同时，由于不必通过潜水员真实潜水就能够测试潜水呼吸器，还能够提高潜水呼吸器的测试便捷性能。所述水下呼吸模拟方法能够利用水下呼吸模拟装置，实现对潜水员真实潜水时相应呼吸过程的模拟，并节省测试时间，提高测试效率。

本发明还提供了气体抽排装置及其使用方法，以更好地实现对人体吸气和呼气的模拟。

本发明还提供了耗氧装置及其使用方法，以更好地实现对人体氧气消耗过程的模拟。

本发明还提供了潜水呼吸器的呼吸阻力测试方法，以更好地对潜水呼吸器的呼吸阻力进行测试。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本发明实施例提供一种水下呼吸模拟装置。

请参考图1，所述水下呼吸模拟装置包括压力舱110、气体抽排装置120、耗氧装置130、二氧化碳补充装置140、加湿装置150和气体混合装置160。

本实施例中，压力舱110可以是密闭的舱体，以便后续能够通过通入气体等方式升高压力舱110内的压强。但是，压力舱110内可以有一些与外界连通的通气管路，例如图1中，气体抽排装置120与气源100之间的通气管路即从压力舱110内穿过压力舱110，到达舱外的气源100。同样的，气体混合装置160的气体输出端对应通气管路从压力舱110内穿过压力舱110，到达舱外。

本实施例中，根据所要模拟的水下压强环境，可以设置压力舱110内的压强范围为4MPa～5MPa，从而达到对真实潜水压强条件的模拟。

本实施例中，气体抽排装置120位于压力舱110内，用于将呼吸气体从气源100抽入，并用于将呼吸气体排出，以模拟人体的吸气和呼气动作。将呼吸气体从气源100抽入是指，气体抽排装置120将原本储存在气瓶(此时气源100为储存有呼吸气体的气瓶)内的呼吸气体，通过气体抽排装置120的抽吸作用，抽入到整个所述水下呼吸模拟装置内(这个过程包括将呼吸气体抽入到气体抽排装置120内部)。将呼吸气体排出是指，气体抽排装置120将经过整个所述水下呼吸模拟装置处理后的气体排出所述水下呼吸模拟装置(这个过程包括将呼吸气体从气体抽排装置120内部排出)，这个过程呼吸气体的流动动力主要来源于气体抽排装置120将自身内部的呼吸气体排出自身，从而使整个水下呼吸模拟装置的气体输出端排出相应体积的呼吸气体。

本实施例中，耗氧装置130位于压力舱110内，用于消耗呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗。由于人体对所吸入的气体也不是将其中的氧气全部消耗，因此，所述耗氧装置130通常也不完全消耗呼吸气体中的氧气，而是仍然有一部分氧气保留在被所述水下呼吸模拟装置排出的呼吸气体中。

本实施例中，二氧化碳补充装置140位于压力舱110内，用于对已经经过耗氧装置130的呼吸气体补充二氧化碳，以模拟人体产生二氧化碳。

本实施例中，采用耗氧装置130模拟人体消耗氧气的过程，采用二氧化碳补充装置140模拟人体产生二氧化碳，从而将两个过程完全分开，便于对氧气消耗和二氧化碳生成进行定量控制，并且在一定的条件下，还可以省略二氧化碳补充装置140，从而简化结构。也就是说，本实施例将人体对于消耗氧气并形成二氧化碳的气体交换过程，分开成两个过程进行处理。

本实施例中，加湿装置150位于压力舱110内，用于对呼吸气体加湿，以模拟人体呼出气体的湿度。加湿装置150可以是产生水汽的装置，并且加湿装置可以根据需要，将相应的呼吸气体加湿至人体呼出气体的湿度水平。

本实施例中，气体混合装置160位于压力舱110内，用于将经过耗氧装置130的呼吸气体与补充的二氧化碳(二氧化碳由二氧化碳补充装置140提供)和水汽(水汽由加湿装置150提供)进行混合。

请继续参考图1，气体抽排装置120的气体输入端连接至气源100，气体抽排装置120的气体输出端连接至耗氧装置130的气体输入端。

本实施例中，气源100位于水下呼吸模拟装置的压力舱110外。气源100可以为装有液态空气的气瓶。气瓶内气体的压强可以30MPa～40MPa。其它实施例中，气源100也可以位于压力舱110内。

请继续参考图1，气体混合装置160的第一气体输入端连接耗氧装置130的气体输出端，气体混合装置160的第二气体输入端连接二氧化碳补充装置140的气体输出端，气体混合装置160的第三气体输入端连接加湿装置150的输出端。

本实施例中，气体混合装置160具有三个气体输入端，并且分别连接耗氧装置130的气体输出端、二氧化碳补充装置140的气体输出端和加湿装置150的输出端。其它实施例中，气体混合装置160也可以具有四个以上的气体输入端，只要保证将上述各输出端连接至气体混合装置160的输入端即可。其它实施例中，当未设置二氧化碳补充装置140时，气体混合装置160可以相应去除对应于二氧化碳补充装置140的气体输入端，因此，此时气体混合装置160可以只具有两个气体输入端。

本实施例中，气体混合装置160内部可以具有气体混合涡轮(未示出)，通过所述涡轮的旋转，使输入气体混合装置160内部的不同成分充分混合。

请继续参考图1，气源100与气体抽排装置120之间具有第一减压阀171和第二减压阀172，第一减压阀171和第二减压阀172位于压力舱110内，第二减压阀172位于第一减压阀171和气体抽排装置120之间。

本实施例中，通过第一减压阀171和第二减压阀172的减压作用，能够使气源100中的呼吸气体从30MPa～40MPa的压强范围降低至与压力舱110内的环境压强基本相等，也可以在经过第一减压阀171和第二减压阀172的减压作用后，使呼吸气体的压强范围降低至比压力舱110内的环境压强(此时环境压强即为压力舱100内的压强)略大，例如比环境压强大0kPa～500kPa左右。其中，第一减压阀171可以将30MPa～40MPa的压强降低至约10MPa左右。

本实施例将第一减压阀171和第二减压阀172设置在压力舱110内，可以令第一减压阀171和第二减压阀172在更加接近真实潜水的压强环境中工作，从而提高整个水下呼吸模拟装置的模拟水平。

本实施例中，第一减压阀171和第二减压阀172属于整个水下呼吸模拟装置的一部分，但是，其它实施例中，水下呼吸模拟装置也可以不包括第一减压阀171和第二减压阀172，而是将第一减压阀171和第二减压阀172作为对应潜水呼吸器的一部分。

请继续参考图1，第二减压阀172与气体抽排装置120之间具有第一单向阀101，气体抽排装置120与耗氧装置130之间具有第二单向阀102。

本实施例中，第一单向阀101用于控制相应的呼吸气体从第二减压阀172向气体抽排装置120单向流动。第二单向阀102用于控制相应的呼吸气体从气体抽排装置120向耗氧装置130单向流动。

请继续参考图1，耗氧装置130与气体混合装置160之间具有第三单向阀103，二氧化碳补充装置140与气体混合装置160之间具有第四单向阀104，加湿装置150与气体混合装置160之间具有第五单向阀105，加湿装置150的气体输出端具有第六单向阀106。

本实施例中，通过第三单向阀103，控制呼吸气体从耗氧装置130向气体混合装置160单向流动。通过第四单向阀104，控制二氧化碳补充装置140产生的二氧化碳向气体混合装置160单向流动。通过第五单向阀105，控制加湿装置150补充的水汽向气体混合装置160单向流动，通过第六单向阀106，控制混合后的气体从气体混合装置160单向输出。

需要说明的是，图1中虽未显示，但本实施例所提供的水下呼吸模拟装置还包括温度控制系统，温度控制系统用于控制耗氧装置130和气体混合装置160中至少其中一个装置内部气体的温度。具体的，所述温度控制系统可以仅用于控制耗氧装置130内部气体的温度，也可以仅用于控制气体混合装置160内部气体的温度，还可以同时用于控制耗氧装置130内部气体的温度和气体混合装置160内部气体的温度。上述对各装置内部气体温度的控制通常是指对装置内的气体进行适当的加温，从而使相应的气体达到人体真实呼吸时相当的温度。通过所述温度控制系统，使上述各装置内的气体温度控制在约37℃左右，从而更好地模拟人体呼吸过程中的气体温度。

需要说明的是，考虑到热胀冷缩会对气体抽排装置120造成影响，从而会进一步影响到气体抽排装置120工作过程中受到的阻力大小，因此，通常不对气体抽排装置120内部气体的温度进行控制(即不对气体抽排装置120进行升温处理)。

本实施例所提供的水下呼吸模拟装置中，还包括一种气体抽排装置120，请参考图2，示出了气体抽排装置120的具体结构，气体抽排装置120包括气缸121和电机122。气缸121具有缸筒1211、活塞1212和连杆1213。

本实施例中，气缸121是引导其内部活塞1212在其缸筒1211内进行直线往复运动的圆筒形机件。

本实施例中，缸筒1211具有气体输出端1215和气体输入端1214。气体输出端1215和气体输入端1214位于缸筒1211的同一端面中。并且，气体输入端1214连接至相应的气源100(请参考图1)，以保证气缸121能够从气源100处抽入气体，实现对人体吸气过程的模拟。气体输出端1215连接至后续的其它装置(例如耗氧装置130)，并且一直导通至整个水下呼吸模拟装置的输出端，以便能够通过向所述气体输出端排放气体，而实现对人体呼气过程的模拟。需要说明的是，其它实施例中，缸筒1211的同一端面中还可以包括有其它的气体输入端。

本实施例中，缸筒1211的内径大小代表了气缸121输出力的大小。活塞1212要在缸筒1211内做平稳的往复滑动，缸筒1211内表面的表面粗糙度(Ra)应达到0.8μm。

活塞1212位于所述缸筒1211内。活塞1212是气缸121中的抽取和排出气体的关键元件，为防止活塞1212左右两腔相互窜气，活塞1212可以设有密封圈(未单独显示)。

连杆1213一端连接活塞1212。连杆1213是气缸121中最重要的受力零件。通常可以使用高碳钢，连杆1213表面可以经镀硬铬处理，或者连杆1213可以使用不锈钢，以防腐蚀，并提高活塞1212中密封圈的耐磨性。

电机122连接连杆1213的另一端。具体的，电机122具有机座1224，机座1224上具有滑轨1223。电机122通过螺杆1221和夹板1222固定连杆1213的另一端，并且夹板1222设置在滑轨1223上，以保证夹板1222能够在滑轨1223上作往返运动。夹板1222的运动动力可以来源于电机122内部的电力控制系统。电机122能够带动所述连杆1213作单轴往返运动，从而使所述连杆1213能够带动所述活塞1212在所述缸筒1211内作单轴往返运动。

需要说明的是，其它实施例中，电机122也可以采用其它结构固定连杆1213的另一端，并且使连杆1213能够作单轴往返运动。

本实施例中，当连杆1213向远离气体输出端和气体输入端的方向运用时，会带动活塞1212将呼吸气体抽入缸筒1211内，完成对人体吸气动作的模拟。当连杆1213向靠近气体输出端和气体输入端的方向运用时，会带动活塞1212将呼吸气体排出缸筒1211外，完成对人体呼气动作的模拟。

本实施例中，所述气缸121的排量大于等于人体的最大肺活量，从而保证气体抽排装置120能够对各种不同程度的呼吸情况进行模拟。所述人体的最大肺活量可以是指正常成年人的最大肺活量，考虑到本实施例是运用于水下呼吸模拟装置，因此，所述人体的最大肺活量可以是指潜水员的最大肺活量。

需要说明的是，图中虽未显示，但是气体抽排装置120还可以包括速度控制系统(速度控制系统可以为上述电力控制系统的一部分，并且可以有相应的控制平台以供相应设定速度的输入)。速度控制系统用于控制所述连杆1213在单轴往返运动中的运动速度。本实施例中，所述速度控制系统可以设置于所述电机122中，从而保证电机122在带动连杆1213作单轴往返运动时，能够实时地控制连杆1213运动速度，从而实时控制活塞1212的运动速度。

需要说明的是，图中虽未显示，但是气体抽排装置120还包括阻力监测系统。阻力监测系统(阻力监测系统同样可以设置于相应的机座1224内部，并且可以有相应的显示装置或者数据输出装置将相应的阻力数据输出)用于监测活塞1212在缸筒1211内运动时受到的阻力。阻力监测系统对活塞1212所受阻力的监测对于潜水呼吸器相应功能的测试具有重要的意义。

本实施例还提供了图2所示气体抽排装置120的使用方法，所述使用方法适用于上述气体抽排装置120，所述使用方法包括：采用电机122控制连杆1213作单轴往返运动，连杆1213带动活塞1212在缸筒1211内往返运动。在活塞1212向远离气体输出端1215和气体输入端1214的方向运用时，气体输入端1214打开，气体输出端1215关闭，气缸121将相应的呼吸气体从气体输入端1214抽入缸筒1211内，完成对人体吸气动作的模拟。在活塞1212向靠近气体输出端1215和气体输入端1214的方向运用时，气体输入端1214关闭，气体输出端1215打开，气缸121将缸筒1211内的呼吸气体从气体输出端1215排出缸筒1211，完成对人体呼气动作的模拟。

所述使用方法中，前面已经抽到，气缸121的排量大于等于人体的最大肺活量，因此，可以通过控制活塞1212在缸筒1211内的行程，控制呼吸气体被抽入缸筒1211内的体积。

本实施例中，通过速度控制系统控制活塞1212的速度。活塞1212的速度可以用于模拟人体的呼吸频率和呼吸强度。通过所述速度控制系统，本实施例可以对不同呼吸强度和呼吸频率进行模拟。

本实施例中，控制活塞1212在一次单向运动过程中分为两个运动阶段，其中，第一运动阶段的运动速度大于第二运动阶段的运动速度。由于人呼吸过程中，无论是吸气还是呼气，都是先快后慢(呼吸时所用的力气先大后小)，因此，设置第一运动阶段大于第二运动阶段的运动速度，可以更加准确地模拟人体呼吸动作过程。

本实施例中，阻力监测系统监测活塞1212在运动过程中受到的阻力。前面已经提到，阻力监测系统对活塞1212所受阻力的监测对于潜水呼吸器相应功能的测试具有重要的意义。通过阻力监测系统监测活塞1212在运动过程中受到的阻力，可以采集到相应潜水呼吸器的呼吸阻力等各项指标，从而为潜水呼吸器的性能测试提供直接数据。

本实施例中，设置活塞1212以不同的速度往返运动，监测活塞1212每次往返运动过程中受到的阻力，从而可以采集到相应潜水呼吸器的在不同呼吸条件下，相应的呼吸阻力等各项指标，从而更加全面地了解相应潜水呼吸器的性能。

通过上述过程，本实施例所提供的使用方法实现了对人体吸气和呼气过程的全模拟，并且整个过程简单且易于操作，同时所述使用方法可以实现对各种不同呼吸强度和呼吸频率的模拟，从而为直接和全面地对相应潜水呼吸器进行测试提供了条件。

需要说明的是，为了保证气缸121更好地工作，最好令气缸121保持恒温恒湿(湿度较小或者说干燥)的状态。

本实施例所提供的水下呼吸模拟装置中，还包括第一种耗氧装置130，请参考图3，耗氧装置130包括多根耗氧管131和多根通气管132。每根耗氧管131的气体输入端具有单向阀1311。单向阀1311用于控制相应的气体从耗氧管131的气体输入端单向流入耗氧管131。每根耗氧管131的气体输出端具有氧气监测装置1312，氧气监测装置1312用于监测经过耗氧管131后的气体，从气体输出端输出是，是否仍然带有氧气。如果仍然带有氧化，所述耗氧管131就无法对氧气进行定量去除。

本实施例中，耗氧管131中具有液态耗氧剂或者固态耗氧剂。经过耗氧管131的气体与耗氧管131内的液态耗氧剂或者固态耗氧剂充分接触，气体中的氧气与液态耗氧剂或者固态耗氧剂发生化学反应而被完全消耗，并且，本实施例使用的液态耗氧剂或者固态耗氧剂与氧气反应后，不产生其它气体，以便于对气体流量的定量控制。

本实施例中，每根通气管132的气体输入端具有单向阀1321。通气管132的气体输入端设置单向阀1321，同样是为了保证相应的气体从通气管132中单向流动。

本实施例中，耗氧管131和通气管132的个数相等，且个数等于5。其它实施例中，耗氧管131和通气管132的个数相等，且个数大于5。通过控制各个耗氧管131和通气管132对应单向阀(包括单向阀1311和单向阀1321)的打开和关闭，可以实现对气体中氧气消耗比例的定量控制。

本实施例所提供的耗氧装置130组成结构简单，并且，可以简单地通过对不同单向阀开关状态的控制，就能够达到对相应呼吸气体中，氧气消耗比例的定量控制，从而简化了氧气消耗的模拟过程。

本实施例还提供了耗氧装置130的使用方法，运用于上述耗氧装置130。所述使用方法包括：打开至少一根耗氧管131气体输入端的单向阀1311，并令第一部分呼吸气体流过被打开的耗氧管131，从而消耗第一部分呼吸气体中的氧气，完成人体对部分呼吸气体进行氧气消耗的模拟。打开至少一根通气管132气体输入端的单向阀1321，并令第二部分呼吸气体流过被打开的通气管132，完成人体对部分呼吸气体未进行氧气消耗的模拟。

本实施例中，所述第一部分呼吸气体是指流入整个耗氧装置130的其中一部分呼吸气体，这部分气体被控制流经相应的耗氧管131，所述第二部分呼吸气体是指流入整个耗氧装置130的其中另一部分呼吸气体，这部分气体被控制流经相应的通气管132，而所述第一部分呼吸气体和第二部分呼吸气体的总和等于流经整个耗氧装置130的全部呼吸气体。

本实施例中，一根耗氧管131和一根通气管132在相同时间内通过的呼吸气体体积相等。从而方便对经过耗氧管131和通气管132的气体比例进行定量控制。

本实施例中，耗氧管131和通气管132的个数相等，且个数大于等于5，通过控制耗氧管131的打开个数和通气管132的打开个数，控制第一部分呼吸气体和第二部分呼吸气体的体积比。而控制第一部分呼吸气体和第二部分呼吸气体的体积比就能够对全部呼吸气体中，被消耗氧气的量进行定量控制。

具体的，当耗氧管131和通气管132的个数均为5时，如果同时打开一根耗氧管131和一根通气管132，则第一部分呼吸气体和第二部分呼吸气体的体积比为1:1，此时，有一半呼吸气体中的氧气被完全消耗，因此，可知氧气被消耗量为50％。当耗氧管131和通气管132的个数均为5时，如果同时打开三根耗氧管131和一根通气管132，则第一部分呼吸气体和第二部分呼吸气体的体积比为3:1，此时，有四分之三呼吸气体中的氧气被完全消耗，因此，可知氧气被消耗量为75％。当耗氧管131和通气管132的个数均为5时，如果同时打开一根耗氧管131和三根通气管132，则第一部分呼吸气体和第二部分呼吸气体的体积比为1:3，此时，有四分之一呼吸气体中的氧气被完全消耗，因此，可知氧气被消耗量为25％。

本实施例中，当氧气监测装置1312监测到相应的耗氧管131气体输出端输出气体含有氧气时，更换相应的耗氧管131中的耗氧剂。从而保证能够实时地对氧气消耗量进行定量控制。

本实施例所提供的水下呼吸模拟装置中，还包括第二种耗氧装置130，请参考图4，耗氧装置130包括耗氧池133和通气管134。

本实施例中，耗氧池133的气体输入端具有流量控制阀1331，流量控制阀1331不仅保证相应的气体从耗氧池133中单向流动，而且还能够控制单位时间内，相应的气体在耗氧池133中的流量(即控制相应气体的流速)。

本实施例中，耗氧池133中具有液态耗氧剂或者固态耗氧剂。经过耗氧管的气体与耗氧池133内的液态耗氧剂或者固态耗氧剂充分接触，气体中的氧气与液态耗氧剂或者固态耗氧剂发生化学反应而被完全消耗，并且，本实施例使用的液态耗氧剂或者固态耗氧剂与氧气反应后，不产生其它气体，以便于对气体流量的定量控制。

本实施例中，耗氧池133的气体输出端具有氧气监测装置1332，当氧气监测装置1332监测到耗氧池133气体输出端输出气体含有氧气时，更换相应的耗氧池133中的耗氧剂。从而保证能够实时地对氧气消耗量进行定量控制。

本实施例中，通气管134的气体输入端具有流量控制阀1341。流量控制阀1341不仅保证相应的气体从通气管134中单向流动，而且还能够控制单位时间内，相应的气体在通气管134中的流量(即控制相应气体的流速)。

本实施例中，在耗氧池133的气体输出端还具有单向阀1333，通过在耗氧池133的气体输出端设置单向阀1333，防止从通气管134中输出的气体从耗氧池133的输出端反方向进入耗氧池133中，从而防止从通气管134中输出的气体对耗氧池133的正常使用造成不利影响。

本实施例还提供了对应于图4所示耗氧装置130的使用方法，所述使用方法包括：控制第一流量控制阀至少部分打开，并令第一部分呼吸气体流过耗氧池133，从而消耗第一部分呼吸气体中的氧气，完成人体对部分呼吸气体进行氧气消耗的模拟。控制第二流量控制阀至少部分打开，并令第二部分呼吸气体流过被打开的通气管134，完成人体对部分呼吸气体未进行氧气消耗的模拟。

本实施例中，通过第一流量控制阀和第二流量控制阀，控制第一部分呼吸气体和第二部分呼吸气体的体积比。例如，可以通过第一流量控制阀和第二流量控制阀控制第一部分呼吸气体和第二部分呼吸气体的体积比为1:1、1:2、1:3、2:1或3:1等。

本实施例中，当氧气监测装置1332监测到耗氧池133气体输出端输出气体含有氧气时，更换耗氧池133内的耗氧剂。

需要说明的是，除了图2中提供的气体抽排装置120，本实施例所提供的水下呼吸模拟装置还可以采用其它气体抽排装置120模拟人体的吸气和呼气动作，除了图3和图4所示的耗氧装置130，本实施例所提供的水下呼吸模拟装置还可以采用其它耗氧装置130模拟人体对氧气的消耗。

本实施例所提供的水下呼吸模拟装置中，采用气体抽排装置120用于将呼吸气体从气源100抽入，并用于将呼吸气体排出，以模拟人体的吸气和呼气动作，再采用耗氧装置130用于消耗呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗，所述两个装置的配合能够实现对潜水员真实潜水时的呼吸过程的模拟，因此，所述水下呼吸模拟装置能够用于对潜水呼吸器进行测试，从而不必通过潜水员真实潜水就能够测试潜水呼吸器的各项性能，例如能够测试潜水呼吸器的呼吸阻力。从而节约测试成本，并杜绝人员的安全隐患。同时，由于不必通过潜水员真实潜水就能够测试潜水呼吸器，还能够提高潜水呼吸器的测试便捷性能。

需要特别说明的是，上述水下呼吸模拟装置可以与开式潜水呼吸器配合使用，可以与半封闭式潜水呼吸器配合使用，还可以与封闭式潜水呼吸器配合使用。其中，由于所述水下呼吸模拟装置能够与各种不同类型的潜水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模拟装置可以用于测试不同类型潜水呼吸器的各种性能。

本发明实施例还提供一种水下呼吸模拟装置的水下呼吸模拟方法，所述水下呼吸模拟方法适用于前述实施例所提供的水下呼吸模拟装置，因此所述水下呼吸模拟装置可以参考前述实施例相应内容。

所述水下呼吸模拟方法包括：将水下呼吸模拟装置的总气体输入端(本实施例中，总气体输入端为气体抽排装置120的气体输入端)连接至气源100，然后采用气体抽排装置120从气源100将呼吸气体抽入水下呼吸模拟装置(图1中气源100与压力舱110之间的箭头代表呼吸气体的抽入方向)，并将呼吸气体从气体抽排装置120排向耗氧装置130，以模拟人体的吸气和呼气动作。采用耗氧装置130消耗呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗。所述呼吸气体在经过耗氧装置130，被继续排向气体混合装置160。与此同时，采用二氧化碳补充装置140向气体混合装置160补充二氧化碳，以对已经经过耗氧装置130的呼吸气体补充二氧化碳，以模拟人体产生二氧化碳。与此同时，采用加湿装置150向气体混合装置160补充水汽，以对已经经过耗氧装置130的呼吸气体增加湿度，以模拟人体呼出气体的湿度。通过气体混合装置160将已经经过耗氧装置130的呼吸气体与补充的二氧化碳和水汽混合均匀。最后通过气体混合装置160的气体输出端，将混合后的呼吸气体排出(图1中位于气体混合装置160的气体输出端的箭头代表呼吸气体的排出方向)。

本实施例中，通过第一减压阀171和第二减压阀172降低呼吸气体的气压，从而使呼吸气体的气压在进入气体抽排装置120之前达到与压力舱100内气压基本相等的程度。

本实施例中，通过在第二减压阀172与气体抽排装置120之间设置第一单向阀101，控制呼吸气体从第二减压阀172向气体抽排装置120单向流动，通过在气体抽排装置120与耗氧装置130之间设置第二单向阀102，控制呼吸气体从气体抽排装置120向耗氧装置130单向流动。

通过在耗氧装置130与气体混合装置160之间设置第三单向阀103，控制呼吸气体从耗氧装置130向气体混合装置160单向流动。通过在二氧化碳补充装置140与气体混合装置160之间设置第四单向阀104，控制二氧化碳补充装置140产生的二氧化碳向气体混合装置160单向流动。通过在加湿装置150与气体混合装置160之间设置第五单向阀105，控制加湿装置150补充的水汽向气体混合装置160单向流动，通过在气体混合装置160的气体输出端设置第六单向阀106，控制混合后的气体从气体混合装置160单向输出。

本实施例中，当气体抽排装置120从气源100抽入呼吸气体时，第一单向阀101打开，第二单向阀102、第三单向阀103、第四单向阀104、第五单向阀105和第六单向阀106关闭，此时呼吸气体被抽入气体抽排装置120中。当气体抽排装置120排出呼吸气体，第一单向阀101关闭，第二单向阀102、第三单向阀103、第四单向阀104、第五单向阀105和第六单向阀106打开，此时呼吸气体从气体抽排装置120向外排出，并先排向耗氧装置130，在经过耗氧装置130后，继续排向气体混合装置160，与此同时，二氧化碳补充装置140向气体混合装置160补充二氧化碳，加湿装置150向气体混合装置160补充水汽，从而使气体混合装置160内部的气体成分混合均匀，而原来位于气体混合装置160内部已经混合均匀的呼吸气体在其它部分气体输入时，被排出气体混合装置160，并通过打开的第六单向阀106，向压力舱110外排出。

经过上述各单向阀的联动控制后，本实施例实现了整个人体呼吸过程中，吸气和呼气过程的模拟，并且所述吸气和呼气过程的模拟还包括对氧气消耗过程和二氧化碳生成过程的模拟，同时还对呼出气体的湿度水平进行了模拟。此外，本实施例还可以利用相应的温度控制系统对呼吸系统的温度进行调整，以模拟人体呼出气体的温度。

呼吸商是生物体在同一时间内，释放二氧化碳与吸收氧气的体积之比或摩尔数之比，即指呼吸作用所释放的二氧化碳和吸收的氧气的分子比。本实施例中，可以通过调整耗氧装置130消耗氧气的量(多少)与二氧化碳补充装置140补充二氧化碳的量(多少)，使水下呼吸模拟装置的模拟呼吸商控制为0.855～0.860，或者控制为0.860～0.875，或者控制为0.875～0.900，或者控制为0.900～0.910。在上述三种不同的呼吸商条件下，使用所述水下呼吸模拟装置，从而分别模拟人体在轻度活动(呼吸商为0.855～0.860)、睡眠(呼吸商为0.860～0.875)、中度活动(呼吸商为0.875～0.900)和重度活动(呼吸商为0.900～0.910)过程中的呼吸情况，从而保证可以采用所述呼吸模拟方法对各种呼吸情况下对潜水呼吸器进行测试。

需要说明的是，图1中未显示，但是根据前述内容可知，本实施例所提供的水下呼吸模拟方法可以通过温度控制系统，控制耗氧装置130和气体混合装置160中，至少其中一个装置内部气体的温度。

需要说明的是，其它实施例中，所述水下呼吸模拟方法也可以运用于没有气体混合装置160的水下呼吸模拟装置，此时，相应的不需要设置第三单向阀103及打开和关闭第三单向阀103的步骤。此时，二氧化碳补充装置140和加湿装置150分别补充的二氧化碳和水汽可以直接输入至同一管路中进行混合。当然，如果增加气体混合装置160能够使气体混合后更加均匀，可以更好地模拟人体的呼吸。

需要说明的是，其它实施例中，所述水下呼吸模拟方法也可以运用于没有二氧化碳补充装置140的水下呼吸模拟装置，此时，相应的不需要设置第四单向阀104及打开和关闭第四单向阀104的步骤。当然，如果增加二氧化碳补充装置140，可以更好地模拟人体呼吸过程中呼出的气体。

需要说明的是，其它实施例中，所述水下呼吸模拟方法也可以运用于没有加湿装置150的水下呼吸模拟装置，此时，相应的不需要设置第五单向阀105及打开和关闭第五单向阀105的步骤。当然，如果增加加湿装置150，可以更好地模拟人体呼吸过程中呼出气体的湿度。

所述水下呼吸模拟方法可以控制压力舱110内的压强范围为4MPa～5MPa。

本实施例所提供的水下呼吸模拟方法能够利用所述水下呼吸模拟装置，实现对潜水员真实潜水时相应呼吸过程的模拟，所述模拟过程简单，从而节省测试时间，提高测试效率。

需要特别说明的是，上述水下呼吸模拟方法可以与开式潜水呼吸器配合使用，可以与半封闭式潜水呼吸器配合使用，还可以与封闭式潜水呼吸器配合使用。其中，由于所述呼吸模拟方法能够与各种不同类型的潜水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模拟方法可以用于测试不同类型潜水呼吸器的各种性能。

本发明实施例还提供一种潜水呼吸器的呼吸阻力测试方法，包括步骤一至步骤四。

步骤一，提供水下呼吸模拟装置和潜水呼吸器。所述水下呼吸模拟装置如图1所示，具体包括压力舱110、气体抽排装置120和耗氧装置130。气体抽排装置120和耗氧装置130位于压力舱110内。气体抽排装置120的气体输入端连接至气源100，气体抽排装置120的气体输出端连接至耗氧装置130的气体输入端。水下呼吸模拟装置还包括位于压力舱110内的二氧化碳补充装置140，以及位于压力舱110内的加湿装置150，更多水下呼吸模拟装置的内容可参考本说明书前述内容。

步骤二，将所述水下呼吸模拟装置和潜水呼吸器装配在一起。

本实施例中，所述水下呼吸模拟装置和潜水呼吸器的装配方式相当于人体穿戴潜水呼吸器后的方式，例如，潜水呼吸器的空气咬嘴连接至所述水下呼吸模拟装置中的气体输入端，具体所述气体输入端为气体抽排装置120的气体输入端，可参考图1。换言之，本实施例中，气体抽排装置120的气体输入端连接至气源100，而气源100为所述潜水呼吸器的一部分。气源100具体可以为所述潜水呼吸器中的气瓶。

步骤三，对压力舱110进行加压，达到潜水呼吸器使用时的水下压强环境。

本实施例中，对压力舱110进行加压，具体可以加压至压力舱110的压强达到4MPa～5MPa，从而模拟出相应的潜水压强环境。

步骤四，使用水下呼吸模拟装置进行人体呼吸模拟，测试水下呼吸模拟装置中，气体抽排装置120在抽排气体过程中受到的阻力。

本实施例中，气体抽排装置120在抽排气体过程中受到的阻力即为潜水呼吸器的呼吸阻力。

本实施例中，使用水下呼吸模拟装置进行人体呼吸模拟包括：采用气体抽排装置120模拟人体对呼吸气体的吸入和呼出。具体的模拟过程可以参考图2对应的气体抽排装置120及其使用方法。

需要说明的是，正如前面所述，可以通过控制(图2所示)气体抽排装置120中，活塞1212的运动速度，从而实现对不同呼吸强度和不同呼吸频率的模拟，进而实现对不同呼吸强度和不同呼吸频率条件下，对潜水呼吸器的呼吸阻力进行测试。也就是说，本实施例可以测试气体抽排装置120在不同工作条件下，气体抽排装置120在抽排气体过程中受到的阻力，也就是说，可以模拟测试在人体不同呼吸情况下，潜水呼吸器的呼吸阻力。

本实施例中，使用水下呼吸模拟装置进行人体呼吸模拟包括：采用耗氧装置130模拟人体对呼吸气体中氧气的消耗。具体的模拟过程可以参考图3和图4对应的耗氧装置130及其使用方法。

本实施例中，由于存在二氧化碳补充装置140，因此，测试二氧化碳补充装置140在进行二氧化碳补充前，气体抽排装置120在抽排气体过程中受到的阻力，并测试二氧化碳补充装置140在进行二氧化碳补充后，气体抽排装置120在抽排气体过程中受到的阻力。其它实施例中，当不存在二氧化碳补充装置140时，可以不考虑二氧化碳补充装置140对相应阻力的影响。也就是说，本实施例可以测试耗氧装置130和二氧化碳补充装置140在不同工作条件下，气体抽排装置120在抽排气体过程中受到的阻力。为了准确测试潜水呼吸器的呼吸阻力，可以反复测试二氧化碳补充装置140对所述阻力的影响，从而更加准确地测度所述阻力。

需要说明的是，正如前面所述，可以通过控制耗氧装置130对呼吸气体中氧气消耗量的多少，以及控制二氧化碳补充装置140对补充的二氧化碳的多少，实现对呼吸商的控制。因此，本实施例可以通过对上述两个装置的调整和控制，实现在不同呼吸商条件下，对潜水呼吸器的呼吸阻力进行测试。

本实施例中，由于存在加湿装置150，因此，测试加湿装置150在进行加湿前，气体抽排装置120在抽排气体过程中受到的阻力，并测试加湿装置150在进行加湿后，气体抽排装置120在抽排气体过程中受到的阻力。其它实施例中，当不存在加湿装置150时，可以不考虑加湿装置150对相应阻力的影响。为了准确测试潜水呼吸器的呼吸阻力，可以反复测试加湿装置150对所述阻力的影响，从而更加准确地测度所述阻力。

本实施例采用上述测试方法能够快速准确地对潜水呼吸器的呼吸阻力进行测试，并且杜绝了人员安全问题。

本发明又一实施例提供另一种水下呼吸模拟装置。

请参考图5，所述水下呼吸模拟装置包括压力舱210、耗氧装置220、气体抽排装置230、二氧化碳补充装置240、加湿装置250和气体混合装置260。

本实施例中，压力舱210可以是密闭的舱体，以便后续能够通过通入气体等方式升高压力舱210内的压强。但是，压力舱210内可以有一些与外界连通的通气管路，例如图5中，气体抽排装置230与气源200之间的通气管路即从压力舱210内穿过压力舱210，到达舱外的气源200。同样的，气体混合装置260的气体输出端对应通气管路从压力舱210内穿过压力舱210，到达舱外。

本实施例中，根据所要模拟的水下压强环境，可以设置压力舱210内的压强范围为4MPa～5MPa，从而达到对真实潜水压强条件的模拟。

本实施例中，耗氧装置220位于压力舱210内，用于消耗呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗。由于人体对所吸入的气体也不是将其中的氧气全部消耗，因此，所述耗氧装置220通常也不完全消耗呼吸气体中的氧气，而是仍然有一部分氧气保留在被所述水下呼吸模拟装置排出的呼吸气体中。

本实施例中，气体抽排装置230位于压力舱210内，用于将呼吸气体从气源200抽入(本实施例中，呼吸气体从气源200抽入气体抽排装置230前，先经过耗氧装置220)，并用于将呼吸气体排出，以模拟人体的吸气和呼气动作。将呼吸气体从气源200抽入是指，气体抽排装置230将原本储存在气瓶(此时气源200为储存有呼吸气体的气瓶)内的呼吸气体，通过气体抽排装置230的抽吸作用，抽入到整个所述水下呼吸模拟装置内(这个过程包括将呼吸气体抽入到气体抽排装置230内部)。将呼吸气体排出是指，气体抽排装置230将经过整个所述水下呼吸模拟装置处理后的气体排出所述水下呼吸模拟装置(这个过程包括将呼吸气体从气体抽排装置230内部排出)，这个过程呼吸气体的流动动力主要来源于气体抽排装置230将自身内部的呼吸气体排出自身，从而使整个水下呼吸模拟装置的气体输出端排出相应体积的呼吸气体。

本实施例中，二氧化碳补充装置240位于压力舱210内，用于对已经经过耗氧装置220的呼吸气体补充二氧化碳，以模拟人体产生二氧化碳。

本实施例中，采用耗氧装置220模拟人体消耗氧气的过程，采用二氧化碳补充装置240模拟人体产生二氧化碳，从而将两个过程完全分开，便于对氧气消耗和二氧化碳生成进行定量控制，并且在一定的条件下，还可以省略二氧化碳补充装置240，从而简化结构。也就是说，本实施例将人体对于消耗氧气并形成二氧化碳的气体交换过程，分开成两个过程进行处理。

本实施例中，加湿装置250位于压力舱210内，用于对呼吸气体加湿，以模拟人体呼出气体的湿度。加湿装置250可以是产生水汽的装置，并且加湿装置可以根据需要，将相应的呼吸气体加湿至人体呼出气体的湿度水平。

本实施例中，气体混合装置260位于压力舱210内，用于将经过耗氧装置220的呼吸气体与补充的二氧化碳(二氧化碳由二氧化碳补充装置240提供)和水汽(水汽由加湿装置250提供)进行混合。

请继续参考图5，耗氧装置220的气体输入端连接至气源200，耗氧装置220的气体输出端连接至气体抽排装置230的第一气体输入端(本实施例中，气体抽排装置230仅有一个气体输入端，即所述第一气体输入端)。

本实施例中，气源200位于水下呼吸模拟装置的压力舱210外。气源200可以为装有液态空气的气瓶。气瓶内气体的压强可以30MPa～40MPa。其它实施例中，气源200也可以位于压力舱210内。

请继续参考图5，气体混合装置260的第一气体输入端连接气体抽排装置230的气体输出端，气体混合装置260的第二气体输入端连接二氧化碳补充装置240的气体输出端，气体混合装置260的第三气体输入端连接加湿装置250的输出端。

本实施例中，气体混合装置260具有三个气体输入端，并且分别气体抽排装置230的气体输出端、二氧化碳补充装置240的气体输出端和加湿装置250的输出端。其它实施例中，气体混合装置260也可以具有四个以上的气体输入端，只要保证将上述各输出端连接至气体混合装置260的输入端即可。其它实施例中，当未设置二氧化碳补充装置240时，气体混合装置260可以相应去除对应于二氧化碳补充装置240的气体输入端，因此，此时气体混合装置260可以只具有两个气体输入端。

本实施例中，气体混合装置260内部可以具有气体混合涡轮(未示出)，通过所述涡轮的旋转，使输入气体混合装置260内部的不同成分充分混合。

请继续参考图5，气源200与耗氧装置220之间具有第一减压阀271和第二减压阀272，第一减压阀271和第二减压阀272位于压力舱210内，第二减压阀272位于第一减压阀271和气体抽排装置230之间。

本实施例中，通过第一减压阀271和第二减压阀272的减压作用，能够使气源200中的呼吸气体从30MPa～40MPa的压强范围降低至与压力舱210内的环境压强基本相等，也可以在经过第一减压阀271和第二减压阀272的减压作用后，使呼吸气体的压强范围降低至比压力舱210内的环境压强(此时环境压强即为压力舱200内的压强)略大，例如比环境压强大0kPa～500kPa左右。其中，第一减压阀271可以将30MPa～40MPa的压强降低至约10MPa左右。

本实施例将第一减压阀271和第二减压阀272设置在压力舱210内，可以令第一减压阀271和第二减压阀272在更加接近真实潜水的压强环境中工作，从而提高整个水下呼吸模拟装置的模拟水平。

本实施例中，第一减压阀271和第二减压阀272属于整个水下呼吸模拟装置的一部分，但是，其它实施例中，水下呼吸模拟装置也可以不包括第一减压阀271和第二减压阀272，而是将第一减压阀271和第二减压阀272作为对应潜水呼吸器的一部分。

请继续参考图5，第二减压阀272与气体抽排装置230之间具有第一单向阀201，耗氧装置220与气体抽排装置230之间具有第二单向阀202。

本实施例中，第一单向阀201用于控制相应的呼吸气体从第二减压阀272向耗氧装置220单向流动。第二单向阀202用于控制相应的呼吸气体从耗氧装置220向气体抽排装置230单向流动。

请继续参考图5，气体抽排装置230与气体混合装置260之间具有第三单向阀203，二氧化碳补充装置240与气体混合装置260之间具有第四单向阀204，加湿装置250与气体混合装置260之间具有第五单向阀205，加湿装置250的气体输出端具有第六单向阀206。

本实施例中，通过第三单向阀203，控制呼吸气体从气体抽排装置230向气体混合装置260单向流动。通过第四单向阀204，控制二氧化碳补充装置240产生的二氧化碳向气体混合装置260单向流动。通过第五单向阀205，控制加湿装置250补充的水汽向气体混合装置260单向流动，通过第六单向阀206，控制混合后的气体从气体混合装置260单向输出。

需要说明的是，图5中虽未显示，但本实施例所提供的水下呼吸模拟装置还包括温度控制系统，温度控制系统用于控制气体抽排装置230和气体混合装置260中至少其中一个装置内部气体的温度。具体的，所述温度控制系统可以仅用于控制气体抽排装置230内部气体的温度，也可以仅用于控制气体混合装置260内部气体的温度，还可以同时用于控制气体抽排装置230内部气体的温度和气体混合装置260内部气体的温度。上述对各装置内部气体温度的控制通常是指对装置内的气体进行适当的加温，从而使相应的气体达到人体真实呼吸时相当的温度。通过所述温度控制系统，使上述各装置内的气体温度控制在约37℃左右，从而更好地模拟人体呼吸过程中的气体温度。

需要说明的是，考虑到热胀冷缩会对气体抽排装置230造成影响，从而会进一步影响到气体抽排装置230工作过程中受到的阻力大小，因此，通常对气体抽排装置230内部气体的温度的控制为恒温控制。

本实施例所提供的水下呼吸模拟装置中，气体抽排装置230的具体结构和相应的使用方法可以参考图2及其对应实施例相应内容。本实施例所提供的水下呼吸模拟装置中，耗氧装置220的具体结构和相应的使用方法可以参考图3和图4及其对应实施例相应内容。需要说明的是，除了图2中提供的气体抽排装置，本实施例所提供的水下呼吸模拟装置还可以采用其它气体抽排装置模拟人体的吸气和呼气动作，除了图3和图4所示的耗氧装置，本实施例所提供的水下呼吸模拟装置还可以采用其它耗氧装置模拟人体对氧气的消耗。

本实施例所提供的水下呼吸模拟装置中，采用气体抽排装置230用于将呼吸气体从气源200抽入，并且抽入后的气体先经过耗氧装置220，用于消耗呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗，然后呼吸气体被进一步从耗氧装置220被抽入气体抽排装置230，并且后续又被气体抽排装置230排出其自身，以模拟人体的吸气和呼气动作。也就是说，本实施例采用所述两个装置的配合能够实现对潜水员真实潜水时的呼吸过程的模拟，因此，所述水下呼吸模拟装置能够用于对潜水呼吸器进行测试，从而不必通过潜水员真实潜水就能够测试潜水呼吸器的各项性能，例如能够测试潜水呼吸器的呼吸阻力。从而节约测试成本，并杜绝人员的安全隐患。同时，由于不必通过潜水员真实潜水就能够测试潜水呼吸器，还能够提高潜水呼吸器的测试便捷性能。

需要特别说明的是，上述水下呼吸模拟装置可以与开式潜水呼吸器配合使用，可以与半封闭式潜水呼吸器配合使用，还可以与封闭式潜水呼吸器配合使用。其中，由于所述水下呼吸模拟装置能够与各种不同类型的潜水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模拟装置可以用于测试不同类型潜水呼吸器的各种性能。

本发明另一实施例还提供另一种水下呼吸模拟装置的水下呼吸模拟方法，所述水下呼吸模拟方法适用于前述实施例所提供的水下呼吸模拟装置，因此所述水下呼吸模拟装置可以参考前述实施例相应内容。

所述水下呼吸模拟方法包括：将水下呼吸模拟装置的总气体输入端(本实施例中，总气体输入端为耗氧装置220的气体输入端)连接至气源200，然后采用气体抽排装置230从气源200将呼吸气体抽入水下呼吸模拟装置(图5中气源200与压力舱210之间的箭头代表呼吸气体的抽入方向)，此时呼吸气体首先进入耗氧装置220，耗氧装置220消耗呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗。之后，呼吸气体被继续抽入气体抽排装置230。然后，所述呼吸气体从气体抽排装置230排出，以模拟人体的吸气和呼气动作。所述呼吸气体被气体抽排装置230排出后，被继续排放进入气体混合装置260。与此同时，采用二氧化碳补充装置240向气体混合装置260补充二氧化碳，从而对已经经过耗氧装置220的呼吸气体补充二氧化碳，以模拟人体产生二氧化碳。与此同时，采用加湿装置250向气体混合装置260补充水汽，从而对已经经过耗氧装置220的呼吸气体增加湿度，以模拟人体呼出气体的湿度。通过气体混合装置260将已经经过耗氧装置220的呼吸气体与补充的二氧化碳和水汽混合均匀。最后通过气体混合装置260的气体输出端，将混合后的呼吸气体排出(图5中位于气体混合装置260的气体输出端的箭头代表呼吸气体的排出方向)。

本实施例中，通过第一减压阀271和第二减压阀272降低呼吸气体的气压，从而使呼吸气体的气压在进入耗氧装置220之前达到与压力舱200内气压基本相等的程度。

本实施例中，通过在第二减压阀272与耗氧装置220之间设置第一单向阀201，控制呼吸气体从第二减压阀272向耗氧装置220单向流动，通过在耗氧装置220与气体抽排装置230之间设置第二单向阀202，控制呼吸气体从耗氧装置220向气体抽排装置230单向流动。

本实施例中，通过在气体抽排装置230与气体混合装置260之间设置第三单向阀203，控制呼吸气体从气体抽排装置230向气体混合装置260单向流动。通过在二氧化碳补充装置240与气体混合装置260之间设置第四单向阀204，控制二氧化碳补充装置240产生的二氧化碳向气体混合装置260单向流动。通过在加湿装置250与气体混合装置260之间设置第五单向阀205，控制加湿装置250补充的水汽向气体混合装置260单向流动，通过在气体混合装置260的气体输出端设置第六单向阀206，控制混合后的气体从气体混合装置260单向输出。

本实施例中，当气体抽排装置230从气源200抽入呼吸气体时，第一单向阀201和第二单向阀202打开，第三单向阀203、第四单向阀204、第五单向阀205和第六单向阀206关闭，此时呼吸气体先被抽入耗氧装置220，在经过耗氧装置220后，被继续抽入气体抽排装置230中。当气体抽排装置230排出呼吸气体，第一单向阀201和第二单向阀202关闭，第三单向阀203、第四单向阀204、第五单向阀205和第六单向阀206打开，此时呼吸气体从气体抽排装置230向外排出，并排向气体混合装置260，与此同时，二氧化碳补充装置240向气体混合装置260补充二氧化碳，加湿装置250向气体混合装置260补充水汽，从而使气体混合装置260内部的气体成分混合均匀，而原来位于气体混合装置260内部已经混合均匀的呼吸气体在其它部分气体输入时，被排出气体混合装置260，并通过打开的第六单向阀206，向压力舱210外排出。

经过上述各单向阀的联动控制后，本实施例实现了整个人体呼吸过程中，吸气和呼气过程的模拟，并且所述吸气和呼气过程的模拟还包括对氧气消耗过程和二氧化碳生成过程的模拟，同时还对呼出气体的湿度水平进行了模拟。此外，本实施例还可以利用相应的温度控制系统对呼吸系统的温度进行调整，以模拟人体呼出气体的温度。

本实施例中，可以通过调整耗氧装置220消耗氧气的量(多少)与二氧化碳补充装置240补充二氧化碳的量(多少)，使水下呼吸模拟装置的模拟呼吸商控制为0.855～0.860，或者控制为0.860～0.875，或者控制为0.875～0.900，或者控制为0.900～0.910。在上述三种不同的呼吸商条件下，使用所述水下呼吸模拟装置，从而分别模拟人体在轻度活动(呼吸商为0.855～0.860)、睡眠(呼吸商为0.860～0.875)、中度活动(呼吸商为0.875～0.900)和重度活动(呼吸商为0.900～0.910)过程中的呼吸情况，从而保证可以采用所述呼吸模拟方法对各种呼吸情况下对潜水呼吸器进行测试。

需要说明的是，图5中未显示，但是根据前述内容可知，本实施例所提供的水下呼吸模拟方法可以通过温度控制系统，控制耗氧装置220和气体混合装置260中，至少其中一个装置内部气体的温度。

需要说明的是，其它实施例中，所述水下呼吸模拟方法也可以运用于没有气体混合装置260的水下呼吸模拟装置，此时，相应的不需要设置第三单向阀203及打开和关闭第三单向阀203的步骤。此时，二氧化碳补充装置240和加湿装置250分别补充的二氧化碳和水汽可以直接输入至同一管路中进行混合。当然，如果增加气体混合装置260能够使气体混合后更加均匀，可以更好地模拟人体的呼吸。

需要说明的是，其它实施例中，所述水下呼吸模拟方法也可以运用于没有二氧化碳补充装置240的水下呼吸模拟装置，此时，相应的不需要设置第四单向阀204及打开和关闭第四单向阀204的步骤。当然，如果增加二氧化碳补充装置240，可以更好地模拟人体呼吸过程中呼出的气体。

需要说明的是，其它实施例中，所述水下呼吸模拟方法也可以运用于没有加湿装置250的水下呼吸模拟装置，此时，相应的不需要设置第五单向阀205及打开和关闭第五单向阀205的步骤。当然，如果增加加湿装置250，可以更好地模拟人体呼吸过程中呼出气体的湿度。

所述水下呼吸模拟方法可以控制压力舱210内的压强范围为4MPa～5MPa。

本实施例所提供的水下呼吸模拟方法能够利用所述水下呼吸模拟装置，实现对潜水员真实潜水时相应呼吸过程的模拟，所述模拟过程简单，从而节省测试时间，提高测试效率。

需要特别说明的是，上述水下呼吸模拟方法可以与开式潜水呼吸器配合使用，可以与半封闭式潜水呼吸器配合使用，还可以与封闭式潜水呼吸器配合使用。其中，由于所述呼吸模拟方法能够与各种不同类型的潜水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模拟方法可以用于测试不同类型潜水呼吸器的各种性能。

本发明实施例还提供一种潜水呼吸器的呼吸阻力测试方法，包括步骤一至步骤四。

步骤一，提供水下呼吸模拟装置和潜水呼吸器。所述水下呼吸模拟装置如图5所示，具体包括压力舱210、耗氧装置220和气体抽排装置230。耗氧装置220和气体抽排装置230位于压力舱210内。耗氧装置220的气体输入端连接至气源200，耗氧装置220的气体输出端连接至气体抽排装置230的气体输入端。水下呼吸模拟装置还包括位于压力舱210内的二氧化碳补充装置240，以及位于压力舱210内的加湿装置250，更多水下呼吸模拟装置的内容可参考本说明书前述内容。

步骤二，将所述水下呼吸模拟装置和潜水呼吸器装配在一起。

本实施例中，所述水下呼吸模拟装置和潜水呼吸器的装配方式相当于人体穿戴潜水呼吸器后的方式，例如，潜水呼吸器的空气咬嘴连接至所述水下呼吸模拟装置中的气体输入端，具体所述气体输入端为耗氧装置220的气体输入端，可参考图5。换言之，本实施例中，耗氧装置220的气体输入端连接至气源200，而气源200为所述潜水呼吸器的一部分。气源200具体可以为所述潜水呼吸器中的气瓶。

步骤三，对压力舱210进行加压，达到潜水呼吸器使用时的水下压强环境。

本实施例中，对压力舱210进行加压，具体可以加压至压力舱210的压强达到4MPa～5MPa，从而模拟出相应的潜水压强环境。

步骤四，使用水下呼吸模拟装置进行人体呼吸模拟，测试水下呼吸模拟装置中，气体抽排装置230在抽排气体过程中受到的阻力。

本实施例中，气体抽排装置120在抽排气体过程中受到的阻力即为潜水呼吸器的呼吸阻力。

本实施例中，使用水下呼吸模拟装置进行人体呼吸模拟包括：采用气体抽排装置230模拟人体对呼吸气体的吸入和呼出。具体的模拟过程可以参考图2对应的气体抽排装置230及其使用方法。

需要说明的是，正如前面所述，可以通过控制(图2所示)气体抽排装置230中，活塞1212的运动速度，从而实现对不同呼吸强度和不同呼吸频率的模拟，进而实现对不同呼吸强度和不同呼吸频率条件下，对潜水呼吸器的呼吸阻力进行测试。也就是说，本实施例可以测试气体抽排装置230在不同工作条件下，气体抽排装置230在抽排气体过程中受到的阻力，也就是说，可以模拟测试在人体不同呼吸情况下，潜水呼吸器的呼吸阻力。

本实施例中，使用水下呼吸模拟装置进行人体呼吸模拟包括：采用耗氧装置220模拟人体对呼吸气体中氧气的消耗。具体的模拟过程可以参考图3和图4对应的耗氧装置220及其使用方法。

本实施例中，由于存在二氧化碳补充装置240，因此，测试二氧化碳补充装置240在进行二氧化碳补充前，气体抽排装置230在抽排气体过程中受到的阻力，并测试二氧化碳补充装置240在进行二氧化碳补充后，气体抽排装置230在抽排气体过程中受到的阻力。为了准确测试潜水呼吸器的呼吸阻力，可以反复测试二氧化碳补充装置240对所述阻力的影响，从而更加准确地测度所述阻力。

其它实施例中，当不存在二氧化碳补充装置240时，可以不考虑二氧化碳补充装置240对相应阻力的影响。也就是说，本实施例可以测试耗氧装置220和二氧化碳补充装置240在不同工作条件下，气体抽排装置230在抽排气体过程中受到的阻力。

需要说明的是，正如前面所述，可以通过控制耗氧装置220对呼吸气体中氧气消耗量的多少，以及控制二氧化碳补充装置240对补充的二氧化碳的多少，实现对呼吸商的控制。因此，本实施例可以通过对上述两个装置的调整和控制，实现在不同呼吸商条件下，对潜水呼吸器的呼吸阻力进行测试。

本实施例中，由于存在加湿装置250，因此，测试加湿装置250在进行加湿前，气体抽排装置230在抽排气体过程中受到的阻力，并测试加湿装置250在进行加湿后，气体抽排装置230在抽排气体过程中受到的阻力。其它实施例中，当不存在加湿装置250时，可以不考虑加湿装置250对相应阻力的影响。为了准确测试潜水呼吸器的呼吸阻力，可以反复测试加湿装置250对所述阻力的影响，从而更加准确地测度所述阻力。

本实施例采用上述测试方法能够快速准确地对潜水呼吸器的呼吸阻力进行测试，并且杜绝了人员安全问题。

本发明另一实施例提供另一种水下呼吸模拟装置。

请参考图6，所述水下呼吸模拟装置包括压力舱310、耗氧装置320、气体抽排装置330、二氧化碳补充装置340、加湿装置350和气体混合装置360。

本实施例中，压力舱310可以是密闭的舱体，以便后续能够通过通入气体等方式升高压力舱310内的压强。

本实施例中，压力舱310可以设置有可以打开和关闭的舱门，从而将上述各装置全部设置在压力舱310内。并且，本实施例中，将气源3000也设置在压力舱310内，并且将具有气源3000的整个潜水呼吸器也设置在压力舱310内，从而使整个潜水呼吸器处于压力舱310内的气压环境，这种设置有利于更加准确地模拟潜水呼吸器在使用时所受到的压强环境，并且由于潜水呼吸器与所述水下呼吸模拟装置完全处于相同的压强环境，因此，能够使它们一起处于更加接近真实潜水的压强环境。

需要说明的是，其它实施例中，也可以将潜水呼吸器(包括潜水呼吸器所包含的气源)设置在压力舱外，然后单独将潜水呼吸器设置在相应的气压环境中，所述压强环境尽量设置与压力舱内的压强环境相同。

本实施例中，根据所要模拟的水下压强环境，可以设置压力舱310内的压强范围为4MPa～5MPa，从而达到对真实潜水压强条件的模拟。

本实施例中，耗氧装置320位于压力舱310内，用于消耗呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗。由于人体对所吸入的气体也不是将其中的氧气全部消耗，因此，所述耗氧装置320通常也不完全消耗呼吸气体中的氧气，而是仍然有一部分氧气保留在被所述水下呼吸模拟装置排出的呼吸气体中。

本实施例中，气体抽排装置330位于压力舱310内，用于将呼吸气体从气源3000抽入(本实施例中，呼吸气体从气源3000抽入气体抽排装置330前，先经过耗氧装置320)，并用于将呼吸气体排出，以模拟人体的吸气和呼气动作。将呼吸气体从气源3000抽入是指，气体抽排装置330将原本储存在气瓶(此时气源3000为储存有呼吸气体的气瓶)内的呼吸气体，通过气体抽排装置330的抽吸作用，抽入到整个所述水下呼吸模拟装置内(这个过程包括将呼吸气体抽入到气体抽排装置330内部)。将呼吸气体排出是指，气体抽排装置330将经过整个所述水下呼吸模拟装置处理后的气体排出所述水下呼吸模拟装置(这个过程包括将呼吸气体从气体抽排装置330内部排出)，这个过程呼吸气体的流动动力主要来源于气体抽排装置330将自身内部的呼吸气体排出自身，从而使整个水下呼吸模拟装置的气体输出端排出相应体积的呼吸气体。

本实施例中，二氧化碳补充装置340位于压力舱310内，用于对已经经过耗氧装置320的呼吸气体补充二氧化碳，以模拟人体产生二氧化碳。

本实施例中，采用耗氧装置320模拟人体消耗氧气的过程，采用二氧化碳补充装置340模拟人体产生二氧化碳，从而将两个过程完全分开，便于对氧气消耗和二氧化碳生成进行定量控制，并且在一定的条件下，还可以省略二氧化碳补充装置340，从而简化结构。也就是说，本实施例将人体对于消耗氧气并形成二氧化碳的气体交换过程，分开成两个过程进行处理。

本实施例中，加湿装置350位于压力舱310内，用于对呼吸气体加湿，以模拟人体呼出气体的湿度。加湿装置350可以是产生水汽的装置，并且加湿装置可以根据需要，将相应的呼吸气体加湿至人体呼出气体的湿度水平。

本实施例中，气体混合装置360位于压力舱310内，用于将经过耗氧装置320的呼吸气体与补充的二氧化碳(二氧化碳由二氧化碳补充装置340提供)和水汽(水汽由加湿装置350提供)进行混合。

请继续参考图6，耗氧装置320的气体输入端连接至气源3000，耗氧装置320的气体输出端连接至气体抽排装置330的第一气体输入端。

本实施例中，气源3000也可以位于压力舱310内。气源3000可以为装有液态空气的气瓶。气瓶内气体的压强可以30MPa～40MPa。其它实施例中，气源3000也可以位于压力舱310外。

请继续参考图6，气体抽排装置330的第二气体输入端连接二氧化碳补充装置340的气体输出端，二氧化碳补充装置340补充的二氧化碳直接补充至气体抽排装置330中。

本实施例中，二氧化碳补充装置340可以在气体抽排装置330进行抽气的过程中，将二氧化碳补充至气体抽排装置330内，也可以在气体抽排装置330进行排气的过程中，将二氧化碳补充至气体抽排装置330内，并被所述排气过程中，一同排出气体抽排装置330。

请继续参考图6，气体混合装置360的第一气体输入端连接气体抽排装置330的气体输出端，气体混合装置360的第二气体输入端连接加湿装置350的输出端。

本实施例中，气体混合装置360具有两个气体输入端，并且气体混合装置360的第一气体输入端与气体抽排装置330的气体输出端连接，气体混合装置360的第二气体输入端与加湿装置350的输出端连接。其它实施例中，气体混合装置360也可以具有三个以上的气体输入端，只要保证将上述各输出端连接至气体混合装置360的输入端即可。

本实施例中，气体混合装置360内部可以具有气体混合涡轮(未示出)，通过所述涡轮的旋转，使输入气体混合装置360内部的不同成分充分混合。

请继续参考图6，气源3000与耗氧装置320之间具有第一减压阀371和第二减压阀372，第一减压阀371和第二减压阀372位于压力舱310内，第二减压阀372位于第一减压阀371和气体抽排装置330之间。

本实施例中，通过第一减压阀371和第二减压阀372的减压作用，能够使气源3000中的呼吸气体从30MPa～40MPa的压强范围降低至与压力舱310内的环境压强基本相等，也可以在经过第一减压阀371和第二减压阀372的减压作用后，使呼吸气体的压强范围降低至比压力舱310内的环境压强(此时环境压强即为压力舱300内的压强)略大，例如比环境压强大0kPa～500kPa左右。其中，第一减压阀371可以将30MPa～40MPa的压强降低至约10MPa左右。

本实施例将第一减压阀371和第二减压阀372设置在压力舱310内，可以令第一减压阀371和第二减压阀372在更加接近真实潜水的压强环境中工作，从而提高整个水下呼吸模拟装置的模拟水平。

本实施例中，第一减压阀371和第二减压阀372属于整个水下呼吸模拟装置的一部分，但是，其它实施例中，水下呼吸模拟装置也可以不包括第一减压阀371和第二减压阀372，而是将第一减压阀371和第二减压阀372作为对应潜水呼吸器的一部分。

请继续参考图6，第二减压阀372与气体抽排装置330之间具有第一单向阀301，耗氧装置320与气体抽排装置330之间具有第二单向阀302。

本实施例中，第一单向阀301用于控制相应的呼吸气体从第二减压阀372向耗氧装置320单向流动。第二单向阀302用于控制相应的呼吸气体从耗氧装置320向气体抽排装置330单向流动。

请继续参考图6，二氧化碳补充装置340与气体抽排装置330之间具有第三单向阀303，气体抽排装置330与气体混合装置360之间具有第四单向阀304，加湿装置350与气体混合装置360之间具有第五单向阀305，加湿装置350的气体输出端具有第六单向阀306。

本实施例中，通过第三单向阀303，控制呼吸气体从二氧化碳补充装置340向气体抽排装置330单向流动。通过第四单向阀304，控制气体抽排装置330内的呼吸气体向气体混合装置360单向流动。通过第五单向阀305，控制加湿装置350补充的水汽向气体混合装置360单向流动，通过第六单向阀306，控制混合后的气体从气体混合装置360单向输出。

需要说明的是，图6中虽未显示，但本实施例所提供的水下呼吸模拟装置还包括温度控制系统，温度控制系统用于控制气体抽排装置330和气体混合装置360中至少其中一个装置内部气体的温度。具体的，所述温度控制系统可以仅用于控制气体抽排装置330内部气体的温度，也可以仅用于控制气体混合装置360内部气体的温度，还可以同时用于控制气体抽排装置330内部气体的温度和气体混合装置360内部气体的温度。上述对各装置内部气体温度的控制通常是指对装置内的气体进行适当的加温，从而使相应的气体达到人体真实呼吸时相当的温度。通过所述温度控制系统，使上述各装置内的气体温度控制在约37℃左右，从而更好地模拟人体呼吸过程中的气体温度。

需要说明的是，考虑到热胀冷缩会对气体抽排装置330造成影响，从而会进一步影响到气体抽排装置330工作过程中受到的阻力大小，因此，通常对气体抽排装置330内部气体的温度的控制为恒温控制。

本实施例所提供的水下呼吸模拟装置中，气体抽排装置330的具体结构和相应的使用方法可以参考图2及其对应实施例相应内容。本实施例所提供的水下呼吸模拟装置中，耗氧装置320的具体结构和相应的使用方法可以参考图3和图4及其对应实施例相应内容。需要说明的是，除了图2中提供的气体抽排装置，本实施例所提供的水下呼吸模拟装置还可以采用其它气体抽排装置模拟人体的吸气和呼气动作，除了图3和图4所示的耗氧装置，本实施例所提供的水下呼吸模拟装置还可以采用其它耗氧装置模拟人体对氧气的消耗。

本实施例所提供的水下呼吸模拟装置中，采用气体抽排装置330用于将呼吸气体从气源3000抽入，并且抽入后的气体先经过耗氧装置320，用于消耗呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗，然后呼吸气体被进一步从耗氧装置320被抽入气体抽排装置330，并且后续又被气体抽排装置330排出其自身，以模拟人体的吸气和呼气动作。也就是说，本实施例采用所述两个装置的配合能够实现对潜水员真实潜水时的呼吸过程的模拟，因此，所述水下呼吸模拟装置能够用于对潜水呼吸器进行测试，从而不必通过潜水员真实潜水就能够测试潜水呼吸器的各项性能，例如能够测试潜水呼吸器的呼吸阻力。从而节约测试成本，并杜绝人员的安全隐患。同时，由于不必通过潜水员真实潜水就能够测试潜水呼吸器，还能够提高潜水呼吸器的测试便捷性能。

需要特别说明的是，上述水下呼吸模拟装置可以与开式潜水呼吸器配合使用，可以与半封闭式潜水呼吸器配合使用，还可以与封闭式潜水呼吸器配合使用。其中，由于所述水下呼吸模拟装置能够与各种不同类型的潜水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模拟装置可以用于测试不同类型潜水呼吸器的各种性能。

本发明另一实施例还提供另一种水下呼吸模拟装置的水下呼吸模拟方法，所述水下呼吸模拟方法适用于前述实施例所提供的水下呼吸模拟装置，因此所述水下呼吸模拟装置可以参考前述实施例相应内容。

所述水下呼吸模拟方法包括：将水下呼吸模拟装置的总气体输入端连接至气源3000，然后采用气体抽排装置330从气源3000将呼吸气体抽入水下呼吸模拟装置(图6中气源3000与压力舱310之间的箭头代表呼吸气体的抽入方向)，此时呼吸气体首先进入耗氧装置320，耗氧装置320消耗呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗，之后，呼吸气体被继续抽入气体抽排装置330，然后从气体抽排装置330排出，以模拟人体的吸气和呼气动作。与此同时，采用二氧化碳补充装置340向气体抽排装置330内补充二氧化碳，以模拟人体产生二氧化碳。所述呼吸气体被气体抽排装置330排出后，继续被排放进入气体混合装置360。与此同时，采用加湿装置350对已经经过耗氧装置320的呼吸气体增加湿度，以模拟人体呼出气体的湿度，加湿装置350补充的水汽直接补充至气体混合装置360。之后，通过气体混合装置360将已经经过耗氧装置320的呼吸气体与补充的水汽混合均匀。最后通过气体混合装置360的气体输出端，将混合后的呼吸气体排出(图6中位于气体混合装置360的气体输出端的箭头代表呼吸气体的排出方向)。

本实施例中，通过第一减压阀371和第二减压阀372降低呼吸气体的气压，从而使呼吸气体的气压在进入耗氧装置320之前达到与压力舱300内气压基本相等的程度。

本实施例中，通过在第二减压阀372与耗氧装置320之间设置第一单向阀301，控制呼吸气体从第二减压阀372向耗氧装置320单向流动，通过在耗氧装置320与气体抽排装置330之间设置第二单向阀302，控制呼吸气体从耗氧装置320向气体抽排装置330单向流动。

本实施例中，通过在二氧化碳补充装置340与气体抽排装置330之间设置第三单向阀303，控制所补充的二氧化碳从二氧化碳补充装置340向气体抽排装置330单向流动。通过在气体抽排装置330与气体混合装置360之间设置第四单向阀304，相应的所述呼吸气体从气体抽排装置330向气体混合装置360单向流动。通过在加湿装置350与气体混合装置360之间设置第五单向阀305，控制加湿装置350补充的水汽向气体混合装置360单向流动，通过在气体混合装置360的气体输出端设置第六单向阀306，控制混合后的气体从气体混合装置360单向输出。

本实施例中，当气体抽排装置330从气源3000抽入呼吸气体时，第一单向阀301、第二单向阀302和第三单向阀303打开，第四单向阀304、第五单向阀305和第六单向阀306关闭，此时呼吸气体先被抽入耗氧装置320，在经过耗氧装置320后，被继续抽入气体抽排装置330中，同时所补充的二氧化碳也通过第三单向阀303进入气体抽排装置330中。当气体抽排装置330排出呼吸气体，第一单向阀301、第二单向阀302和第三单向阀303关闭，第四单向阀304、第五单向阀305和第六单向阀306打开，此时呼吸气体从气体抽排装置330向外排出，并排向气体混合装置360，与此同时，加湿装置350向气体混合装置360补充水汽，从而使气体混合装置360内部的气体成分混合均匀，而原来位于气体混合装置360内部已经混合均匀的呼吸气体在其它部分气体输入时，被排出气体混合装置360，并通过打开的第六单向阀306，向压力舱310外排出。

在其它实施例中，具体的各单向阀打开和关闭也可以采用另一种方式进行：当气体抽排装置从气源抽入呼吸气体时，第一单向阀和第二单向阀打开，第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀和第六单向阀关闭，此时呼吸气体先被抽入耗氧装置，在经过耗氧装置后，被继续抽入气体抽排装置中。当气体抽排装置排出呼吸气体，第一单向阀和第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀和第六单向阀打开，此时呼吸气体从气体抽排装置向外排出，并排向气体混合装置。与此同时，所补充的二氧化碳也通过第三单向阀进入气体抽排装置中，并且随同其它呼吸气体从气体抽排装置向外排出。与此同时，加湿装置向气体混合装置补充水汽，从而使气体混合装置内部的气体成分混合均匀，而原来位于气体混合装置内部已经混合均匀的呼吸气体在其它部分气体输入时，被排出气体混合装置，并通过打开的第六单向阀，向压力舱外排出。

经过上述各单向阀的联动控制后，本实施例实现了整个人体呼吸过程中，吸气和呼气过程的模拟，并且所述吸气和呼气过程的模拟还包括对氧气消耗过程和二氧化碳生成过程的模拟，同时还对呼出气体的湿度水平进行了模拟。此外，本实施例还可以利用相应的温度控制系统对呼吸系统的温度进行调整，以模拟人体呼出气体的温度。

本实施例中，可以通过调整耗氧装置320消耗氧气的量(多少)与二氧化碳补充装置340补充二氧化碳的量(多少)，使水下呼吸模拟装置的模拟呼吸商控制为0.855～0.860，或者控制为0.860～0.875，或者控制为0.875～0.900，或者控制为0.900～0.910。在上述三种不同的呼吸商条件下，使用所述水下呼吸模拟装置，从而分别模拟人体在轻度活动(呼吸商为0.855～0.860)、睡眠(呼吸商为0.860～0.875)、中度活动(呼吸商为0.875～0.900)和重度活动(呼吸商为0.900～0.910)过程中的呼吸情况，从而保证可以采用所述呼吸模拟方法对各种呼吸情况下对潜水呼吸器进行测试。

需要说明的是，图6中未显示，但是根据前述内容可知，本实施例所提供的水下呼吸模拟方法可以通过温度控制系统，控制耗氧装置320和气体混合装置360中，至少其中一个装置内部气体的温度。

需要说明的是，其它实施例中，所述水下呼吸模拟方法也可以运用于没有气体混合装置360的水下呼吸模拟装置，此时，相应的不需要设置第四单向阀304及打开和关闭第四单向阀304的步骤。此时，加湿装置350补充的水汽可以直接输入至同一管路中进行混合。当然，如果增加气体混合装置360能够使气体混合后更加均匀，可以更好地模拟人体的呼吸。

需要说明的是，其它实施例中，所述水下呼吸模拟方法也可以运用于没有二氧化碳补充装置340的水下呼吸模拟装置，此时，相应的不需要设置第三单向阀303及打开和关闭第三单向阀303的步骤。当然，如果增加二氧化碳补充装置340，可以更好地模拟人体呼吸过程中呼出的气体。

需要说明的是，其它实施例中，所述水下呼吸模拟方法也可以运用于没有加湿装置350的水下呼吸模拟装置，此时，相应的不需要设置第五单向阀305及打开和关闭第五单向阀305的步骤。当然，如果增加加湿装置350，可以更好地模拟人体呼吸过程中呼出气体的湿度。

所述水下呼吸模拟方法可以控制压力舱310内的压强范围为4MPa～5MPa。

本实施例所提供的水下呼吸模拟方法能够利用所述水下呼吸模拟装置，实现对潜水员真实潜水时相应呼吸过程的模拟，所述模拟过程简单，从而节省测试时间，提高测试效率。

需要特别说明的是，上述水下呼吸模拟方法可以与开式潜水呼吸器配合使用，可以与半封闭式潜水呼吸器配合使用，还可以与封闭式潜水呼吸器配合使用。其中，由于所述呼吸模拟方法能够与各种不同类型的潜水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模拟方法可以用于测试不同类型潜水呼吸器的各种性能。

本发明实施例还提供一种潜水呼吸器的呼吸阻力测试方法，包括步骤一至步骤四。

步骤一，提供水下呼吸模拟装置和潜水呼吸器。所述水下呼吸模拟装置如图6所示，具体包括压力舱310、耗氧装置320和气体抽排装置330。耗氧装置320和气体抽排装置330位于压力舱310内。耗氧装置320的气体输入端连接至气源3000，耗氧装置320的气体输出端连接至气体抽排装置330的气体输入端。水下呼吸模拟装置还包括位于压力舱310内的二氧化碳补充装置340，以及位于压力舱310内的加湿装置350，更多水下呼吸模拟装置的内容可参考本说明书前述内容。

步骤二，将所述水下呼吸模拟装置和潜水呼吸器装配在一起。

本实施例中，所述水下呼吸模拟装置和潜水呼吸器的装配方式相当于人体穿戴潜水呼吸器后的方式，例如，潜水呼吸器的空气咬嘴连接至所述水下呼吸模拟装置中的气体输入端，具体所述气体输入端为耗氧装置320的气体输入端，可参考图6。换言之，本实施例中，耗氧装置320的气体输入端连接至气源3000，而气源3000为所述潜水呼吸器的一部分。气源3000具体可以为所述潜水呼吸器中的气瓶。并且，本实施例中，所述潜水呼吸器也位于压力舱310。

步骤三，对压力舱310进行加压，达到潜水呼吸器使用时的水下压强环境。此时，所述潜水呼吸器也处于与所述水下呼吸模拟装置相同的水下压强环境。

本实施例中，对压力舱310进行加压，具体可以加压至压力舱310的压强达到4MPa～5MPa，从而模拟出相应的潜水压强环境。

步骤四，使用水下呼吸模拟装置进行人体呼吸模拟，测试水下呼吸模拟装置中，气体抽排装置330在抽排气体过程中受到的阻力。

本实施例中，气体抽排装置120在抽排气体过程中受到的阻力即为潜水呼吸器的呼吸阻力。

本实施例中，使用水下呼吸模拟装置进行人体呼吸模拟包括：采用气体抽排装置330模拟人体对呼吸气体的吸入和呼出。具体的模拟过程可以参考图2对应的气体抽排装置330及其使用方法。

需要说明的是，正如前面所述，可以通过控制(图2所示)气体抽排装置330中，活塞1212的运动速度，从而实现对不同呼吸强度和不同呼吸频率的模拟，进而实现对不同呼吸强度和不同呼吸频率条件下，对潜水呼吸器的呼吸阻力进行测试。也就是说，本实施例可以测试气体抽排装置330在不同工作条件下，气体抽排装置330在抽排气体过程中受到的阻力，也就是说，可以模拟测试在人体不同呼吸情况下，潜水呼吸器的呼吸阻力。

本实施例中，使用水下呼吸模拟装置进行人体呼吸模拟包括：采用耗氧装置320模拟人体对呼吸气体中氧气的消耗。具体的模拟过程可以参考图3和图4对应的耗氧装置320及其使用方法。

本实施例中，由于存在二氧化碳补充装置340，因此，测试二氧化碳补充装置340在进行二氧化碳补充前，气体抽排装置330在抽排气体过程中受到的阻力，并测试二氧化碳补充装置340在进行二氧化碳补充后，气体抽排装置330在抽排气体过程中受到的阻力。为了准确测试潜水呼吸器的呼吸阻力，可以反复测试二氧化碳补充装置340对所述阻力的影响，从而更加准确地测度所述阻力。

其它实施例中，当不存在二氧化碳补充装置340时，可以不考虑二氧化碳补充装置340对相应阻力的影响。也就是说，本实施例可以测试耗氧装置320和二氧化碳补充装置340在不同工作条件下，气体抽排装置330在抽排气体过程中受到的阻力。

需要说明的是，正如前面所述，可以通过控制耗氧装置320对呼吸气体中氧气消耗量的多少，以及控制二氧化碳补充装置340对补充的二氧化碳的多少，实现对呼吸商的控制。因此，本实施例可以通过对上述两个装置的调整和控制，实现在不同呼吸商条件下，对潜水呼吸器的呼吸阻力进行测试。

本实施例中，由于存在加湿装置350，因此，测试加湿装置350在进行加湿前，气体抽排装置330在抽排气体过程中受到的阻力，并测试加湿装置350在进行加湿后，气体抽排装置330在抽排气体过程中受到的阻力。其它实施例中，当不存在加湿装置350时，可以不考虑加湿装置350对相应阻力的影响。为了准确测试潜水呼吸器的呼吸阻力，可以反复测试加湿装置350对所述阻力的影响，从而更加准确地测度所述阻力。

本实施例采用上述测试方法能够快速准确地对潜水呼吸器的呼吸阻力进行测试，并且杜绝了人员安全问题。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种水下呼吸模拟装置，其特征在于，包括：

压力舱；

气体抽排装置，位于所述压力舱内，用于将呼吸气体从气源抽入，并用于将所述呼吸气体排出，以模拟人体的吸气和呼气动作；

耗氧装置，位于所述压力舱内，用于消耗所述呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗；

所述气体抽排装置的气体输入端连接至所述气源，所述气体抽排装置的气体输出端连接至所述耗氧装置的气体输入端。

2.如权利要求1所述的水下呼吸模拟装置，其特征在于，还包括：二氧化碳补充装置，位于所述压力舱内，用于对已经经过所述耗氧装置的所述呼吸气体补充二氧化碳，以模拟人体产生二氧化碳。

3.如权利要求2所述的水下呼吸模拟装置，其特征在于，还包括：加湿装置，位于所述压力舱内，用于对所述呼吸气体加湿，以模拟人体呼出气体的湿度。

4.如权利要求3所述的水下呼吸模拟装置，其特征在于，还包括：气体混合装置，位于所述压力舱内，所述气体混合装置的第一气体输入端连接所述耗氧装置的气体输出端，所述气体混合装置的第二气体输入端连接所述二氧化碳补充装置的气体输出端，所述气体混合装置的第三气体输入端连接所述加湿装置的输出端。

5.如权利要求4所述的水下呼吸模拟装置，其特征在于，所述气源与所述气体抽排装置之间具有第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀和第二减压阀位于所述压力舱内，所述第二减压阀位于所述第一减压阀和所述气体抽排装置之间。

6.如权利要求5所述的水下呼吸模拟装置，其特征在于，所述第二减压阀与所述气体抽排装置之间具有第一单向阀，所述气体抽排装置与所述耗氧装置之间具有第二单向阀。

7.如权利要求6所述的水下呼吸模拟装置，其特征在于，所述耗氧装置与所述气体混合装置之间具有第三单向阀，所述二氧化碳补充装置与所述气体混合装置之间具有第四单向阀，所述加湿装置与所述气体混合装置之间具有第五单向阀，所述加湿装置的气体输出端具有第六单向阀。

8.如权利要求4所述的水下呼吸模拟装置，其特征在于，还包括：温度控制系统，用于控制所述耗氧装置和气体混合装置中至少其中一个装置内部气体的温度。

9.如权利要求1所述的水下呼吸模拟装置，其特征在于，所述压力舱内的压强范围为4MPa～5MPa。

10.一种水下呼吸模拟装置的水下呼吸模拟方法，其特征在于，所述水下呼吸模拟装置包括：

压力舱；

气体抽排装置，位于所述压力舱内；

耗氧装置，位于所述压力舱内；

所述气体抽排装置的气体输入端连接至气源，所述气体抽排装置的气体输出端连接至所述耗氧装置的气体输入端；

所述水下呼吸模拟方法包括：

采用所述气体抽排装置从所述气源将所述呼吸气体抽入所述水下呼吸模拟装置，并将所述呼吸气体从所述气体抽排装置排向所述耗氧装置，以模拟人体的吸气和呼气动作；

采用所述耗氧装置消耗所述呼吸气体中的至少部分氧气，以模拟人体对氧气的消耗。

11.如权利要求10所述的水下呼吸模拟方法，其特征在于，所述水下呼吸模拟装置还包括位于所述压力舱内的二氧化碳补充装置，采用所述二氧化碳补充装置对已经经过所述耗氧装置的所述呼吸气体补充二氧化碳，以模拟人体产生二氧化碳。

12.如权利要求11所述的水下呼吸模拟方法，其特征在于，所述水下呼吸模拟装置还包括位于所述压力舱内的加湿装置，采用所述加湿装置对已经经过所述耗氧装置的所述呼吸气体增加湿度，以模拟人体呼出气体的湿度。

13.如权利要求12所述的水下呼吸模拟方法，其特征在于，所述水下呼吸模拟装置还包括位于所述压力舱内的气体混合装置，所述气体混合装置的第一气体输入端连接所述耗氧装置的气体输出端，所述气体混合装置的第二气体输入端连接所述二氧化碳补充装置的气体输出端，所述气体混合装置的第三气体输入端连接所述加湿装置的输出端，通过所述气体混合装置将已经经过所述耗氧装置的所述呼吸气体与补充的二氧化碳混合，并且使气体的湿度均匀。

14.如权利要求13所述的水下呼吸模拟方法，其特征在于，所述气源与所述气体抽排装置之间具有第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀和第二减压阀位于所述压力舱内，所述第二减压阀位于所述第一减压阀和所述气体抽排装置之间，通过所述第一减压阀和第二减压阀降低所述呼吸气体的气压。

15.如权利要求14所述的水下呼吸模拟方法，其特征在于，通过在所述第二减压阀与所述气体抽排装置之间设置第一单向阀，控制所述呼吸气体从所述第二减压阀向所述气体抽排装置单向流动；通过在所述气体抽排装置与所述耗氧装置之间设置第二单向阀，控制所述呼吸气体从所述气体抽排装置向所述耗氧装置单向流动。

16.如权利要求15所述的水下呼吸模拟方法，其特征在于，通过在所述耗氧装置与所述气体混合装置之间设置第三单向阀，控制所述呼吸气体从所述耗氧装置向所述气体混合装置单向流动；通过在所述二氧化碳补充装置与所述气体混合装置之间设置第四单向阀，控制所述二氧化碳补充装置产生的二氧化碳向所述气体混合装置单向流动；通过在所述加湿装置与所述气体混合装置之间设置第五单向阀，控制所述加湿装置补充的水汽向所述气体混合装置单向流动；通过在所述气体混合装置的气体输出端设置第六单向阀，控制混合后的气体从所述气体混合装置单向输出。

17.如权利要求16所述的水下呼吸模拟方法，其特征在于，当所述气体抽排装置从所述气源抽入所述呼吸气体时，所述第一单向阀打开，所述第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀和第六单向阀关闭；当所述气体抽排装置排出所述呼吸气体，所述第一单向阀关闭，所述第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀和第六单向阀打开。

18.如权利要求10所述的水下呼吸模拟方法，其特征在于，调整所述耗氧装置消耗氧气的量与所述二氧化碳补充装置补充二氧化碳的量，使所述水下呼吸模拟装置的模拟呼吸商控制为0.855～0.860，或者控制为0.860～0.875，或者控制为0.860～0.875，或者控制为0.900～0.910。

19.如权利要求16所述的水下呼吸模拟方法，其特征在于，通过温度控制系统，控制所述耗氧装置和气体混合装置中，至少其中一个装置内部气体的温度。

20.如权利要求10所述的水下呼吸模拟方法，其特征在于，控制所述压力舱内的压强范围为4MPa～5MPa。