CN117168684A - 加压供氧面罩氧分压测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加压供氧面罩氧分压测试方法，将加压供氧面罩置于密封容器内，加压供氧面罩上氧分压传感器的数据线密封穿出密封容器，密封容器外接用于抽真空的设备和用于加氧的设备，密封容器上安装用于监测内部温度的温度传感器；然后先将密封容器抽真空再充入氧气，再计算密封容器内的氧分压理论值并记录对应的氧分压传感器输出的相位值；然后收集不同温度下的氧分压理论值及相位值，再拟合数据，标定氧分压传感器测量值与相位值之间关系的参数，再将参数写入氧分压传感器中；然后比较氧分压理论值与氧分压传感器测量值，验证氧分压传感器的精度。该方法能对加压供氧面罩上的氧分压传感器进行精准的精度测试。
Description
技术领域
本发明涉及飞行员安全保障，具体涉及一种加压供氧面罩氧分压测试方法。
背景技术
飞行员驾机执行任务时可能遭遇高空缺氧，当飞行员出现缺氧时，最明显的影响就是人机功效的下降，而在缺氧初期往往不易被飞行员自身所察觉，如果机上没有设备监控飞行员的供氧状态，飞行员缺氧的状况会逐渐加重，导致人机工效出现严重下降，最终导致机毁人亡等灾难性事故的发生。因此，有的加压供氧面罩上集成了氧分压传感器，可以对飞行员供氧状态进行监测。但是，目前并没有对加压供氧面罩氧分压进行测试的方法，难以保证氧分压传感器的精度，进而难以保证供氧状态监测的精准性。
发明内容
本发明的目的是提供一种加压供氧面罩氧分压测试方法，充分考虑了加压供氧面罩在不同高度、不同温度下供氧状态的差异性，能对加压供氧面罩上的氧分压传感器进行精准的精度测试。
本发明所采用的技术方案是：
一种加压供氧面罩氧分压测试方法，将加压供氧面罩置于密封容器内，加压供氧面罩上氧分压传感器的数据线密封穿出密封容器，密封容器外接用于抽真空的设备和用于加氧的设备，密封容器上安装用于监测内部温度的温度传感器；然后先将密封容器抽真空再充入氧气，再计算密封容器内的氧分压理论值并记录对应的氧分压传感器输出的相位值；然后收集不同温度下的氧分压理论值及相位值，再拟合数据，标定氧分压传感器测量值与相位值之间关系的参数，再将参数写入氧分压传感器中；然后比较氧分压理论值与氧分压传感器测量值，验证氧分压传感器的精度。
优选地，进行加压供氧面罩氧分压测试时，配套有专用的氧分压测试软件，用于进行氧分压传感器的标定、参数写入、精度验证和数据显示存储；氧分压测试软件包括：
标定子程序，用于计算氧分压理论值并记录对应的氧分压传感器输出的相位值、收集不同温度下的氧分压理论值及相位值、拟合数据从而标定氧分压传感器测量值与相位值之间关系的参数；
参数写入子程序，用于将拟合得到的参数写入氧分压传感器中，氧分压传感器根据参数算出测量值；
精度验证子程序，用于比较氧分压理论值与氧分压传感器测量值，从而验证氧分压传感器的精度；
数据显示存储子程序，用于显示氧分压时间波形图，记录所有氧分压理论值、氧分压传感器测量值、温度、相位数据，并对数据进行实时可视化显示。
进一步地，标定子程序、参数写入子程序、精度验证子程序、数据显示存储子程序相互独立，均通过外部接口进行数据传输及读取。
优选地，氧分压传感器输出的测量值、相位值以及温度的关系为：
其中，PO2为氧分压传感器输出的测量值，θ为氧分压传感器输出的相位值，A、B、C、D分别为与温度相关的参数，设T为温度，即温度传感器的输出值：
当T＞10℃时，
A＝a11T2+b11T+c11
B＝a21T2+b21T+c21
C＝a31T2+b31T+c31
D＝a41T2+b41T+c41
当T≤10℃，
A＝a12T2+b12T+c12
B＝a22T2+b22T+c22
C＝a32T2+b32T+c32
D＝a42T2+b42T+c42
其中，a11、b11、c11、a21、b21、c21、a31、b31、c31、a41、b41、c41分别由数据拟合而来，所采用的数据是T＞10℃时氧分压理论值及相位值；a12、b12、c12、a22、b22、c22、a32、b32、c32、a42、b42、c42分别由数据拟合而来，所采用的数据是T≤10℃时氧分压理论值及相位值。
优选地，密封容器内的氧分压理论值的计算式为：
氧分压理论值＝(p1-p2)*N
其中，P1为当前压力值，即密封容器抽真空再充入氧气后的压力值；P2为基准压力值，即密封容器抽真空后的压力值；N为充入氧气的标准氧浓度。
优选地，P2的范围为-98kPa～-100kPa。
优选地，氧分压理论值与氧分压传感器的差值在正负0.5kpa之间则氧分压传感器的精度正常。
本发明的有益效果是：
本方法充分考虑了加压供氧面罩在不同高度、不同温度下供氧状态的差异性，能对加压供氧面罩上的氧分压传感器进行精准的精度测试，从而保证测试到的飞行员供氧状态为真实状态，为其它型号研制奠定了坚实基础，具有较好的军事效益及市场推广效益。
附图说明
图1是本发明实施例中进行加压供氧面罩氧分压测试时的设备安装示意图。
图2是本发明实施例中标定子程序的流程示意图。
图3是本发明实施例中参数写入子程序的流程示意图。
图4是本发明实施例中精度验证子程序的流程示意图。
图5是本发明实施例中数据显示存储子程序的流程示意图。
图6是本发明实施例中数据显示存储子程序的显示界面。
图中：1-加压供氧面罩；2-流量开关；3-真空泵；4-氧气瓶；5-排气出口；6-采集处理模块；7-计算机。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
本实施例公开一种加压供氧面罩氧分压测试方法，如图1所示，将加压供氧面罩置于密封容器内，加压供氧面罩1上氧分压传感器的数据线密封穿出密封容器，密封容器外接用于抽真空的设备(如，带有流量开关2的真空泵3)和用于加氧的设备(如，带有流量开关2的氧气瓶4)，密封容器上安装用于监测内部温度的温度传感器(图1中未显示)；然后先将密封容器抽真空再充入氧气，再计算密封容器内的氧分压理论值并记录对应的氧分压传感器输出的相位值；然后收集不同温度下的氧分压理论值及相位值，再拟合数据，标定氧分压传感器测量值与相位值之间关系的参数，再将参数写入氧分压传感器中；然后比较氧分压理论值与氧分压传感器测量值，验证氧分压传感器的精度。
进行加压供氧面罩1氧分压测试时，为了避免繁重的数据处理工作，可以配套专用的氧分压测试软件(如图1所示，装载在计算机7)，用于进行氧分压传感器的标定、参数写入、精度验证和数据显示存储；氧分压测试软件包括：
标定子程序，用于计算氧分压理论值并记录对应的氧分压传感器输出的相位值、收集不同温度下的氧分压理论值及相位值、拟合数据从而标定氧分压传感器测量值与相位值之间关系的参数；
参数写入子程序，用于将拟合得到的参数写入氧分压传感器中，氧分压传感器根据参数算出测量值；
精度验证子程序，用于比较氧分压理论值与氧分压传感器测量值，从而验证氧分压传感器的精度；
数据显示存储子程序，用于显示氧分压时间波形图，记录所有氧分压理论值、氧分压传感器测量值、温度、相位数据，并对数据进行实时可视化显示。
标定子程序、参数写入子程序、精度验证子程序、数据显示存储子程序相互独立，均通过外部接口(RS-485/422)进行数据传输及读取。
氧分压传感器输出的测量值、相位值以及温度的关系为：
其中，PO2为氧分压传感器输出的测量值，θ为氧分压传感器输出的相位值，A、B、C、D分别为与温度相关的参数，设T为温度，即温度传感器的输出值：
当T＞10℃时，
A＝a11T2+b11T+c11
B＝a21T2+b21T+c21
C＝a31T2+b31T+c31
D＝a41T2+b41T+c41
当T≤10℃，
A＝a12T2+b12T+c12
B＝a22T2+b22T+c22
C＝a32T2+b32T+c32
D＝a42T2+b42T+c42
其中，a11、b11、c11、a21、b21、c21、a31、b31、c31、a41、b41、c41分别由数据拟合而来，所采用的数据是T＞10℃时氧分压理论值及相位值；a12、b12、c12、a22、b22、c22、a32、b32、c32、a42、b42、c42分别由数据拟合而来，所采用的数据是T≤10℃时氧分压理论值及相位值。
密封容器内的氧分压理论值的计算式为：
氧分压理论值＝(p1-p2)*N
其中，P1为当前压力值，即密封容器抽真空再充入氧气后的压力值；P2为基准压力值，即密封容器抽真空后的压力值；N为充入氧气的标准氧浓度。
优选地，P2的范围为-98kPa～-100kPa。
优选地，氧分压理论值与氧分压传感器的差值在正负0.5kpa之间则氧分压传感器的精度正常。
由以上技术方案可知：本方法充分考虑了加压供氧面罩1在不同高度、不同温度下供氧状态的差异性，能对加压供氧面罩1上的氧分压传感器进行精准的精度测试，从而保证测试到的飞行员供氧状态为真实状态，为其它型号研制奠定了坚实基础，具有较好的军事效益及市场推广效益。
以下对氧分压测试软件进行具体描述。
标定子程序：
主要包括传感器参数设置、传感器数据显示、传感器数据存储三个模块，流程如图2所示：LabVIEW读取压力表真空值，计算氧分压理论值，氧分压理论值与氧分压传感器的差值在正负0.5kpa之间，则为正常，否则为异常，如果异常需要重新调整氧气浓度和压力表值，直到满足当前测试要求。
表1传感器参数列表
如果上述传感器参数数据显示为空或出现不规律抖动，则为异常。需要检查传感器设置参数及数据传输是否有异常。
如果传感器相位曲线不显示或出现不规律抖动(常温常压下，上下幅值相差大于0.4)，则为异常。需要检查传感器设置参数及数据传输是否有异常。
参数写入子程序：
参数写入子程序流程如图3所示：LabVIEW读取PID设置，条件判断进入使能或者失能路径，根据协议PID状态写入命令，通过VISA写入控件将使能/失能状态写入传感器；根据PID使能状态判断，PID使能为1时，不允许写入参数，此时接收到通讯数据可以不返回；PID使能为0时，允许写入参数，此时接收到数据，写入成功后返回整条通讯指令。
表2传感器参数设置页而控件表
精度验证子程序：
精度验证子程序流程如图4所示
表3氧分压测量精度
便用VISA读取控件读取串口缓存数据，根据协议解析有效字符段转换成可读数据，氧分压、温度、相位打包成簇统一显示。
表4传感器参数列表
数据显示存储子程序：
如图5所示，数据显示存储子程序分为三个部分，第一个部分为传感器串口的选择，根据实际情况选择对应串口；第二个部分为传感器数据的显示，显示氧分压数据，并随时间显示氧分压曲线；第三个部分为数据采集，实时记录存储采集到的数据。
读取串口数据：条件判断，串口数据为空进行异常提醒。数据正常根据协议解析有效字符段，转换成可读数据。所有数据打包成簇统一显示。
如果软件界面(如图6所示)氧分压时间曲线不显示或出现不规律抖动，则为异常。需要检查传感器参数及数据传输是否有异常。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (7)
1.一种加压供氧面罩氧分压测试方法，其特征在于：将加压供氧面罩置于密封容器内，加压供氧面罩上氧分压传感器的数据线密封穿出密封容器，密封容器外接用于抽真空的设备和用于加氧的设备，密封容器上安装用于监测内部温度的温度传感器；然后先将密封容器抽真空再充入氧气，再计算密封容器内的氧分压理论值并记录对应的氧分压传感器输出的相位值；然后收集不同温度下的氧分压理论值及相位值，再拟合数据，标定氧分压传感器测量值与相位值之间关系的参数，再将参数写入氧分压传感器中；然后比较氧分压理论值与氧分压传感器测量值，验证氧分压传感器的精度。
2.如权利要求1所述的加压供氧面罩氧分压测试方法，其特征在于，进行加压供氧面罩氧分压测试时，配套有专用的氧分压测试软件，用于进行氧分压传感器的标定、参数写入、精度验证和数据显示存储；氧分压测试软件包括：
标定子程序，用于计算氧分压理论值并记录对应的氧分压传感器输出的相位值、收集不同温度下的氧分压理论值及相位值、拟合数据从而标定氧分压传感器测量值与相位值之间关系的参数；
参数写入子程序，用于将拟合得到的参数写入氧分压传感器中，氧分压传感器根据参数算出测量值；
精度验证子程序，用于比较氧分压理论值与氧分压传感器测量值，从而验证氧分压传感器的精度；
数据显示存储子程序，用于显示氧分压时间波形图，记录所有氧分压理论值、氧分压传感器测量值、温度、相位数据，并对数据进行实时可视化显示。
3.如权利要求2所述的加压供氧面罩氧分压测试方法，其特征在于：标定子程序、参数写入子程序、精度验证子程序、数据显示存储子程序相互独立，均通过外部接口进行数据传输及读取。
4.如权利要求1所述的加压供氧面罩氧分压测试方法，其特征在于：氧分压传感器输出的测量值、相位值以及温度的关系为：
其中，PO2为氧分压传感器输出的测量值，θ为氧分压传感器输出的相位值，A、B、C、D分别为与温度相关的参数，设T为温度，即温度传感器的输出值：
当T＞10℃时，
A＝a11T2+b11T+c11
B＝a21T2+b21T+c21
C＝a31T2+b31T+c31
D＝a41T2+b41T+c41
当T≤10℃，
A＝a12T2+b12T+c12
B＝a22T2+b22T+c22
C＝a32T2+b32T+c32
D＝a42T2+b42T+c42
其中，a11、b11、c11、a21、b21、c21、a31、b31、c31、a41、b41、c41分别由数据拟合而来，所采用的数据是T＞10℃时氧分压理论值及相位值；a12、b12、c12、a22、b22、c22、a32、b32、c32、a42、b42、c42分别由数据拟合而来，所采用的数据是T≤10℃时氧分压理论值及相位值。
5.如权利要求1所述的加压供氧面罩氧分压测试方法，其特征在于：密封容器内的氧分压理论值的计算式为：
氧分压理论值＝(p1-p2)*N
其中，P1为当前压力值，即密封容器抽真空再充入氧气后的压力值；P2为基准压力值，即密封容器抽真空后的压力值；N为充入氧气的标准氧浓度。
6.如权利要求5所述的加压供氧面罩氧分压测试方法，其特征在于：P2的范围为-98kPa～-100kPa。
7.如权利要求1所述的加压供氧面罩氧分压测试方法，其特征在于：氧分压理论值与氧分压传感器的差值在正负0.5kpa之间则氧分压传感器的精度正常。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117725344A (zh) * | 2024-02-07 | 2024-03-19 | 杭州柔谷科技有限公司 | 基于误差的氧分压优化拟合方法、电子设备及存储介质 |
| CN117723527A (zh) * | 2024-02-08 | 2024-03-19 | 杭州柔谷科技有限公司 | 氧分压传感器的优化控制方法、电子设备及存储介质 |
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| CN117725344B (zh) * | 2024-02-07 | 2024-05-28 | 杭州柔谷科技有限公司 | 基于误差的氧分压优化拟合方法、电子设备及存储介质 |
| CN117723527A (zh) * | 2024-02-08 | 2024-03-19 | 杭州柔谷科技有限公司 | 氧分压传感器的优化控制方法、电子设备及存储介质 |
| CN117723527B (zh) * | 2024-02-08 | 2024-05-14 | 杭州柔谷科技有限公司 | 氧分压传感器的优化控制方法、电子设备及存储介质 |
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