CN115077782A - 一种压差式流量传感器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种压差式流量传感器及其应用；包括流量传感器本体和取压单元，流量传感器本体包括外壳和传感器膜片，取压单元包括第一取样组件、筛网和第二取样组件，第一取样组件和第二取样组件的取压腔体内设置有四个半圆形孔，筛网的外部设置有软胶边，软胶边由橡胶材质构成，软胶边与筛网采用一次注塑成型，通过传感器膜片测得两个取压口之间的压力差，从而通过流量传感器本体转换为对应的电信号，由于上述结构采用软胶包边的筛网设计方案，一次注塑成型，不需要增加密封O型圈，提高了压差式流量传感器的检测精度。相较于成人肺功能检测所用的流量传感器，所述压差式流量传感器的检测精度更高。

Description

一种压差式流量传感器及其应用

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种压差式流量传感器及其应用。

背景技术

近年来，婴幼儿和儿童的肺功能检测越来越受到重视。呼吸系统疾病是小儿时期的最常见疾病,发病率和死亡率均居儿科疾病的首位，其中三分之二发生在小于3岁的婴幼儿。

用于检测成人肺功能的大多数检测方法都需要患者以用力呼吸等特殊的呼吸方式进行配合，而婴幼儿往往无法按照成人肺功能的检测方法来进行配合。

而且，由于婴幼儿的呼吸流速、潮气量较小，对流量传感器的检测精度要求较高，用于成人肺功能检测的流量传感器达不到婴幼儿肺功能检测要求的检测精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压差式流量传感器及其应用，解决现有技术中的由于婴幼儿的呼吸流速、潮气量较小，对流量传感器的检测精度要求较高，用于成人肺功能检测的流量传感器达不到婴幼儿肺功能检测要求的检测精度的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种压差式流量传感器，所述压差式流量传感器包括流量传感器本体和取压单元，所述流量传感器本体包括外壳和传感器膜片，所述外壳的内部设置有所述传感器膜片，所述取压单元与所述外壳卡接，并位于所述外壳的上方，所述取压单元包括第一取样组件、筛网和第二取样组件，所述第一取样组件与所述第二取样组件相互卡接，所述筛网位于所述第一取样组件和所述第二取样组件的卡接处的内部，所述第一取样组件的底部和所述第二取样组件的底部均设置有卡块，所述外壳的顶部还设置有两个卡槽，所述卡块与所述卡槽相适配，所述第一取样组件和所述第二取样组件上均还设置有取压口，所述外壳的顶部还设置有两个槽口，每个所述槽口分别与一个所述取压口相对应，两个所述槽口均位于所述传感器膜片的上方；

所述第一取样组件和所述第二取样组件靠近所述筛网的取压腔体内均设置有四个半圆形孔，所述筛网的外部设置有软胶边，所述软胶边由橡胶材质构成，所述软胶边与所述筛网采用一次注塑成型。

所述外壳的内部设置有所述传感器膜片，所述第一取样组件和所述第二取样组件均卡接在所述外壳的上方，由于所述第一取样组件的底部和所述第二取样组件的底部均设置有取压口，所述取压口与所述槽口相对应，所述槽口与所述传感器膜片相对应，从而通过所述传感器膜片测得两个所述取压口之间的压力差，从而将检测到的气体压差信号通过所述流量传感器本体转换为对应的所述电信号，根据电信号计算分析处理得到气体流量信号值，采用上述结构得到的检测数据相较于成人肺功能检测的流量传感器，检测精度更高，并且由于所述软胶边由橡胶材质构成，所述软胶边与所述筛网采用一次注塑成型，使得取压结构中不需要增加密封O型圈，大幅度提升了压差筛网结构拆装后的重复性和一致性效果，进而提高所述压差式流量传感器的检测精度，并且由于在所述第一取样组件和所述第二取样组件的取压腔体中留有四个所述半圆形孔，使得气体导流至所述取压口处，使得取压端的压力值是四个所述半圆形孔压力的平均值，从而能够准确反映出所述第一取样组件和所述第二取样组件的压力值。从而使得所述筛网两端的压力差能够在0～1500mL/s的流速范围内保持线性，利用该特性可实现所述压差式流量传感器取压结构拆卸消毒后的定标，定标结果通过验证后，可以保证所述压差式流量传感器的检测精度。

其中，所述第一取样组件包括第一采样管、第一卡合座和第一安装座，所述第一卡合座与所述第一采样管固定连接，并位于所述第一采样管的一端，所述第一采样管靠近所述第一卡合座的一端设置有第一弧形槽，所述第一安装座与所述第一弧形槽卡合连接，所述第一卡合座远离所述第一采样管的一端设置有第一安装半腔。

将所述第一安装座卡入至所述第一弧形槽内，通过所述卡块将所述第一安装座卡入至所述卡槽内，将所述第一安装座安装在所述外壳的上方，当需要对所述压差式传感器进行清洗消毒时，使得所述第一取样组件更加便于拆卸。

其中，所述第二取样组件包括第二采样管、第二卡合座和第二安装座，所述第二卡合座与所述第二采样管固定连接，并位于所述第二采样管的一端，所述第二采样管靠近所述第二卡合座的一端设置有第二弧形槽，所述第二安装座与所述第二弧形槽卡合连接，所述第二卡合座远离所述第二采样管的一端设置有第二安装半腔，所述第一安装半腔和所述第二安装半腔构成安装腔，所述安装腔的内部设置有所述筛网。

将所述第二安装座卡入至所述第二弧形槽内，通过所述卡块将所述第二安装座卡入至所述卡槽内，当需要对所述压差式传感器进行清洗消毒时，使得所述第二取样组件更加便于拆卸，由于所述筛网安装在所述安装腔内，所述第一卡合座和所述第二卡合座相互卡接，使得更换所述筛网时，更加方便。

其中，所述第一卡合座和所述第二卡合座上均设置有卡合柱，所述第一卡合座和所述第二卡合座上均还设置有卡合孔，所述第一卡合座上的所述卡合柱与所述第二卡合座上的所述卡合孔相对应，所述第二卡合座上的所述卡合柱与所述第一卡合座上的所述卡合孔相对应。

所述第一卡合座和所述第二卡合座上均设置有卡合柱，所述第一卡合座和所述第二卡合座上均还设置有卡合孔，由于所述卡合柱与所述卡合块相对应，从而使得所述第一卡合座与所述第二卡合座卡合连接，使得拆卸时更加方便，便于所述筛网的更换。

其中，所述外壳包括前壳、底盖、五金件、硅胶垫和后壳，所述底盖上设置有所述五金件，所述五金件上设置有所述传感器膜片，所述前壳和所述后壳均与所述底盖拆卸连接，并分别位于所述底盖的两端，所述前壳与所述后壳卡合连接，并均罩设在所述五金件的外部，所述前壳和所述后壳的顶部均设置有所述槽口，所述硅胶垫位于两个所述槽口的内部。

将所述五金件安装在所述底盖上，在所述五金件上安装所述传感器膜片后，将所述前壳和所述后壳分别放置在所述底盖的两端，使得所述前壳与所后壳相互卡接，使得所述前壳和所述后壳上的螺纹孔与所述底盖上的螺纹孔相对应后，利用螺钉将所述底盖固定在所述前壳和所述后壳上，从而完成所述外壳的安装。

本发明还提供一种如上述所述的压差式流量传感器在婴幼儿肺功能检测仪中的应用，

所述婴幼儿肺功能检测仪包括头部取压单元、主机单元和检测分析系统，所述头部取压单元内设置有所述压差式流量传感器，所述头部取压单元佩戴在婴幼儿的头部，使得所述压差式流量传感器与婴幼儿的口鼻处管道连接，通过所述压差式流量传感器测得两个所述取压口处的压力差，并将气体压差信号转换成对应的电信号输出至所述主机单元处，利用所述主机单元的微控制器对所述压差式流量传感器输出的电信号进行转换、分析、处理，得到最终的气体流量数据，然后通过USB线传输到所述检测分析系统，利用所述检测分析系统得到的气体流量及容量数据，可在客户端软件绘制显示实时检测的“流量-时间”和“流量-容积”曲线，然后对曲线数据进行计算、处理、分析。

本发明的一种压差式流量传感器及其应用，包括流量传感器本体和取压单元，所述流量传感器本体包括外壳和传感器膜片，所述外壳的内部设置有所述传感器膜片，所述取压单元包括第一取样组件、筛网和第二取样组件，所述第一取样组件和所述第二取样组件均卡接在所述外壳的上方，由于所述第一取样组件的底部和所述第二取样组件的底部均设置有取压口，所述取压口与所述槽口相对应，所述槽口与所述传感器膜片相对应，从而通过所述传感器膜片测得两个所述取压口之间的压力差，从而将检测到的气体压差信号通过所述流量传感器本体转换为对应的所述电信号，根据电信号计算分析处理得到气体流量信号值，采用上述结构得到的检测数据相较于成人肺功能检测的流量传感器，检测精度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种压差式流量传感器的爆炸结构示意图。

图2是本发明提供的取压单元的爆炸结构示意图。

图3是本发明提供的取压单元的部分结构的第一视角的示意图。

图4是本发明提供的取压单元的部分结构的第二视角的示意图。

图5是本发明提供的婴幼儿肺功能检测仪的运行原理图。

1-流量传感器本体、2-取压单元、3-外壳、4-传感器膜片、5-第一取样组件、6-筛网、7-第二取样组件、8-卡块、9-卡槽、10-取压口、11-槽口、12-第一采样管、13-第一卡合座、14-第一安装座、15-第一弧形槽、16-第二采样管、17-第二卡合座、18-第二安装座、19-第二弧形槽、20-安装腔、21-卡合柱、22-卡合孔、23-前壳、24-底盖、25-五金件、26-硅胶垫、27-后壳、28-软胶边、29半圆形孔。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图4，本发明提供一种压差式流量传感器，所述压差式流量传感器包括流量传感器本体1和取压单元2，所述流量传感器本体1包括外壳3和传感器膜片4，所述外壳3的内部设置有所述传感器膜片4，所述取压单元2与所述外壳3卡接，并位于所述外壳3的上方，所述取压单元2包括第一取样组件5、筛网6和第二取样组件7，所述第一取样组件5与所述第二取样组件7相互卡接，所述筛网6位于所述第一取样组件5和所述第二取样组件7的卡接处的内部，所述第一取样组件5的底部和所述第二取样组件7的底部均设置有卡块8，所述外壳3的顶部还设置有两个卡槽9，所述卡块8与所述卡槽9相适配，所述第一取样组件5和所述第二取样组件7上均还设置有取压口10，所述外壳3的顶部还设置有两个槽口11，每个所述槽口11分别与一个所述取压口10相对应，两个所述槽口11均位于所述传感器膜片4的上方；

所述第一取样组件5和所述第二取样组件7靠近所述筛网6的取压腔体内均设置有四个半圆形孔29，所述筛网6的外部设置有软胶边28，所述软胶边28由橡胶材质构成，所述软胶边28与所述筛网6采用一次注塑成型。

在本实施方式中，所述外壳3的内部设置有所述传感器膜片4，所述第一取样组件5和所述第二取样组件7均卡接在所述外壳3的上方，由于所述第一取样组件5的底部和所述第二取样组件7的底部均设置有取压口10，所述取压口10与所述槽口11相对应，所述槽口11与所述传感器膜片4相对应，从而通过所述传感器膜片4测得两个所述取压口10之间的压力差，从而将检测到的气体压差信号通过所述流量传感器本体1转换为对应的所述电信号，根据电信号计算分析处理得到气体流量信号值，采用上述结构得到的检测数据相较于成人肺功能检测的流量传感器，检测精度更高；

并且由于所述软胶边28由橡胶材质构成，所述软胶边28与所述筛网6采用一次注塑成型，使得取压结构中不需要增加密封O型圈，大幅度提升了压差筛网结构拆装后的重复性和一致性效果，进而提高所述压差式流量传感器的检测精度，并且由于在所述第一取样组件5和所述第二取样组件7的取压腔体中留有四个所述半圆形孔29，使得气体导流至所述取压口10处，使得取压端的压力值是四个所述半圆形孔29压力的平均值，从而能够准确反映出所述第一取样组件5和所述第二取样组件7的压力值。从而使得所述筛网6两端的压力差能够在0～1500mL/s的流速范围内保持线性，利用该特性可实现所述压差式流量传感器取压结构拆卸消毒后的定标，定标结果通过验证后，可以保证所述压差式流量传感器的检测精度。

进一步的，所述第一取样组件5包括第一采样管12、第一卡合座13和第一安装座14，所述第一卡合座13与所述第一采样管12固定连接，并位于所述第一采样管12的一端，所述第一采样管12靠近所述第一卡合座13的一端设置有第一弧形槽15，所述第一安装座14与所述第一弧形槽15卡合连接，所述第一卡合座13远离所述第一采样管12的一端设置有第一安装半腔，所述第二取样组件7包括第二采样管16、第二卡合座17和第二安装座18，所述第二卡合座17与所述第二采样管16固定连接，并位于所述第二采样管16的一端，所述第二采样管16靠近所述第二卡合座17的一端设置有第二弧形槽19，所述第二安装座18与所述第二弧形槽19卡合连接，所述第二卡合座17远离所述第二采样管16的一端设置有第二安装半腔，所述第一安装半腔和所述第二安装半腔构成安装腔20，所述安装腔20的内部设置有所述筛网6。

在本实施方式中，将所述第一安装座14卡入至所述第一弧形槽15内，通过所述卡块8将所述第一安装座14卡入至所述卡槽9内，将所述第一安装座14安装在所述外壳3的上方，将所述第二安装座18卡入至所述第二弧形槽19内，通过所述卡块8将所述第二安装座18卡入至所述卡槽9内，当需要对所述压差式传感器进行清洗消毒时，使得所述第一取样组件5和所述第二取样组件7更加便于拆卸，由于所述筛网6安装在所述安装腔20内，所述第一卡合座13和所述第二卡合座17相互卡接，使得更换所述筛网6时，更加方便。

进一步的，所述第一卡合座13和所述第二卡合座17上均设置有卡合柱21，所述第一卡合座13和所述第二卡合座17上均还设置有卡合孔22，所述第一卡合座13上的所述卡合柱21与所述第二卡合座17上的所述卡合孔22相对应，所述第二卡合座17上的所述卡合柱21与所述第一卡合座13上的所述卡合孔22相对应。

在本实施方式中，所述第一卡合座13和所述第二卡合座17上均设置有卡合柱21，所述第一卡合座13和所述第二卡合座17上均还设置有卡合孔22，由于所述卡合柱21与所述卡合块相对应，从而使得所述第一卡合座13与所述第二卡合座17卡合连接，使得拆卸时更加方便，便于所述筛网6的更换。

进一步的，所述外壳3包括前壳23、底盖24、五金件25、硅胶垫26和后壳27，所述底盖24上设置有所述五金件25，所述五金件25上设置有所述传感器膜片4，所述前壳23和所述后壳27均与所述底盖24拆卸连接，并分别位于所述底盖24的两端，所述前壳23与所述后壳27卡合连接，并均罩设在所述五金件25的外部，所述前壳23和所述后壳27的顶部均设置有所述槽口11，所述硅胶垫26位于两个所述槽口11的内部。

在本实施方式中，将所述五金件25安装在所述底盖24上，在所述五金件25上安装所述传感器膜片4后，将所述前壳23和所述后壳27分别放置在所述底盖24的两端，使得所述前壳23与所后壳27相互卡接，使得所述前壳23和所述后壳27上的螺纹孔与所述底盖24上的螺纹孔相对应后，利用螺钉将所述底盖24固定在所述前壳23和所述后壳27上，从而完成所述外壳3的安装。

进一步的，所述筛网6呈圆形结构设置，所述筛网6可以使用400目或者500目的平纹或斜纹尼龙筛网6，保持不高于﹢1KPa的压力差。

在本实施方式中，由于所述筛网6呈圆形结构设置，所述筛网6采用400目或者500目的平纹或斜纹尼龙筛网6制成，使得所述筛网6两端的压力差能够在0-1500mL/S的流速范围内保持线性。

本发明还提供一种如上述所述的压差式流量传感器在婴幼儿肺功能检测仪中的应用，

所述婴幼儿肺功能检测仪包括头部取压单元2、主机单元和检测分析系统，所述头部取压单元2内设置有所述压差式流量传感器，所述头部取压单元2佩戴在婴幼儿的头部，使得所述压差式流量传感器与婴幼儿的口鼻处管道连接，通过所述压差式流量传感器测得两个所述取压口10处的压力差，并将气体压差信号转换成对应的电信号输出至所述主机单元处，利用所述主机单元的微控制器对所述压差式流量传感器输出的电信号进行转换、分析、处理，得到最终的气体流量数据，然后通过USB线传输到所述检测分析系统，利用所述检测分析系统得到的气体流量及容量数据，可在客户端软件绘制显示实时检测的“流量-时间”和“流量-容积”等曲线，然后对曲线数据进行计算、处理、分析，得到基于潮气呼吸的婴幼儿肺功能检测的“公斤潮气量(VT/kg)”、“平均潮气量(VT)”、“呼吸频率(RR)、“达峰时间(TPTEF)”等相关婴幼儿肺功能指标。

在本实施方式中，通过所述压差式流量传感器测得两个所述取压口10处的压力差，并将气体压差信号转换成对应的电信号输出至所述主机单元处，利用所述主机单元的微控制器对所述压差式流量传感器输出的电信号进行转换、分析、处理，得到最终的气体流量数据，然后通过USB线传输到所述检测分析系统，利用所述检测分析系统得到的气体流量及容量数据，可在客户端软件绘制显示实时检测的“流量-时间”和“流量-容积”等曲线。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种新型压差式流量传感器，其特征在于，

所述压差式流量传感器包括流量传感器本体和取压单元，所述流量传感器本体包括外壳和传感器膜片，所述外壳的内部设置有所述传感器膜片，所述取压单元与所述外壳卡接，并位于所述外壳的上方，所述取压单元包括第一取样组件、筛网和第二取样组件，所述第一取样组件与所述第二取样组件相互卡接，所述筛网位于所述第一取样组件和所述第二取样组件的卡接处的内部，所述第一取样组件的底部和所述第二取样组件的底部均设置有卡块，所述外壳的顶部还设置有两个卡槽，所述卡块与所述卡槽相适配，所述第一取样组件和所述第二取样组件上均还设置有取压口，所述外壳的顶部还设置有两个槽口，每个所述槽口分别与一个所述取压口相对应，两个所述槽口均位于所述传感器膜片的上方；

所述第一取样组件和所述第二取样组件靠近所述筛网的取压腔体内均设置有四个半圆形孔，所述筛网的外部设置有软胶边，所述软胶边由橡胶材质构成，所述软胶边与所述筛网采用一次注塑成型。

2.如权利要求1所述的压差式流量传感器，其特征在于，

所述第一取样组件包括第一采样管、第一卡合座和第一安装座，所述第一卡合座与所述第一采样管固定连接，并位于所述第一采样管的一端，所述第一采样管靠近所述第一卡合座的一端设置有第一弧形槽，所述第一安装座与所述第一弧形槽卡合连接，所述第一卡合座远离所述第一采样管的一端设置有第一安装半腔。

3.如权利要求2所述的压差式流量传感器，其特征在于，

所述第二取样组件包括第二采样管、第二卡合座和第二安装座，所述第二卡合座与所述第二采样管固定连接，并位于所述第二采样管的一端，所述第二采样管靠近所述第二卡合座的一端设置有第二弧形槽，所述第二安装座与所述第二弧形槽卡合连接，所述第二卡合座远离所述第二采样管的一端设置有第二安装半腔，所述第一安装半腔和所述第二安装半腔构成安装腔，所述安装腔的内部设置有所述筛网。

4.如权利要求3所述的压差式流量传感器，其特征在于，

所述第一卡合座和所述第二卡合座上均设置有卡合柱，所述第一卡合座和所述第二卡合座上均还设置有卡合孔，所述第一卡合座上的所述卡合柱与所述第二卡合座上的所述卡合孔相对应，所述第二卡合座上的所述卡合柱与所述第一卡合座上的所述卡合孔相对应。

5.如权利要求1所述的压差式流量传感器，其特征在于，

所述外壳包括前壳、底盖、五金件、硅胶垫和后壳，所述底盖上设置有所述五金件，所述五金件上设置有所述传感器膜片，所述前壳和所述后壳均与所述底盖拆卸连接，并分别位于所述底盖的两端，所述前壳与所述后壳卡合连接，并均罩设在所述五金件的外部，所述前壳和所述后壳的顶部均设置有所述槽口，所述硅胶垫位于两个所述槽口的内部。

6.一种如权利要求1所述的压差式流量传感器，应用于婴幼儿肺功能检测仪，其特征在于，

所述婴幼儿肺功能检测仪包括头部取压单元、主机单元和检测分析系统，所述头部取压单元内设置有所述压差式流量传感器，所述头部取压单元佩戴在婴幼儿的头部，使得所述压差式流量传感器与婴幼儿的口鼻处管道连接，通过所述压差式流量传感器测得两个所述取压口处的压力差，并将气体压差信号转换成对应的电信号输出至所述主机单元处，利用所述主机单元的微控制器对所述压差式流量传感器输出的电信号进行转换、分析、处理，得到最终的气体流量数据，然后通过USB线传输到所述检测分析系统，利用所述检测分析系统得到的气体流量及容量数据，可在客户端软件绘制显示实时检测的“流量-时间”和“流量-容积”曲线，然后对曲线数据进行计算、处理、分析。

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