CN106667492A - 线性霍尔呼吸传感器 - Google Patents

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    • A61B2562/0247—Pressure sensors

Abstract

线性霍尔呼吸传感器是一种设备部件，属于医学信号检测技术领域，本传感器包括环形橡胶垫、感压膜、进气口、进气嘴、底部外壳、上部外壳、透气孔、海绵滤、微型磁性片、线性霍尔集成传感器、波纹环、底部线路板和低噪声运放，感压膜、波纹环、微型磁性片和线性霍尔集成传感器构成传感机构，底部外壳、透气孔、海绵滤、上部外壳、进气嘴和底座构成附属机构，底部线路板、低噪声运放、滤波电容器和线性霍尔集成传感器构成前置放大机构，线性霍尔呼吸传感器结构简单、造价低廉、灵敏度较高，对传感器的机械尺寸要求不高，而且该传感器具有感压膜动态范围大、不受环境清洁度影响等特点，适合于信号的远距离传输和异地检测呼吸数据。

Description

线性霍尔呼吸传感器
技术领域
本发明涉及呼吸传感器，尤其涉及一种医用线性霍尔呼吸传感器，属于生物医学信号检测技术领域。
背景技术
常用的呼吸传感器有电极阻抗式、热敏探头式和弹性传感式等，随着生物医学电子学的发展，一些新技术逐步应用到医学信号检测技术领域，光纤式呼吸传感器已有发明专利授权，例如“反射式光纤呼吸传感器（专利号00112060.3，授权公告号CN1137660C）”，上述各类传统呼吸传感器存在使用不便，测量不准，容易受电磁干扰等缺陷，而上述光纤呼吸传感器中的敏感膜与光纤端面靠得很近，虽然灵敏度很高，但敏感膜的动态范围很小，对传感器的机械尺寸要求苛刻，制作难度较大，光纤端面需要抛光，造价较高，且该光纤呼吸传感器中的光纤分为两段，有断痕，长期使用或黄梅季节容易使光纤端面清洁度不良，当光纤端面有水汽或者发霉时会影响光的正常传输，产生测量误差，影响测量数据的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制作简单，对传感器的机械尺寸要求不高，感压膜动态范围较大，造价低廉，不受环境因素影响可以长期使用的线性霍尔呼吸传感器。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：线性霍尔呼吸传感器包括底部外壳(1)、透气孔(2)、海绵滤(3)、间隙(4)、上部外壳(5)、环形橡胶垫(6)、上壳肩(7)、感压膜(8)、弧形肩(9)、进气口(10)、进气嘴(11)、微型磁性片(12)、线性霍尔集成传感器(13)、第二层线路板(14)、波纹环(15)、螺纹口(16)、出线护套(17)、三芯屏蔽线(18)、出线孔(19)、底部线路板(20)、螺丝(21)、芯线(22)、导电支架(23)、微调电阻器(24)、底部凹槽(25)、电解电容器(26)、瓷片电容器(27)、底座(28)和内肩(29)。
感压膜(8)、波纹环(15)、微型磁性片(12)和线性霍尔集成传感器(13)构成传感机构，底部外壳(1)、透气孔(2)、海绵滤(3)、上部外壳(5)、进气嘴(11)、出线护套(17)和底座(28)构成附属机构，底部线路板(20)、微调电阻器(24)、瓷片电容器(27)、电解电容器(26)、第二层线路板(14)和线性霍尔集成传感器(13)构成前置放大机构。
底部外壳(1)左侧设有透气孔(2)和海绵滤(3)，右侧设有出线孔(19)和出线护套(17)，底部设有底部凹槽(25)和底座(28)，顶部设有内肩(29)和环形橡胶垫(6)，透气孔(2)的内径为2mm，环形橡胶垫(6)的内径为16mm，橡胶垫(6)边的截面高度为2mm，截面宽度为1.5mm，上部外壳(5)上方设有上壳肩(7)、弧形肩(9)和进气嘴(11)，进气嘴(11)与上壳肩(7)之间通过弧形肩(9)过渡，底部外壳(1)和上部外壳(5)交接处设有螺纹口(16)，底部外壳(1)和上部外壳(5)通过螺纹口(16)连接，底部外壳(1)和上部外壳(5)连接之处设有局部间隙(4)。
环形橡胶垫(6)中间设有感压膜(8)和波纹环(15)，感压膜(8)的俯视图为圆形，厚度为0.08mm，材质为涤纶树脂薄膜，感压膜(8)中心下方设有微型磁性片(12)，微型磁性片(12)的直径为2mm，厚度为0.5mm，底座(28)上方设有底部线路板(20)，底部线路板(20)通过螺丝(21)固定在底座(28)上方，底部线路板(20)上方设有导电支架(23)、微调电阻器(24)、电解电容器(26)和瓷片电容器(27)，导电支架(23)上方设有第二层线路板(14)和线性霍尔集成传感器(13)，第二层线路板(14)通过导电支架(23)与底部线路板(20)连接。
出线孔(19)和出线护套(17)内部嵌有三芯屏蔽线(18)，三芯屏蔽线(18)一端的三根芯线(22)以及屏蔽层与底部线路板(20)连接，芯线(22)的一根为直流电源线，直流电压为16V，另外两根为信号输出线，分别与线性霍尔集成传感器(13)的第一脚和第八脚连接，输出幅度为交流10Vp-p，微型磁性片(12)底部与线性霍尔集成传感器(13)顶部的距离为0.4～0.6mm，微型磁性片(12)中心点与线性霍尔集成传感器(13)敏感中心点对齐，线性霍尔集成传感器(13)的型号为UGN3501M，微调电阻器(24)的阻值为100Ω，三芯屏蔽线(18)的外径为3mm。
当感压膜(8)感受到呼吸压时向下移动并发生微弯，微型磁性片(12)底部与线性霍尔集成传感器(13)顶部的距离变小，线性霍尔集成传感器(13)感受到的磁场强度发生变化，通过线性霍尔集成传感器(13)的转换，将呼吸压的大小转换成电信号输出，呼吸压的大小与输出的电信号大小成线性关系。
由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：线性霍尔呼吸传感器结构简单、造价低廉、灵敏度较高，对传感器的机械尺寸要求不高，而且该传感器具有感压膜动态范围大、不受环境清洁度影响等特点，适合于信号的远距离传输和异地检测呼吸数据。
附图说明
本发明有如下2幅附图：
图1是本发明的原理图，图2是本发明电路部分原理图，附图中所标各数字分别表示如下：
1.底部外壳，2.透气孔，3.海绵滤，4.间隙，5.上部外壳，6.环形橡胶垫，7.上壳肩，8.感压膜，9.弧形肩，10.进气口，11.进气嘴，12.微型磁性片，13.线性霍尔集成传感器，14.第二层线路板，15.波纹环，16.螺纹口，17.出线护套，18.三芯屏蔽线，19.出线孔，20.底部线路板，21.螺丝，22.芯线，23.导电支架，24.微调电阻器，25.底部凹槽，26.电解电容器，27.瓷片电容器，28.底座，29.内肩。
具体实施方式
1.根据图1，线性霍尔呼吸传感器包括底部外壳(1)、透气孔(2)、海绵滤(3)、间隙(4)、上部外壳(5)、环形橡胶垫(6)、上壳肩(7)、感压膜(8)、弧形肩(9)、进气口(10)、进气嘴(11)、微型磁性片(12)、线性霍尔集成传感器(13)、第二层线路板(14)、波纹环(15)、螺纹口(16)、出线护套(17)、三芯屏蔽线(18)、出线孔(19)、底部线路板(20)、螺丝(21)、芯线(22)、导电支架(23)、微调电阻器(24)、底部凹槽(25)、电解电容器(26)、瓷片电容器(27)、底座(28)和内肩(29)。
2.感压膜(8)、波纹环(15)、微型磁性片(12)和线性霍尔集成传感器(13)构成传感机构，底部外壳(1)、透气孔(2)、海绵滤(3)、上部外壳(5)、进气嘴(11)、出线护套(17)和底座(28)构成附属机构，底部线路板(20)、微调电阻器(24)、瓷片电容器(27)、电解电容器(26)、第二层线路板(14)和线性霍尔集成传感器(13)构成前置放大机构。
3.底部外壳(1)左侧设有透气孔(2)和海绵滤(3)，右侧设有出线孔(19)和出线护套(17)，底部设有底部凹槽(25)和底座(28)，顶部设有内肩(29)和环形橡胶垫(6)，透气孔(2)的内径为2mm，环形橡胶垫(6)的内径为16mm，橡胶垫(6)边的截面高度为2mm，截面宽度为1.5mm，上部外壳(5)上方设有上壳肩(7)、弧形肩(9)和进气嘴(11)，进气嘴(11)与上壳肩(7)之间通过弧形肩(9)过渡，底部外壳(1)和上部外壳(5)交接处设有螺纹口(16)，底部外壳(1)和上部外壳(5)通过螺纹口(16)连接，底部外壳(1)和上部外壳(5)连接之处设有局部间隙(4)。
4.环形橡胶垫(6)中间设有感压膜(8)和波纹环(15)，感压膜(8)的俯视图为圆形，厚度为0.08mm，材质为涤纶树脂薄膜，感压膜(8)中心下方设有微型磁性片(12)，微型磁性片(12)的直径为2mm，厚度为0.5mm，底座(28)上方设有底部线路板(20)，底部线路板(20)通过螺丝(21)固定在底座(28)上方，底部线路板(20)上方设有导电支架(23)、微调电阻器(24)、电解电容器(26)和瓷片电容器(27)，导电支架(23)上方设有第二层线路板(14)和线性霍尔集成传感器(13)，第二层线路板(14)通过导电支架(23)与底部线路板(20)连接。
5.出线孔(19)和出线护套(17)内部嵌有三芯屏蔽线(18)，三芯屏蔽线(18)一端的三根芯线(22)以及屏蔽层与底部线路板(20)连接，芯线(22)的一根为直流电源线，直流电压为16V，另外两根为信号输出线，分别与线性霍尔集成传感器(13)的第一脚和第八脚连接，输出幅度为交流10Vp-p，微型磁性片(12)底部与线性霍尔集成传感器(13)顶部的距离为0.4～0.6mm，微型磁性片(12)中心点与线性霍尔集成传感器(13)敏感中心点对齐，线性霍尔集成传感器(13)的型号为UGN3501M，微调电阻器(24)的阻值为100Ω，三芯屏蔽线(18)的外径为3mm。
6.当感压膜(8)感受到呼吸压时向下移动并发生微弯，微型磁性片(12)底部与线性霍尔集成传感器(13)顶部的距离变小，线性霍尔集成传感器(13)感受到的磁场强度发生变化，通过线性霍尔集成传感器(13)的转换，将呼吸压的大小转换成电信号输出，电信号的大小与呼吸压的大小成线性关系。
7.透气孔(2)的作用是减少感压膜(8)在底部外壳(1)内的空气阻力，海绵滤(3)用于防尘，环形橡胶垫(6)为软质医用橡胶，波纹环(15)的作用是减少感压膜(8)的边缘阻力并增加感压膜(8)的动态范围，螺丝(21)为1×3mm自攻螺丝，底部凹槽(25)用于嵌入铭牌。
8.根据图2，线性霍尔集成传感器(13)的第一脚和第八脚为信号输出端，第一脚和第八脚之间跨接瓷片电容器(27)用于滤除周边电磁场产生的杂散信号，第二脚为空脚，第三脚接电源，第四脚接地，第三脚与第四脚之间跨接电解电容器(26)用于传感器的电源滤波，第五脚与第六脚之间跨接微调电阻器(24)，微调电阻器(24)的中心点与第七脚连接，微调电阻器(24)用于线性霍尔集成传感器(13)的增益调整。

Claims (1)

1.一种线性霍尔呼吸传感器，包括底部外壳(1)、透气孔(2)、海绵滤(3)、间隙(4)、上部外壳(5)、环形橡胶垫(6)、上壳肩(7)、感压膜(8)、弧形肩(9)、进气口(10)、进气嘴(11)、微型磁性片(12)、线性霍尔集成传感器(13)、第二层线路板(14)、波纹环(15)、螺纹口(16)、出线护套(17)、三芯屏蔽线(18)、出线孔(19)、底部线路板(20)、螺丝(21)、芯线(22)、导电支架(23)、微调电阻器(24)、底部凹槽(25)、电解电容器(26)、瓷片电容器(27)、底座(28)和内肩(29)；
感压膜(8)、波纹环(15)、微型磁性片(12)和线性霍尔集成传感器(13)构成传感机构，底部外壳(1)、透气孔(2)、海绵滤(3)、上部外壳(5)、进气嘴(11)、出线护套(17)和底座(28)构成附属机构，底部线路板(20)、微调电阻器(24)、瓷片电容器(27)、电解电容器(26)、第二层线路板(14)和线性霍尔集成传感器(13)构成前置放大机构；
其特征在于：底部外壳(1)左侧设有透气孔(2)和海绵滤(3)，右侧设有出线孔(19)和出线护套(17)，底部设有底部凹槽(25)和底座(28)，顶部设有内肩(29)和环形橡胶垫(6)，透气孔(2)的内径为2mm，环形橡胶垫(6)的内径为16mm，橡胶垫(6)边的截面高度为2mm，截面宽度为1.5mm，上部外壳(5)上方设有上壳肩(7)、弧形肩(9)和进气嘴(11)，进气嘴(11)与上壳肩(7)之间通过弧形肩(9)过渡，底部外壳(1)和上部外壳(5)交接处设有螺纹口(16)，底部外壳(1)和上部外壳(5)通过螺纹口(16)连接，底部外壳(1)和上部外壳(5)连接之处设有局部间隙(4)；
环形橡胶垫(6)中间设有感压膜(8)和波纹环(15)，感压膜(8)的俯视图为圆形，厚度为0.08mm，材质为涤纶树脂薄膜，感压膜(8)中心下方设有微型磁性片(12)，微型磁性片(12)的直径为2mm，厚度为0.5mm，底座(28)上方设有底部线路板(20)，底部线路板(20)通过螺丝(21)固定在底座(28)上方，底部线路板(20)上方设有导电支架(23)、微调电阻器(24)、电解电容器(26)和瓷片电容器(27)，导电支架(23)上方设有第二层线路板(14)和线性霍尔集成传感器(13)，第二层线路板(14)通过导电支架(23)与底部线路板(20)连接；
出线孔(19)和出线护套(17)内部嵌有三芯屏蔽线(18)，三芯屏蔽线(18)一端的三根芯线(22)以及屏蔽层与底部线路板(20)连接，芯线(22)的一根为直流电源线，直流电压为16V，另外两根为信号输出线，分别与线性霍尔集成传感器(13)的第一脚和第八脚连接，输出幅度为交流10Vp-p，微型磁性片(12)底部与线性霍尔集成传感器(13)顶部的距离为0.4～0.6mm，微型磁性片(12)中心点与线性霍尔集成传感器(13)敏感中心点对齐，线性霍尔集成传感器(13)的型号为UGN3501M，微调电阻器(24)的阻值为100Ω，三芯屏蔽线(18)的外径为3mm。
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