CN1208611C

CN1208611C - 液压感应体积密度仪及其测试方法和用途

Info

Publication number: CN1208611C
Application number: CN 03135177
Authority: CN
Inventors: 于晓军; 樊瑜波; 徐小虎; 李晋川; 郭庆
Original assignee: Sichuan University; Shantou University
Current assignee: Sichuan University; Shantou University
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2023-06-11
Also published as: CN1456875A

Abstract

一种液压感应体积密度仪及其测试方法和用途，其特点是该体积密度仪由机箱(9)上装设多个托盘(5)、(11)、(12)和相应的测量器(3)以及装于机箱内的电子元器件。电子元器件形成的电子电路连接液位传感器(1)和力传感器(6)、(10)、(7)，传感器信号输入放大器电路，经A/D转换由串行数据总线与单片机连接，单片机与串行通讯接口和数字显示电路连接，各级电路之间分别并联稳压电源电路。它具有快捷、准确、可靠地检测人和动物尸体内的器官，及形态不规则、难以准确测量物体的体积密度，为生理解剖学、病理解剖学、法医病理学和体质人类学方面提供科学的数据。

Description

液压感应体积密度仪及其测试方法和用途

一、技术领域

本发明涉及一种液压感应体积密度仪及其测试方法和用途，属于形态不规则物体的体积-密度测试领域。

二、背景技术

目前，国内外生理解剖学、病理解剖学和法医病理学、以及体质人类学等方面，表述人体器官体积仍沿用手工直尺测长×宽×高的方法，由于器官三维形态极不规则，这种体积值不科学、不准确，不能用以进一步计算器官组织的密度。

根据文献报道和查新结果，目前的主要研究集中在活体器官采用CT、B超等间接测量，如朱海贤，顾光官，王心涛，等，CT扫描测量脾脏体积方法初探，《苏州医学院学报》，(5)586，1999；描述了一种采用CT扫描测量脾脏体积的方法。皮剑，孙绪荣，新疆蒙古族青年心脏体积X线测量研究，《新疆医学院学报》，(20)257-260，1997；描述了一种采用X线测量心脏体积的方法。谢敏，叶耿辉，肝炎后肝硬变时肝脏体积测量极其变化的研究，《中华外科杂志》，(11)657-658，1994；利用数字图像处理系统和三维信息提取与三维图像重建软件，成功地测量出活体肝脏体积，重建出活体肝脏三维图像。耿世钊，一种腹部脏器体积较精确的超声测量方法，《中国超声医学杂志》，(12)44-47，1996；提出一种较精确的主要用于腹腔脏器容积的测量和计算方法，它在计算机帮助下使用普通超声诊断仪实现其功能。通过再次手动操作游标勾画二维图像的解剖轮廓，即可迅速得到体积测量。周玉清，张青萍，静态结构三维超声成像方法学研究进展，《引进国外医药技术与设备》(4)95-99，1998；报道了三维超声成像可显示人体结构冠状面上的立体并进行冠状面上面积测量。可精确测量体积而无需对所扫描结构的立体形态进行假设。三维超声成像在保留二维超声成像所有信息的同时，可以提供非常形象直观的三维立体图像，显示组织结构的立体形态、内部结构、表面特征、空间位置关系，单独提取和显示感兴趣结构，精确测量容积或体积，有助于疾病的定性、定位及定量诊断，但结构复杂成本高。纪小龙主编《尸体解剖规范》，2002年7月第一版，人民军医出版社；书中第十二章给出了人体组织器官正常重量及大小参考值。但未给出测量方法。

总之，目前国内外的人体器官体积均采用直尺测量长、宽、高来获得体积量，根据吉林省卫生信息研究所医药卫生科技查新报告：未见与本发明内容相同的文献报道。

三、发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种液压感应体积-密度仪及其测试方法和用途。其特点是采用微型计算机控制、测量器官质量和排水量，精密计算其体积质量，自动显示质量、体积和组织密度值。

本发明的目的由以下技术措施实现：

液压感应体积密度仪及其测试方法和用途

液压感应体积密度仪

液压感应体积密度仪包括机箱上装设多个托盘、多个测量器和装于机箱内的电子元器件，电子元器件形成的电子电路连接液位传感器和力传感器，两组传感器由放大器电路，经A/D转换器通过串行数据总线与单片机连接，单片机与串行通讯和数字显示电路连接以控制输入、输出和显示，各级电路之间分别并联稳压电源电路。

每个测量器内装设液位传感器、标尺、被测物和液体。测量器放置于相匹配的托盘上，托盘下设配套的力传感器。力传感器固定在机箱上，机箱外设支撑架，可旋转横梁和液位传感器导线。

放大器电路由仪用放大器和跟随器组成。

单片机控制电路由A/D转换器、串行接口存储器芯片，晶体震荡器、RS232接口芯片及芯片内部的滤波、倍压和负极电压转换电路组成。

数字显示电路由数码显示驱动译码芯片、选通反相器和动态扫描显示数码管组成。

稳压电源电路由全桥电路、滤波和稳压器组成。

液压感应体积密度仪的测试方法：

1.根据被测物体的重量和体积大小，目测选定合适的测量器，测量器过小则物体不能完全放入，测量器过大则会影响测量精度。

2.在测量器中加入适量液体，使被测物放入后能被完全淹没、液体不会溢出为准。

3.接上220V交流电源并合上电源开关。

4.等待系统指示的液位和重量值显示稳定，此时显示的是没有加入被测物体情况下的液体体积和重量。

5.按下“清零”键使体积、重量、密度显示值均为“0000”。

6.放入被测物体，按下“测量”键，等待液面稳定，当体积、重量显示稳定，读出密度值。

液压感应体积密度仪的用途：该密度仪主要用于人和动物尸体内的器官检测，由于形态不规则、难以准确测量物体的体积密度，通过对人和动物尸体及其各种器官的检测，为生理解剖学、病理解剖学、法医病理学和体质人类学方面提供科学的数据。

本发明具有如下优点：

1.根据传统的阿基米德原理，比较、调整并确定仪器的精密度，检测人体各器官组织的体积和密度，了解人体常见弥漫性和局限病变器官组织的体积和密度，为病理学和法医学检验诊断提供简便、可靠的科学数据。

2.根据器官的大小选择适当量程的测量器，芯片储存相应液位差-体积换算比例数据，自动完成质量、体积和密度参数的测量和输出，其称重精度±0.5％，液位精度±0.5％，密度精度±1％，温差漂移±0.1％，零位漂移±0.1％。

3.检测注水肉等动物组织，为解决困扰政府和社会的现实问题提供一个科学手段。

4.本发明采用应变感应技术设计液位电极、电子线路中采用增量检测技术，在单片机控制下自动完成系统调节，保证了测试精度，有显著的社会效益和经济效益。

四、附图说明

图1为液压感应体积密度仪结构示意图

1液位传感器、2标尺、3测量器、4被测物、5中量程托盘、6中量程力传感器、7大量程力传感器、8支架、9机箱、10小量程力传感器、11小量程托盘、12大量程托盘。

图2为侧视图

13液位传感器导线、14可旋转横梁、15支撑架。

图3为机箱面板示意图

16体积显示窗、17重量显示窗、18密度显示窗、19按键。

图4为机箱背板示意图

20液位传感器接口、21电源接口、22电源开关、23串行通讯接口。

图5为液压感应体积密度仪电路原理框图

图6为放大器电路原理图

图7为稳压电源电路原理图

图8为数字显示电路原理图

图9为A/D转换及单片机控制电路原理图

五、具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例

液压感应体积密度仪如图1～2所示，包括机箱9上装设了多个托盘5、11、12和相应的测量器3，每个测量器3内可装设液位传感器1、标尺2、被测物4和液体，测量器3放置于相匹配的托盘上，托盘下设配套的力传感器6、10、7，力传感器固定在机箱上，机箱外设支撑架15、可旋转横梁14和液位传感器导线13。装于机箱9内的电子元器件形成的电子电路连接液位传感器1和力传感器6、10、7。两组放大器电路，一组连接液位传感器的输出，另一组经电子开关连接到力传感器6、10、7中一只的输出，信号放大后经A/D转换电路，通过串行数据总线与单片机89C52连接，单片机与串行通讯接口RS232和数字显示电路连接以控制输入、输出和显示，各级电路之间分别并联稳压电源电路。

如图3所示，机箱面板设体积显示窗体16、重量显示窗体17、密度显示窗体18和按键19。

如图4所示，机箱背板设液位传感器接口20、RS-232串行通讯接口23、交流电源接口21和电源开关22。

如图5～6所示，力放大器电路由仪用放大器IC4、调零电路D6和跟随器IC5组成。其中，大量程力传感器输出A-IN+、A-IN-，中量程力传感器输出B-IN+、B-IN-，小量程力传感器输出C-IN+、C-IN-，它们都接到电子开关IC1的输入端，改变地址线A、B可选择其中一组信号接入仪用放大器。电容C26滤除信号中的高频杂波，R20和R21在信号未加入时给放大器提供一个直流通路，以免损坏IC4，R22和R23为输入限流电阻。R16决定仪用放大器IC4的放大倍数，被放大的信号从IC4的6脚输出。D6、R10构成了一个精密基准电源，这个电源通过R17、R18、R13构成的调零电路可将传感器和放大器中的零点偏移除去；IC5是跟随器用以提高输入阻抗减少输出阻抗，R24可调整IC5的零点偏移。

液位传感器的放大器电路由仪用放大器IC2、调零电路D2和跟随器IC3组成，液位传感器输出D-IN+、D-IN-直接接入仪用放大器，与力传感器具有相同的电路，电容C2滤除信号中的高频杂波，R8和R7在信号未加入时给放大器提供一个直流通路，以免损坏IC2，R5和R6为输入限流电阻。R11决定仪用放大器IC2的放大倍数，被放大的信号从IC2的6脚输出。D2、R2构成了一个精密基准电源，这个电源通过R9、R4、R3构成的调零电路可将传感器和放大器中的零点偏移除去；IC3是跟随器用以提高输入阻抗减少输出阻抗，R1调整IC3的零点偏移。

如图7所示为稳压电源电路。D7为二极管全桥整流电路；C22、C23滤波电容，滤除电源中的高频分量；IC11和IC12组成两级稳压电路，R4、R5、R2、R3为取样电阻，使输出电压为+10V；C24、C25为滤波电容，该输出电压作为力传感器和液位传感器的电源电压。D5为二极管全桥整流电路，C18、C19、C20、C21为滤波电容；IC9为稳压器件，其输出+5V作为A/D转换及单片机控制电路部分的电源。D1、D2、D3、D4构成全桥整流电路，C6、C7、C8、C9、C10、C11、C14、C15、C12、C13、C16、C17为滤波电容；IC1、IC2分别为正、负15V稳压器，输出+15V和-15V电压作为放大器电路的电源。

如图8所示为数字显示电路。体积、重量、密度显示具有相同的电路。IC2为数码显示驱动译码芯片，R9～R16为八段LED限流电阻，IC6为位选通反相器，动态扫描显示4只数码管。

如图9所示为A/D转换及单片机控制电路。IC1为11个模拟通道的12bit串行接口A/D转换芯片，YS端接入力传感器放大后的信号、LS端接入液位传感器放大后的信号；IC10为上电复位及串行接口存储器芯片，S1被按下可手动复位，R9、R10为电平上拉电阻；晶体震荡器X1与电容C1、C2给单片机IC9提供时钟脉冲；P1连接显示电路，P2连接按键，R7、R8为上拉电阻；IC2为RS232接口芯片，C4、C5、C6、C7为芯片内部所要求的滤波、倍压、负极性电压转换电容。

Claims

1.液压感应体积密度仪，其特征在于机箱(9)上装设了多个托盘(5)、(11)、(12)和相应的测量器(3)以及装于机箱(9)内的电子元器件，测量器(3)内装设液位传感器(1)、标尺(2)、被测物和液体，测量器放置于相匹配的托盘(5)、(11)、(12)上，托盘下设配套的力传感器(6)、(10)、(7)，力传感器固定在机箱上，机箱外设支撑架(15)、可旋转横梁(14)和液位传感器导线(13)，电子元器件形成的电子电路连接液位传感器(1)和力传感器(6)、(10)、(7)，两组相同的放大器电路的一组连接液位传感器，另一组连接力传感器中的一只，经A/D转换通过串行数据总线与单片机连接，单片机与串行通讯接口和数字显示电路连接，各级电路之间分别并联稳压电源电路。

2.按照权利要求1所述液压感应体积密度仪，其特征在于放大器电路由仪用放大器和跟随器组成。

3.按照权利要求1所述液压感应体积密度仪，其特征在于单片机控制电路由A/D转换器、串行接口存储芯片、晶体震荡器、接口芯片以及芯片内部的滤波、倍压和负极电压转换电路组成。

4.按照权利要求1所述液压感应体积密度仪，其特征在于数字显示电路由数码显示驱动译码芯片，选通反相器和动态扫描显示数码管组成。

5.按照权利要求1所述液压感应体积密度仪，其特征在于稳压电路由全桥电路、滤波和稳压器组成。

6.按照权利要求1～5之一所述液压感应体积密度仪的测试方法，其特征在于：

(1)根据被测物的重量和体积大小，目测选定合适的测量器；

(2)在测量器中加入适量液体，使被测物放入后能被完全淹没；

(3)接上电源并合上电源开关；

(4)待系统指示的液位和重量值稳定，按下“清零”键使体积、重量、密度显示均为“0000”；

(5)放入被测物体，按下“测试”键，待液面稳定，当体积、重量显示稳定，读出密度值。

7.按照权利要求1～5之一所述液压感应体积密度仪的用途，其特征在于该密度仪可用于人和动物尸体的器官检测。