CN114624114A - 一种飞机用氧气面罩性能试验系统 - Google Patents

一种飞机用氧气面罩性能试验系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种飞机用氧气面罩性能试验系统，其特征在于，包括面部模拟模块、呼吸模拟模块、抗拉检测模块、分析控制模块和驱动模块，所述面部模拟模块用于与氧气面罩接触并固定氧气面罩，所述呼吸模拟模块用于模拟呼吸使氧气罩内产生气体流动，所述抗拉检测模块用于测试氧气面罩的抗拉性能，所述驱动模块用于用于提供所述抗拉检测模块的驱动力，所述分析控制模块用于控制所述呼吸模拟模块和所述驱动模块以及对所述抗拉检测模块的检测数据进行分析。本系统在测试标准抗拉性能的同时，还能在不进行破坏的前提下测试抗拉极限性能，并且能够模拟呼吸状态，使得测得的抗拉性能更准确。

Description

一种飞机用氧气面罩性能试验系统
技术领域
本发明涉及性能测试领域，具体涉及一种飞机用氧气面罩性能试验系统。
背景技术
氧气面罩是把氧气从储罐中转入到人体肺部的设备，氧气面罩可以包裹鼻子和嘴巴或整个脸部。对于保证人体健康、保护飞行员及航空乘客安全起到了重要的作用。尤其在航空乘客安全中，由于环境更加特殊，对氧气面罩的性能要求更高，故需要一种氧气面罩性能测试系统能够测试出氧气面罩的极限性能。
现在已经开发出了很多氧气面罩测试系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有的测试系统有如公开号为KR101703408B1，KR101634866B1、CN110646148B和KR101551675B1所公开的系统，包括第一压力表、测试模具以及充吸气泵，测试模具形成有通孔，第一压力表与通孔连接，通孔分别与充吸气泵的充气口和吸气口管道连接，充吸气泵的吸气口用于与呼吸器的呼吸阀进气口管道连接，充吸气泵的充气口用于与呼吸器的呼吸阀出气口管道连接，管道上均设有控制阀，测试模具用于与呼吸器的面罩连接，面罩与测试模具围合形成密闭腔，密闭腔与通孔连通。但该系统不能测试出氧气面罩的极限性能，不适用于对飞机用的氧气面罩的测试。
发明内容
本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种飞机用氧气面罩性能试验系统。
本发明采用如下技术方案：
一种飞机用氧气面罩性能试验系统，包括面部模拟模块、呼吸模拟模块、抗拉检测模块、分析控制模块和驱动模块，所述面部模拟模块用于与氧气面罩接触并固定氧气面罩，所述呼吸模拟模块用于模拟呼吸使氧气罩内产生气体流动，所述抗拉检测模块用于测试氧气面罩的抗拉性能，所述驱动模块用于用于提供所述抗拉检测模块的驱动力，所述分析控制模块用于控制所述呼吸模拟模块和所述驱动模块以及对所述抗拉检测模块的检测数据进行分析；
所述抗拉检测模块包括一个定位单元和一个夹持单元，所述夹持单元用于夹持供氧管并在所述驱动模块作用下对供养管形成纵向拉力，所述定位单元在供氧管上形成一道荧光划痕，并检测供氧管在拉力作用下时荧光划痕的变化数据；
所述荧光划痕在未受拉力作用下的检测数据包括初始位置信息X0以及初始宽度d0，在拉力F作用下的检测数据为X(F)和d(F)，所述分析控制模块对上述数据进行分析得到氧气面罩的抗拉性能；
当满足下述不等式时，氧气面罩达到标准抗拉性能；
d(F′)＞d0+Δd；
其中，F′为标准拉力，Δd为供氧管的抗拉恢复偏差；
所述分析控制模块控制所述驱动模块缓慢增大拉力F，并根据下式计算供氧管的极限指数δ：
Figure BDA0003547128160000021
其中，s为极限基数；
当极限指数δ达到0.9时，所述分析控制模块控记录此时的拉力值为F″；
所述分析控制模块根据下式计算氧气面罩的抗拉指数μ：
Figure BDA0003547128160000022
进一步的，所述定位单元包括两个定位块，所述定位块的一侧转动连接，转动所述定位块使其闭合时，所述定位块之间形成一个圆形通道，供氧管从所述圆形通道内通过，其中一块定位块的圆形通道壁上设有荧光喷射器，另一块定位块的圆形通道比上设有荧光检测器；
进一步的，所述荧光检测器通过下式计算第一端面指数P1(x)和第二端面指数P2(x)：
Figure BDA0003547128160000023
Figure BDA0003547128160000024
其中，k1为斜率权重，k2为数量权重，N(x)表示横坐标为x的荧光点的数量，Max为N(x)中的最大值；
所述荧光检测器获取第一端面指数大于阈值的最小x，记为x1，获取第二端面指数大于阈值的最大x，记为x2，则荧光划痕的位置信息X和宽度d的计算公式为：
X＝x1；
d＝x2-x1；
进一步的，所述面部模拟模块包括前罩和后罩，所述前罩包括脸部、鼻部与口部，所述后罩上设置有一条绑带槽，氧气面罩通过与脸部接触并将绑带嵌在所述绑带槽中与所述面部模拟模块形成固定连接，所述面部模拟模块的脸部设置有一层软胶垫，所述软胶垫与氧气面罩接触时能够产生形变，使所述面部模拟模块能够与不同型号的氧气面罩相适应；
进一步的，所述呼吸模拟模块包括一个进气管、一个出气管、气室和气泵，所述进气管连接口部和所述气室，所述出气管连接鼻部和气泵，所述气泵通过数据线与分析控制模块连接，所述呼吸模拟模块处于前罩与后罩之间。
本发明所取得的有益效果是：
本系统通过在供氧管上留下荧光粉，并在供氧管在拉力作用下对荧光粉的采集数据进行分析，得到供氧管的状态，本系统不仅能够测试标准的抗拉性能，还能够测试极限抗拉性能，使经过测试的氧气面罩有更高的安全度，本系统能够在供养管与氧气面罩整体不脱离的前提下测试得到供氧管的抗拉极限性能，使讲过测试氧气面罩能够更安全地在飞机中使用。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明整体结构框架示意图；
图2为本发明荧光划痕数据示意图；
图3为本发明标准抗拉检测流程示意图；
图4为本发明极限抗拉检测流程示意图；
图5为本发明荧光点的数量分布示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一。
本实施例提供了一种飞机用氧气面罩性能试验系统，结合图1，包括面部模拟模块、呼吸模拟模块、抗拉检测模块、分析控制模块和驱动模块，所述面部模拟模块用于与氧气面罩接触并固定氧气面罩，所述呼吸模拟模块用于模拟呼吸使氧气罩内产生气体流动，所述抗拉检测模块用于测试氧气面罩的抗拉性能，所述驱动模块用于用于提供所述抗拉检测模块的驱动力，所述分析控制模块用于控制所述呼吸模拟模块和所述驱动模块以及对所述抗拉检测模块的检测数据进行分析；
所述抗拉检测模块包括一个定位单元和一个夹持单元，所述夹持单元用于夹持供氧管并在所述驱动模块作用下对供养管形成纵向拉力，所述定位单元在供氧管上形成一道荧光划痕，并检测供氧管在拉力作用下时荧光划痕的变化数据；
所述荧光划痕在未受拉力作用下的检测数据包括初始位置信息X0以及初始宽度d0，在拉力F作用下的检测数据为X(F)和d(F)，所述分析控制模块对上述数据进行分析得到氧气面罩的抗拉性能；
当满足下述不等式时，氧气面罩达到标准抗拉性能；
d(F′)＞d0+Δd；
其中，F′为标准拉力，Δd为供氧管的抗拉恢复偏差；
所述分析控制模块控制所述驱动模块缓慢增大拉力F，并根据下式计算供氧管的极限指数δ：
Figure BDA0003547128160000041
其中，s为极限基数；
当极限指数δ达到0.9时，所述分析控制模块控记录此时的拉力值为F″；
所述分析控制模块根据下式计算氧气面罩的抗拉指数μ：
Figure BDA0003547128160000042
所述定位单元包括两个定位块，所述定位块的一侧转动连接，转动所述定位块使其闭合时，所述定位块之间形成一个圆形通道，供氧管从所述圆形通道内通过，其中一块定位块的圆形通道壁上设有荧光喷射器，另一块定位块的圆形通道比上设有荧光检测器；
所述荧光检测器通过下式计算第一端面指数P1(x)和第二端面指数P2(x)：
Figure BDA0003547128160000051
Figure BDA0003547128160000052
其中，k1为斜率权重，k2为数量权重，N(x)表示横坐标为x的荧光点的数量，Max为N(x)中的最大值；
所述荧光检测器获取第一端面指数大于阈值的最小x，记为x1，获取第二端面指数大于阈值的最大x，记为x2，则荧光划痕的位置信息X和宽度d的计算公式为：
X＝x1；
d＝x2-x1；
所述面部模拟模块包括前罩和后罩，所述前罩包括脸部、鼻部与口部，所述后罩上设置有一条绑带槽，氧气面罩通过与脸部接触并将绑带嵌在所述绑带槽中与所述面部模拟模块形成固定连接，所述面部模拟模块的脸部设置有一层软胶垫，所述软胶垫与氧气面罩接触时能够产生形变，使所述面部模拟模块能够与不同型号的氧气面罩相适应；
所述呼吸模拟模块包括一个进气管、一个出气管、气室和气泵，所述进气管连接口部和所述气室，所述出气管连接鼻部和气泵，所述气泵通过数据线与分析控制模块连接，所述呼吸模拟模块处于前罩与后罩之间。
实施例二。
本实施例包含了实施例一的全部内容，提供了一种飞机用氧气面罩性能试验系统，包括面部模拟模块、呼吸模拟模块、抗拉检测模块、分析控制模块和驱动模块，所述面部模拟模块用于与氧气面罩接触，所述呼吸模拟模块用于模拟并控制呼吸频率，所述抗拉检测模块用于测试氧气面罩的抗拉性能，所述驱动模块用于用于提供所述抗拉检测模块驱动力，所述分析控制模块用于控制所述呼吸模拟模块和所述驱动模块以及对所述抗拉检测模块的检测数据进行分析；
所述面部模拟模块包括前罩和后罩，所述前罩包括脸部、鼻部与口部，所述脸部与氧气面罩接触时形成一个封闭空间，氧气面罩中气囊的气体通过所述口部进入到所述呼吸模拟模块，所述呼吸模拟模块中的气体通过所述鼻部流通到外界，所述面部模拟模块与氧气面罩接触的一侧称为面部模拟模块的外侧，所述面部模拟模块不与面罩接触的一侧称为面部模拟模块的内侧，所述口部与所述鼻部连通所述面部模拟模块的外侧和内侧，所述呼吸模拟模块安装于所述面部模拟模块的内侧，所述呼吸模拟模块包括一个进气管和一个出气管，所述进气管与所述面部模拟模块的口部连通，所述出气管与所述面部模拟模块的鼻部连通；
所述面部模拟模块的脸部设置有一层软胶垫，所述软胶垫与氧气面罩接触时能够产生形变，使所述面部模拟模块能够与不同型号的氧气面罩相适应；
所述呼吸模拟模块还包括气室和气泵，所述气泵通过一根数据线与所述分析控制模块连接，通过所述数据线接收所述分析控制模块的指令来控制所述气泵的工作，所述气室的外侧与所述面部模拟模块的内侧均设有卡扣，所述呼吸模拟模块与所述面部模拟模块通过所述卡扣可拆卸地连接；
所述面部模拟模块的后罩与前罩固定连接，所述后罩上设置有一条绑带槽，当对氧气面罩进行检测时，氧气面罩通过将绑带嵌在所述绑带槽中与所述面部模拟模块形成固定连接，所述后罩还将起到保护所述呼吸模拟模块的作用；
所述抗拉检测模块包括一个定位单元和一个夹持单元，所述夹持单元用于夹持氧气面罩的供氧管，并在所述驱动模块的作用下向供氧管提供一个纵向的拉力，所述定位单元用于测量供氧管在拉力作用下的纵向位移；
所述定位单元包括两个定位块，所述定位块的一侧转动连接，转动所述定位块使其闭合时，所述定位块之间形成一个圆形通道，供氧管从所述圆形通道内通过，其中一块定位块的圆形通道壁上设有荧光喷射器，另一块定位块的圆形通道比上设有荧光检测器，当所述夹持单元未对供氧管产生作用力时，所述荧光喷射器在供氧管上喷射出一道划痕，然后将所述定位单元整体沿着圆形通道轴线旋转90°，通过所述荧光检测器对荧光划痕的初始状态进行检测并记录，当所述夹持单元对供氧管产生作用力时，通过所述荧光检测器对荧光划痕的状态进行持续检测，并将持续检测的数据以及初始状态数据发送给所述分析控制模块继续分析；
所述定位单元还起到防止氧气罩整体在拉力作用下移动的作用；
所述驱动模块通过数据线与所述分析控制模块连接，接收所述分析控制模块发送的驱动指令，并根据所述驱动指令在所述夹持单元上形成对应的拉力F；
结合图2，所述荧光检测器检测到的荧光划痕的初始状态包括荧光划痕一侧的位置信息X0以及荧光划痕的宽度d0，所述荧光检测器持续检测到的荧光划痕的状态数据为一侧的位置信息X以及荧光划痕的宽度d，所述分析控制模块将持续接收的数据X和d与所述夹持单元对供氧管的作用力F向匹配，形成函数X(F)和d(F)，其中F与所述分析控制模块控制所述驱动模块对所述夹持单元形成的力一致；
结合图3，抗拉检测包括两部分，一为标准抗拉检测，二为极限抗拉检测，所述标准抗拉检测的过程包括如下步骤：
S1、所述分析控制模块控制所述驱动模块对所述夹持单元形成一个缓慢增加的拉力；
S2、当所述驱动模块施加的力达到标准拉力F′时，停止增加拉力；
S3、所述分析控制模块将d(F′)与d0比较，当满足下述不等式时，氧气面罩达到标准抗拉性能：
d(F′)＞d0+Δd；
其中，Δd为供氧管的抗拉恢复偏差，在实验中测试得到；
当所述荧光检测器未能稳定检测到数据d并上传时，氧气面罩未达到标准抗拉性能；
结合图4，所述极限抗拉检测的过程包括如下步骤：
S21、确定氧气面罩已达到标准抗拉性能；
S22、所述分析控制模块继续控制所述驱动模块缓慢增大拉力F；
S23、所述分析控制模块根据下式计算供氧管的极限指数δ：
Figure BDA0003547128160000071
其中，s为极限基数，在实验中测试得到；
S24、当所述极限指数δ达到0.9时，所述分析控制模块控制所述驱动模块停止增大拉力F，并记录此时的拉力值为F″；
S25、所述分析控制模块计算氧气面罩的抗拉指数μ：
Figure BDA0003547128160000081
结合图5，所述荧光检测器通过采集的荧光数据进行分析得到荧光划痕的端面线，进而计算得到荧光划痕的位置信息X和宽度d，所述荧光检测器采集到的荧光数据为每一个荧光点的位置信息(x，y)，并将具有相同x的荧光点数量进行统计，得到函数N(x)，该函数中的最大值记为Max，所述荧光检测器通过下式计算第一端面指数P1(x)和第二端面指数P2(x)：
Figure BDA0003547128160000082
Figure BDA0003547128160000083
其中，k1为斜率权重，k2为数量权重；
获取第一端面指数大于阈值的最小x，记为x1，获取第二端面指数大于阈值的最大x，记为x2，则荧光划痕的位置信息X和宽度d的计算公式为：
X＝x1；
d＝x2-x1；
所述分析控制模块能够控制所述呼吸模拟模块以各种呼吸频率以及呼吸强度进行工作，并在各种情况下分别测试氧气面罩的抗拉指数，通过比较抗拉指数的差异得到呼吸面罩的使用建议。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。

Claims (5)

1.一种飞机用氧气面罩性能试验系统，其特征在于，包括面部模拟模块、呼吸模拟模块、抗拉检测模块、分析控制模块和驱动模块，所述面部模拟模块用于与氧气面罩接触并固定氧气面罩，所述呼吸模拟模块用于模拟呼吸使氧气罩内产生气体流动，所述抗拉检测模块用于测试氧气面罩的抗拉性能，所述驱动模块用于用于提供所述抗拉检测模块的驱动力，所述分析控制模块用于控制所述呼吸模拟模块和所述驱动模块以及对所述抗拉检测模块的检测数据进行分析；
所述抗拉检测模块包括一个定位单元和一个夹持单元，所述夹持单元用于夹持供氧管并在所述驱动模块作用下对供养管形成纵向拉力，所述定位单元在供氧管上形成一道荧光划痕，并检测供氧管在拉力作用下时荧光划痕的变化数据；
所述荧光划痕在未受拉力作用下的检测数据包括初始位置信息X0以及初始宽度d0，在拉力F作用下的检测数据为X(F)和d(F)，所述分析控制模块对上述数据进行分析得到氧气面罩的抗拉性能；
当满足下述不等式时，氧气面罩达到标准抗拉性能；
d(F′)＞d0+Δd；
其中，F′为标准拉力，Δd为供氧管的抗拉恢复偏差；
所述分析控制模块控制所述驱动模块缓慢增大拉力F，并根据下式计算供氧管的极限指数δ：
Figure FDA0003547128150000011
其中，s为极限基数；
当极限指数δ达到0.9时，所述分析控制模块控记录此时的拉力值为F″；
所述分析控制模块根据下式计算氧气面罩的抗拉指数μ：
Figure FDA0003547128150000012
2.如权利要求1所述的一种飞机用氧气面罩性能试验系统，其特征在于，所述定位单元包括两个定位块，所述定位块的一侧转动连接，转动所述定位块使其闭合时，所述定位块之间形成一个圆形通道，供氧管从所述圆形通道内通过，其中一块定位块的圆形通道壁上设有荧光喷射器，另一块定位块的圆形通道比上设有荧光检测器。
3.如权利要求2所述的一种飞机用氧气面罩性能试验系统，其特征在于，所述荧光检测器通过下式计算第一端面指数P1(x)和第二端面指数P2(x)：
Figure FDA0003547128150000021
Figure FDA0003547128150000022
其中，k1为斜率权重，k2为数量权重，N(x)表示横坐标为x的荧光点的数量，Max为N(x)中的最大值；
所述荧光检测器获取第一端面指数大于阈值的最小x，记为x1，获取第二端面指数大于阈值的最大x，记为x2，则荧光划痕的位置信息X和宽度d的计算公式为：
X＝x1；
d＝x2-x1。
4.如权利要求3所述的一种飞机用氧气面罩性能试验系统，其特征在于，所述面部模拟模块包括前罩和后罩，所述前罩包括脸部、鼻部与口部，所述后罩上设置有一条绑带槽，氧气面罩通过与脸部接触并将绑带嵌在所述绑带槽中与所述面部模拟模块形成固定连接，所述面部模拟模块的脸部设置有一层软胶垫，所述软胶垫与氧气面罩接触时能够产生形变，使所述面部模拟模块能够与不同型号的氧气面罩相适应。
5.如权利要求4所述的一种飞机用氧气面罩性能试验系统，其特征在于，所述呼吸模拟模块包括一个进气管、一个出气管、气室和气泵，所述进气管连接口部和所述气室，所述出气管连接鼻部和气泵，所述气泵通过数据线与分析控制模块连接，所述呼吸模拟模块处于前罩与后罩之间。
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