CN107037125A - 一种可调间距的气泡检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调间距的气泡检测系统，包括：一超声波发射传感器与一超声波接收传感器、与超声波接收传感器电连接的信号处理电路、与超声波接收传感器活动连接的滑动机构、一控制器；所述滑动机构可以调节两传感器间的相对距离；所述控制器分别与信号处理电路及滑动机构电连接。本发明的气泡检测系统通过改善两传感器的连接，二者间的间距动态可调，从而实现灵活检测，而不局限于某一尺寸、某些材质的输液管，并大大提高了检测的可信度。
Description
技术领域
本发明属于医疗输液领域，具体涉及一种可调间距的气泡检测系统。
背景技术
气泡检测广泛应用于工业，制药工程以及医院使用的各种医疗器械中。尤其是医疗器械中，比如输注系统、透析系统或心肺机，其可靠性和稳定性直接关系到人的生命安全。
目前的检测原理都是基于超声波在空气和液体中的传播特性不同来检测气泡的。超声波信号在液体中和在空气中的传播速度和衰减特性不同。通常由2个超声传感器组成，一个发射，一个接收。发射传感器发出超声波，超声波通过液体传送管壁和内部药液(或内部气泡)然后传送给接收传感器，然后经由信号处理电路(主要是放大)处理后，再传送给控制器或控制电路做出判断。
很显然，传感器的间距，传输管路的尺寸(影响和超声传感器的接触面积，以及信号传播路径长度)，传输管路材质特性都会影响到达接收传感器的时间和大小。而目前市场上的传感器均为固定间距，而液体传送管路(比如输液管)生产厂家众多，规格尺寸众多，材质特性差异很大，这使得接收传感器接收的信号非常复杂，很难设定一个判断阈值来区分有无气泡。比如很粗很硬的管路，即使有气泡时，到达接收传感器的信号时间仍较短，幅度仍较大，达到有液体时程度。而有的管路较细较软，即使内部没有气泡，但传到接收传感器的时间仍然较长，信号幅度较小，和有气泡时信号特性相同。
这样不同医院使用不同的输液管路时，有无气泡的区分边界重叠，后面的检测电路不能正确区分有无气泡，这给医疗器械的安全使用造成巨大风险。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提成一种可调间距的气泡检测系统。
本发明的具体技术方案如下：
一种可调间距的气泡检测系统，包括：一超声波发射传感器与一超声波接收传感器、与超声波接收传感器电连接的信号处理电路、与超声波接收传感器活动连接的滑动机构、一控制器；所述滑动机构可以调节两传感器间的相对距离；所述控制器分别与信号处理电路及滑动机构电连接。
较佳地，所述滑动机构包括一电机、及一与超声波接收传感器固定的滑块、与滑块配合的滑轨，所述滑块在其滑动方向上与电机输出轴螺旋连接；所述电机与控制器电连接。
较佳地，该检测系统还包括一显示屏与一键盘，二者均与控制器电性连接，用于手动调整两传感器的相对距离。
本发明的气泡检测系统通过改善两传感器的连接，二者间的间距动态可调，从而实现灵活检测，而不局限于某一尺寸、某些材质的输液管，并大大提高了检测的可信度。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的信号发送原理框图；
图3为本发明的信号接收处理原理框图；
图4为本发明的信号发射电路图；
图5为本发明的信号接收处理电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对发明进行详细说明。
参见图1至图3所示，本发明提供一种可调间距的气泡检测系统，包括：一超声波发射传感器1与一超声波接收传感器2、与超声波接收传感器2电连接的信号处理电路3、与超声波接收传感器2活动连接的滑动机构4、一控制器5；所述滑动机构4可以调节两传感器1、2间的相对距离；所述控制器5分别与信号处理电路3及滑动机构4电连接。
所述滑动机构4包括一电机41、及一与超声波接收传感器2固定的滑块42、与滑块42配合的滑轨43，所述滑块42在其滑动方向上与电机41输出轴螺旋连接；所述电机41与控制器5电连接。
该检测系统还包括一显示屏6与一键盘7，二者均与控制器5电性连接，用于手动调整两传感器1、2的相对距离。
本发明中，超声波发射传感器1的位置固定，超声波接收传感器2由电机输出轴带动左右移动，而电机41由控制器5控制旋转方向和位移大小。当然，发射和接收传感器的位置也可相互调换，接收传感器位置固定，发射传感器可移动。
图4所示为传感器的驱动电路一实施例，Y2为晶振，U1为信号产生及驱动IC，L1、L2、C1、C2、R1为滤波网络，US2为超声波发射传感器。Y2和U1产生超声波信号，经过滤波网络后，传送给超声波发射传感器，超声波法身传感器把电信号转化成超声波发送出去。
图5所示为超声信号放大处理一实施例，US1为超声接收传感器，C34和R33为滤波电路，USsig+/USsig-为电信号，U6A、U6B为运算放大器，QP-SIG为处理后的输出信号。US1接收到超声波信号，然后转化成电信号USsig+/USsig-，经过RC滤波，然后再经过两级运算放大器放大，最后传给后面控制器或控制电路。
本发明的气泡检测系统的发送和接收传感器1、2之间的间隙大小可调，调节原理如下：
当使用较细和较软的输液管路8，如果间隙较大，输液管路8与两传感器1、2接触面积较小，接触也不紧密，信号较难传递，到达超声波接收传感器2时，无论有无气泡的，信号幅度均较小，后面信号处理电路3较难区分。此时，如果减小发送和接收传感器1、2的间隙，使得输液管路8与两传感器1、2接触面积增大，接触更紧密，则大大有利于信号传递，使得有液体(无气泡)的信号到达接收传感器的时间大大缩短，幅度大大增加。而对于有气泡时的信号，由于信号还要被气泡延长传递时间和衰减，使得到达接收传感器的时间无明显缩短，信号幅度无明显增大。这样，相对于间隙大的传感器，间隙小的传感器有无气泡的差异大大增加，非常有利于后面信号处理电路3的区分。
当用较粗和较硬的液体输液管路8(管路壁较厚)，如果间隙较小，管路中的传递气泡长度会更小，传递截面积会更大，则信号通过气泡时的时间较短，衰减也较小，与无气泡时差异不大，后面信号处理电路很难区分有无气泡。此时可把发送和接收传感器间隙调大，管路中的气泡长度也变大，传递截面积变小，使得到达接收传感器的时间相对于间隙小时大大延长，幅度相对于间隙小时也大大减小。如果管路中无气泡(有液体)时，由于信号在液体中的传播速度很快，衰减很小。调整前后的信号时间和幅度变化很小，受间隙大小的调整影响很小。这使得间隙大时有无气泡的差异变大，非常有利于后面信号处理电路3区分有无气泡。
如上所诉，通过调节传感器之间间隙大小可适应尺寸及特性不同的输液管路。
参照图1至图5，工作时，超声波发射传感器1产生超声波信号，信号通过液体传输管路和内部药液到达接收传感器2，接收传感器2再把超声波信号转化为电信号，电信号通过信号处理电路3后传送给控制器5。
如果输液管路较软或尺寸较小，则控制器5接收到的电信号就会较小，即使有液体，信号幅度仍达不到控制器5认为有液体的阈值。此时，控制器5就可控制电机41转动，电机41再通过滑块42带动接收传感器2向间隙变小的方向移动。随着两传感器1、2间的间隙变小，输液管路8也会被挤压而紧贴两传感器1、2，且与两传感器1、2的接触面积也会变大，更多的超声波振动信号通过输液管路8达到接收传感器2，接收传感器2会转化出更大的电信号，再通过信号处理电路3到达控制器5，控制器5接收到更大的电信号，当信号到达控制器5认为有水的阈值，即刻停止电机41转动。这样，通过减小两传感器1、2间隙，气泡检测系统便可支持这种较软或尺寸较小的输液管路8。因为有气泡时信号会更小，检测系统识别气泡不受影响。
如果输液管管路较粗，或较硬，信号传递面子很大，在管路空气中传递的距离(衰减距离)会很短，信号很容易通过，则控制器接收到的信号会很大，以致即使有气泡，仍可能由于信号大过有液体时的阈值，而不被识别出来。此时，控制器可控制电机转动，通过螺杆带动接收传感器朝间隙变大的方向移动，间隙变大，使得控制器接收到的信号变小，当信号小过有液体时阈值，气泡便被识别出来。而因为有液体时的信号仍大过阈值，识别有液体不受影响。
如图1所示，上述调节过程，可以系统自动完成，也可加入显示器6和键盘7，由人工操作完成。由人工操作时的好处是，操作员可根据显示的反馈数据，反复调节传感器间的间隙，兼顾有液体和气泡，使两者都有足够的余量，工作更加稳定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种可调间距的气泡检测系统，其特征在于，包括：一超声波发射传感器与一超声波接收传感器、与超声波接收传感器电连接的信号处理电路、与超声波接收传感器活动连接的滑动机构、一控制器；所述滑动机构可以调节两传感器间的相对距离；所述控制器分别与信号处理电路及滑动机构电连接。
2.根据权利要求1所述的可调间距的气泡检测系统，其特征在于，所述滑动机构包括一电机、及一与超声波接收传感器固定的滑块、与滑块配合的滑轨，所述滑块在其滑动方向上与电机输出轴螺旋连接；所述电机与控制器电连接。
3.根据权利要求1或2所述的可调间距的气泡检测系统，其特征在于，该检测系统还包括一显示屏与一键盘，二者均与控制器电性连接，用于手动调整两传感器的相对距离。
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