CN107402140A - 全自动肺式氧气调节器测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了全自动肺式氧气调节器测试系统，包括数据处理控制系统、模拟肺系统、包括数据处理控制系统、模拟肺系统、设置有真空仓的模拟海拔系统、安装在真空仓内且与模拟肺系统连接的模拟面罩、安装在真空仓内且与模拟面罩连接的氧气调节器、与氧气调节器连接的氧气气源以及数据采集系统；氧气气源依次通过氧气调节器、模拟面罩向模拟肺系统进行氧气供给；数据处理控制系统分别与模拟肺系统、氧气气源以及真空仓连接；所述数据采集系统分别对模拟肺系统、氧气气源以及真空仓进行数据采集并将采集的数据传递给数据处理控制系统。本发明能够全自动对供氧调节器的高效测试，测试操作简单，提供的测试环境更接近产品的真实工作环境，测试数据更合理。

Description

全自动肺式氧气调节器测试系统

技术领域

本发明涉及供氧设备测试技术领域，具体的说，是全自动肺式氧气调节器测试系统。

背景技术

目前，国内“供氧调节器”这类产品的测试主要是通过非自动方式完成测试或者根据体验者的佩戴感受完成测试，非自动方式测试效率低，测试时需要频繁地调节阀门、记录测试数据，测试人员工作内容较多，测试操作需一定经验和技巧；人体佩戴体验式测试方法测试结果随个体差异比较大，没有合理的数据结果作支撑，全由个体感受作为依据，测试结果可靠性低。

发明内容

本发明的目的在于提供全自动肺式氧气调节器测试系统，能够全自动对供氧调节器的高效测试，测试操作简单，提供的测试环境更接近产品的真实工作环境，测试数据更合理。

本发明通过下述技术方案实现：全自动肺式氧气调节器测试系统，包括数据处理控制系统、模拟肺系统、包括数据处理控制系统、模拟肺系统、设置有真空仓的模拟海拔系统、安装在真空仓内且与模拟肺系统连接的模拟面罩、安装在真空仓内且与模拟面罩连接的氧气调节器、与氧气调节器连接的氧气气源以及数据采集系统；所述氧气气源依次通过氧气调节器、模拟面罩向模拟肺系统进行氧气供给；所述数据处理控制系统分别与模拟肺系统、氧气气源以及真空仓连接；所述数据采集系统分别对模拟肺系统、氧气气源以及真空仓进行数据采集并将采集的数据传递给数据处理控制系统。

工作原理：在进行测试前，选择测试的海拔高度、通气量和呼吸频率参数；在通过数据处理控制系统控制模拟海拔系统进行工作，使得在真空仓内的气体产生特定压力值，数据采集系统收集检测到的真空仓压力值并实时反馈给数据处理自动控制系统，如果真空仓内的压力值大于设置海拔压力值，则真空泵继续工作；如果真空仓内的压值小于设置海拔压力值，则控制模拟海拔系统使外界空气进入到真空仓用以调整其压力值至对应设置海拔的压力范围内，通过上述的工作原理从而实现自动模拟不同海拔高度下的工作环境。

待测试系统模拟的海拔高度稳定以后，数据处理控制系统控制模拟肺系统工作，按照测试前选择的通气量、呼吸频率等参数工作；根据根据测试需求的不同，电缸驱动器1可控制电缸2使模拟肺的呼吸量与时间成正弦波、方波和三角波的函数关系。

模拟肺系统工作时，需通过模拟面罩从真空仓和氧气调节器吸入气体，并在模拟面罩中将两气体混合，模拟人体吸气时混合气体流经流量计、氧气浓度仪进入到模拟肺系统中，数据采集系统对相关数据进行采集反馈到数据处理控制系统中，完成测试。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述模拟肺系统包括气缸4、关节轴承3、电缸2以及用于驱动电缸2工作的电缸驱动器1，所述电缸2通过关节轴承3拖动气缸4工作，所述气缸4连接模拟面罩连接；所述气缸4为圆柱体型。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述呼吸量与呼吸时间呈正弦函数关系，所述模拟肺系统产生的呼气量或吸气量由气缸4内腔界面积和气缸4活塞的位移量控制；计算公式为：V＝P＝S*L；

式中，S-气缸4内腔截面积；

L-气缸4活塞的位移量；

P-呼吸量；

V-呼气量。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述模拟面罩与气缸4之间还设置有第一流量计和用于采集氧气分压值的氧气浓度仪，所述模拟面罩依次通过第一流量计、氧气浓度仪与气缸4连接；所述第一流量计和氧气浓度仪分别与数据采集系统连接。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述由氧气浓度仪采集到的氧气分压值经过公式计算得到氧气浓度值；所述氧气浓度值计算公式为：ω％＝K/θ*100％；

式中，K-氧气浓度仪所采集到的氧分压值；

θ-不同海拔高度所对应的大气压力值。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述呼吸量与呼吸时间成正弦函数关系，根据氧气浓度值以及不同海拔高度所对应的大气压力值计算得出模拟肺系统类似人体呼吸特性的呼吸量，所述呼吸量计算公式为：V＝P＝S*K*sinωt；

式中，t-呼吸时间。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述模拟海拔系统还包括分别与真空仓连接的真空泵、比例阀、传感器，所述真空泵、比例阀、传感器分别与数据采集系统连接；所述的负压仓通过比例阀与外界大气连通。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述氧气气源与氧气调节器之间还设置有第二流量计以及压力传感器，所述氧气气源依次通过第二流量计、压力传感器与氧气调节器连接；所述第二流量计、压力传感器还分别与数据采集系统连接。

还包括与数据处理控制系统连接的控制显示器。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述模拟海拔系统的控制方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：选择需要模拟海拔的高度，并开始测试；

步骤S2：利用真空泵向外抽取空气，使真空仓内达到特定压力值；特定压力值与所设置的海拔压力值比较；若特定压力值大于设置的海拔压力值，继续利用真空泵向外抽取空气；若特定压力值小于或在设置的海拔压力值的范围内，真空泵停止工作；

步骤S3：在测试海拔高度改变时，比较当前设置的海拔高度是否高于目前海拔高度；

若设置的海拔高度高于目前海拔高度，则利用真空泵将真空仓内的压力值达到当前设置的海拔高度所对应的压力值；

若设置的海拔高度低于目前海拔高度，利用比例阀使外界空气进入到真空仓，使真空仓内的压力值达到目前所设置的海拔高度所对应的压力值范围内。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明实现自动模拟测试海拔高度的功能。

(2)本发明测试操作简单，提供的测试环境更接近产品的真实工作环境，测试数据更合理。

(3)本发明通过数据采集和数据处理系统实现了自动化测试，能够自动进行测试数据的纪录，大大提高工作效率。

(4)本发明适用范围广，能够测试不同的呼吸量。

附图说明

图1为本发明的系统连接关系示意图；

图2为本发明中模拟肺系统的结构示意图；

图3为本发明中模拟海拔系统的工作原理图；

图4为人体呼吸特性曲线；

其中1-电缸驱动器，2-电缸，3-关节轴承，4-气缸。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，全自动肺式氧气调节器测试系统，包括数据处理控制系统、模拟肺系统、包括数据处理控制系统、模拟肺系统、设置有真空仓的模拟海拔系统、安装在真空仓内且与模拟肺系统连接的模拟面罩、安装在真空仓内且与模拟面罩连接的氧气调节器、与氧气调节器连接的氧气气源以及数据采集系统；所述氧气气源依次通过氧气调节器、模拟面罩向模拟肺系统进行氧气供给；所述数据处理控制系统分别与模拟肺系统、氧气气源以及真空仓连接；所述数据采集系统分别对模拟肺系统、氧气气源以及真空仓进行数据采集并将采集的数据传递给数据处理控制系统。

工作原理：在进行测试前，选择测试的海拔高度、通气量和呼吸频率参数；在通过数据处理控制系统控制模拟海拔系统进行工作，使得在真空仓内的气体产生特定压力值，数据采集系统收集检测到的真空仓压力值并实时反馈给数据处理自动控制系统，如果真空仓内的压力值大于设置海拔压力值，则真空泵继续工作；如果真空仓内的压值小于设置海拔压力值，则控制模拟海拔系统使外界空气进入到真空仓用以调整其压力值至对应设置海拔的压力范围内，通过上述的工作原理从而实现自动模拟不同海拔高度下的工作环境。

待测试系统模拟的海拔高度稳定以后，数据处理控制系统控制模拟肺系统工作，按照测试前选择的通气量、呼吸频率等参数工作；根据测试需求的不同，电缸驱动器1可控制电缸2使模拟肺的呼吸量与时间成正弦波、方波和三角波的函数关系。

模拟肺系统工作时，需通过模拟面罩从真空仓和氧气调节器吸入气体，并在模拟面罩中将两气体混合，模拟人体吸气时混合气体流经流量计、氧气浓度仪进入到模拟肺系统中，数据采集系统对相关数据进行采集反馈到数据处理控制系统中，完成测试。

所述真空泵与数据处理控制系统之间还设置有驱动电机，数据处理控制系统通过驱动电机对真空泵进行控制。

所述的模拟肺系统包括与数据处理控制系统连接的伺服电机和与伺服电机传动连接的气缸；所述的气缸上设置有通过呼吸管道与模拟面罩连通的呼吸孔和与外界连通的换气孔，所述的呼吸孔与换气孔分别设置在气缸的两端，气缸的活塞与气缸密封连接并设置在呼吸孔与换气孔之间。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1、图2所示，所述模拟肺系统包括气缸4、关节轴承3、电缸2以及用于驱动电缸2工作的电缸驱动器1，所述电缸2通过关节轴承3驱动气缸4工作，所述气缸4连接模拟面罩连接；所述气缸4为圆柱体型。所述呼吸量与呼吸时间呈正弦函数关系，所述模拟肺系统产生的呼气量或吸气量由气缸4内腔界面积和气缸4活塞的位移量控制；

所述模拟肺系统产生的呼气量或吸气量的计算公式为：V＝P＝S*L；

式中，S-气缸4内腔截面积；

L-气缸4活塞的位移量；

P-呼吸量；

V-呼气量。

所述由氧气浓度仪采集到的氧气分压值经过公式计算得到氧气浓度值；

所述氧气浓度值的计算公式为：ω％＝K/θ*100％；

式中，K-氧气浓度仪所采集到的氧分压值；

θ-不同海拔高度所对应的大气压力值。

需要说明的是，通过上述改进，待测试系统模拟的海拔高度稳定以后，通过数据处理控制系统控制模拟肺系统开始工作电缸驱动器1开始控制电缸2按照所选择的通气量、呼吸频率等参数动作。

根据测试需求的不同，电缸驱动器1可控制电缸2使模拟肺的呼吸量与时间成正弦波、方波和三角波的函数关系。

由人体呼吸曲线可知，呼吸量与呼吸时间成正弦函数关系，如图1、图4所示，模拟肺系统模拟人体吸气或者呼气是通过电缸2带动气缸4活塞向左或者向右运动而实现，所产生的呼气量或者吸气量V＝P＝S*L，式中S为气缸4内腔截面积，L为气缸4活塞的位移量。

气缸4内腔截面积为常数，气缸4活塞的位移量可通过电缸驱动器1控制其运动规律。由人体呼吸特性曲线可知，呼吸量与呼吸时间成正弦函数关系，模拟肺工作时只需让电缸驱动器1控制电缸2以一定参数的正弦函数向左或右运动，便可以实现V＝P＝S*K*sinωt的类似人体呼吸特性的呼吸量。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述模拟面罩与气缸4之间还设置有第一流量计和用于采集氧气分压值的氧气浓度仪，所述模拟面罩依次通过第一流量计、氧气浓度仪与气缸4连接；所述第一流量计和氧气浓度仪分别与数据采集系统连接。所述由氧气浓度仪采集到的氧气分压值经过公式计算得到氧气浓度值。

所述氧气浓度值的计算公式为：ω％＝K/θ*100％

式中，K-氧气浓度仪所采集到的氧分压值；

θ-不同海拔高度所对应的大气压力值。

需要说明的是，通过上述改进，模拟肺系统动作时需通过模拟面罩从真空仓和氧气调节器吸入气体，并在模拟面罩中将两气体混合，模拟肺系统在模拟人体吸气时混合气体流经第一流量计、氧气浓度仪进入到气缸4中，同时第一流量计检测出此时混合气体的流量值、氧气浓度仪检测出此时混合气体中的氧气分压值，经过公式ω％＝K/θ*100％计算得到氧气浓度值，第一流量计和氧气浓度仪分别将数据传递给数据采集系统，由数据采集系统将数据反馈给数据处理控制系统；数据处理控制系统得到的浓度值通过软件再与不同海拔高度对应浓度要求表进行比较，如果超出了要求范围则提示操作者修改被测产品相关参数。

测试系统在模拟7000米海拔高度测试时，氧气浓度仪的氧分压值26.5Kpa，通过查询测试海拔与真空仓压力值对应关系表，可知7000米海拔的大气压力为41.038Kpa。

所以本测试系统测得氧气调节器在7000米海拔高度所能提供的供氧浓度为：

ω％＝K/θ*100％＝26.5/41.0*100％＝64.6％。

将所测得的供氧浓度与不同海拔高度对应浓度要求表相比较，满足要求表中氧气浓度的要求。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述模拟海拔系统还包括分别与真空仓连接的真空泵、比例阀、传感器，所述真空泵、比例阀、传感器分别与数据采集系统连接。

需要说明的是，通过上述改进，在模拟海拔系统中，数据处理控制系统将控制真空泵开始向外抽取空气使真空仓内产生特定压力值，传感器将实时对真空仓内的检测到的特定压力值反馈给数据处理控制系统，如果真空仓内的特定压力值大于设置海拔压力值，则真空泵继续工作；如果真空仓内的压值小于设置海拔压力值，则系统控制进气比例阀的开度和真空的功率使外界空气进入到真空仓以调整其压力值至设置海对应拔的压力范围内，通过上述的工作原理从而实现自动模拟不同海拔高度下的工作环境。

如果当前设置的海拔高度低于目前海拔高度时，则数据处理控制系统会控制进气比例阀，使外界空气进入到真空仓以调节真空仓内的压力值，使其达到目前所设置的海拔高度所对应的压力值范围内。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述氧气气源与氧气调节器之间还设置有第二流量计以及压力传感器，所述氧气气源依次通过第二流量计、压力传感器与氧气调节器连接；所述第二流量计、压力传感器还分别与数据采集系统连接。

需要说明的是，通过上述改进，氧气气源通过第二流量计、压力传感器传输到真空仓内的氧气调节器，再输送到模拟面罩内，同时模拟面罩还将对真空仓内的空气进行吸收将氧气气源和空气进行混合形成混合气体传输到模拟肺系统中，模拟肺在模拟人体吸气时混合气体流经流量计、氧气浓度仪进入到气缸4中。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，还包括与数据处理控制系统连接的控制显示器。所述控制显示器包括操作界面。所述控制显示器还连接有上位机以及打印机，对报告机相关数据进行打印。

需要说明的是，通过上述改进，所述操作界面上设置有参数设置区，参数设置区域包括海拔参数、通气量参数、呼气频率以及波形等。

测试时只需要测试者用鼠标点选“参数设置”区相关测试参数，系统便可实现自动模拟相应环境和测试参数，测试数据也会实时显示在界面上，待测试环境模拟稳定以后，测试者只需点击“采集”按钮便可保存当前测试数据。测试结束时点击“生成报告”按钮，便可生成电子档的测试报告。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例7：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图3所示，所述的模拟海拔系统的控制方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：选择需要模拟海拔的高度，并开始测试；

步骤S2：利用真空泵向外抽取空气，使真空仓内达到特定压力值；特定压力值与所设置的海拔压力值比较；若特定压力值大于设置的海拔压力值，继续利用真空泵向外抽取空气；若特定压力值小于或在设置的海拔压力值的范围内，真空泵停止工作；

步骤S3：在测试海拔高度改变时，比较当前设置的海拔高度是否高于目前海拔高度；

若设置的海拔高度高于目前海拔高度，则利用真空泵将真空仓内的压力值达到当前设置的海拔高度所对应的压力值；

若设置的海拔高度低于目前海拔高度，利用比例阀使外界空气进入到真空仓，使真空仓内的压力值达到目前所设置的海拔高度所对应的压力值范围内。

需要说明的是，通过上述改进，模拟时首先选择需要模拟的海拔高度，然后开始进行测试，真空泵开始向外抽取空气使真空仓内产生特定压力值，此压力值实时反馈到数据控制系统并与内部所设置的对应海拔压力值进行比较。如果该压力值大于所设置的压力值范围，则真空泵继续向外抽取空气；如果该压力值在或者小于所设置的压力范围内，则系统使真空泵停止工作。

当测试海拔高度改变时，系统会比较当前设置的海拔高度是否高于目前海拔高度，如果当前设置的海拔高度较高，则系统控制真空泵开始工作直至真空仓内的压力达到当前所设置的海拔高度所对应的压力值；如果当前设置的海拔高度低于目前海拔高度，则系统会控制进气比例阀，使外界空气进入到真空仓以调节仓内压力值达到目前所设置的海拔高度所对应的压力值范围内。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是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，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.全自动肺式氧气调节器测试系统，其特征在于：包括数据处理控制系统、模拟肺系统、设置有真空仓的模拟海拔系统、安装在真空仓内且与模拟肺系统连接的模拟面罩、安装在真空仓内且与模拟面罩连接的氧气调节器、与氧气调节器连接的氧气气源以及数据采集系统；所述氧气气源依次通过氧气调节器、模拟面罩向模拟肺系统进行氧气供给；所述数据处理控制系统分别与模拟肺系统、氧气气源以及真空仓连接；所述数据采集系统分别对模拟肺系统、氧气气源以及真空仓进行数据采集并将采集的数据传递给数据处理控制系统。

2.根据权利要求1所述全自动肺式氧气调节器测试系统，其特征在于：所述模拟肺系统包括气缸(4)、关节轴承(3)、电缸(2)以及用于驱动电缸(2)工作的电缸驱动器(1)，所述电缸(2)通过关节轴承(3)拖动气缸(4)工作，所述气缸(4)连接模拟面罩；所述气缸(4)为圆柱体型。

3.根据权利要求2所述全自动肺式氧气调节器测试系统，其特征在于：所述呼吸量与呼吸时间呈正弦函数关系，所述模拟肺系统产生的呼气量或吸气量由气缸(4)内腔界面积和气缸(4)其活塞的位移量控制；所述模拟肺系统产生的呼气量或吸气量的计算公式为：V＝P＝S*L；

式中，S-气缸(4)内腔截面积；

L-气缸(4)其活塞的位移量；

P-呼吸量；

V-呼气量。

4.根据权利要求3所述全自动肺式氧气调节器测试系统，其特征在于：所述模拟面罩与气缸(4)之间还设置有第一流量计和用于采集氧气分压值的氧气浓度仪，所述模拟面罩依次通过第一流量计、氧气浓度仪与气缸(4)连接；所述第一流量计和氧气浓度仪分别与数据采集系统连接。

5.根据权利要求4所述全自动肺式氧气调节器测试系统，其特征在于：所述氧气分压值经过公式计算得到氧气浓度值；所述氧气浓度值的计算公式为：ω％＝K/θ*100％

式中，K-氧气浓度仪所采集到的氧分压值；

θ_-不同海拔高度所对应的大气压力值。

6.根据权利要求5所述全自动肺式氧气调节器测试系统，其特征在于：所述呼吸量与呼吸时间成正弦函数关系，根据氧气浓度值以及不同海拔高度所对应的大气压力值计算得出模拟肺系统类似人体呼吸特性的呼吸量，所述呼吸量的计算公式为：V＝P＝S*K*sinωt；

式中，t-呼吸时间。

7.根据权利要求1所述全自动肺式氧气调节器测试系统，其特征在于：所述模拟海拔系统还包括分别与真空仓连接的真空泵、比例阀、传感器，所述真空泵、比例阀、传感器分别与数据采集系统连接；所述的负压仓通过比例阀与外界大气连通。

8.根据权利要求1所述全自动肺式氧气调节器测试系统，其特征在于：所述氧气气源与氧气调节器之间还设置有第二流量计以及压力传感器，所述氧气气源依次通过第二流量计、压力传感器与氧气调节器连接；所述第二流量计、压力传感器还分别与数据采集系统连接。

9.根据权利要求1-5任一项所述全自动肺式氧气调节器测试系统，其特征在于：还包括与数据处理控制系统连接的控制显示器。

10.根据权利要求6所述全自动肺式氧气调节器测试系统，其特征在于：所述的模拟海拔系统的控制方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：选择需要模拟海拔的高度，并开始测试；

步骤S2：利用真空泵向外抽取空气，使真空仓内达到特定压力值；特定压力值与所设置的海拔压力值比较；若特定压力值大于设置的海拔压力值，继续利用真空泵向外抽取空气；若特定压力值小于或在设置的海拔压力值的范围内，真空泵停止工作；

步骤S3：在测试海拔高度改变时，比较当前设置的海拔高度是否高于目前海拔高度；

若设置的海拔高度高于目前海拔高度，则利用真空泵将真空仓内的压力值达到当前设置的海拔高度所对应的压力值；

若设置的海拔高度低于目前海拔高度，利用比例阀使外界空气进入到真空仓，使真空仓内的压力值达到目前所设置的海拔高度所对应的压力值范围内。