CN204500699U - 非接触式肺活量检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种非接触式肺活量检测装置，包括：超声波发射与接收模块、混频模块、有源低通滤波模块、数模转换模块、单片机模块；该装置利用超声波检测原理，其检测设备不必装入管道内部，仅需在管道外部通过发射与接收超声波，再通过相应的计算便可得到流过管道的流量，将其应用到肺活量检测可实现无接触式检测。该非接触式肺活量检测装置使用简便快捷，测量肺活量时吹气时可中断，测量结果精确可靠，干净卫生，节省耗材。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种肺活量检测装置，尤其是使用方便且测量准确的一种非接触式肺活量检测装置。
背景技术
肺活量是指最大吸气后再做最大呼气所能呼出的气体量，它是反映人体生长发育水平的重要机能指标之一。目前肺活量的测量仍延续传统的方法，即取已消毒的肺活量吹嘴一个，插入肺活量仪测量部位。待测量仪发出第一次测量指令后，深吸气，然后尽力吹气，即可测量肺活量水平，等待测量仪发出第二次测量指令后，再次深吸气，尽力吹气，仪器自动取最大值作为测量值存入手持终端，这种方法存在这很明显的弊端：（1）吹气时气流不可中断，一旦中断，仪器便自动记一次测量的结束；（2）吹气时，需要吹嘴紧靠面部，不可使吹出的气体通过吹嘴与面部之间的空隙溢出，否则影响测量结果；（3）测量结束后的吹嘴不可再次使用，需要集中消毒后方可重复利用，否则很容易造成人的交叉感染，吹嘴是一个相当大的耗材；（4）通过一定的技巧可比正常测量的肺活量的值多出几百毫升，有时测得的肺活量的值难以反映一个人真实的健康情况，因此提供一种非接触式肺活量检测装置就很有必要。
发明内容
为了克服当前肺活量测量方式存在的吹气不可中断、气体有溢出、耗材使用量大、测量值难以反映真实健康情况的缺点，本实用新型提供一种非接触式肺活量检测装置。该非接触式肺活量检测装置利用超声波检测原理，其检测设备不必装入管道内部，仅需在管道外部通过发射与接收超声波，再通过相应的计算便可得到流过管道的流量，将其应用到肺活量检测可实现无接触式检测。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该非接触式肺活量检测装置包括：超声波发射与接收模块、混频模块、有源低通滤波模块、数模转换模块、单片机模块、显示模块、围带、超声波传感器。
该非接触式肺活量检测装置有一个能够贴近人们脖颈上的围带，围带内安装有超声波发射与接收模块，组成超声波传感器，该模块通过信号线顺序连接混频模块、有源低通滤波模块、数模转换模块、单片机模块、显示模块，通过显示模块将肺活量显示出来。
超声波发射与接收模块采用KS-A1625H12T/R型号的超声波发射与接收器，产生初始发射信号与频移信号，分别送到混频模块的1号与2号引脚。
混频模块采用AD830A芯片，该芯片的8号与5号引脚分别接+5V与-5V电源，2号引脚通过10kΩ电阻与有源低通滤波模块的3号引脚相连，4号引脚通过1kΩ滑动变阻器接地，同时通过2kΩ电阻与7号引脚相连，7号引脚通过1.1kΩ与OP27的2号引脚相连，该混频模块利用超声波发射与接收模块初始发射信号与其接收到的频移信号，产生混频信号，保证测量精度。
有源低通滤波模块采用OP27芯片，该芯片的7号与4号引脚分别与+5V与-5V电源相连，2号引脚通过10kΩ电阻与100μF的并联电路与6号引脚相连，6号引脚与10kΩ电阻相连，并经100μF电容接地，10μF的电解电容与0.1μF的电容并联后，负端经过10kΩ电阻与6号引脚相连，另一端分别通过两个1kΩ电阻与数模转换模块的18号引脚及其23号引脚相连，并经过两个串联的1kΩ电阻与数模转换模块的24号引脚相连，且分别与1kΩ电阻及10μF的电解电容和0.1μF的电容并联结构串接后接地，该有源低通模块对混频信号进行放大滤波，进而产生差频信号。
数模转换模块采用AD9221芯片，该芯片的2号~5号引脚分别与单片机模块的24号~21号引脚相连，6号~13号引脚分别与单片机模块的8号~1号引脚相连，15号、26号与28号引脚分别通过30pF电容接地，16、17、19、25与27号分别接地，23号引脚通过10kΩ电阻与有源低通滤波模块的6号引脚相连，20号与21号引脚分别经过0.1μF的电容接地，10μF的电解电容与0.1μF的电容并联后，正负端分别与21号与20号引脚相连，该数模转换模块将模拟差频信号转化为数字信号，便于单片机的处理。
单片机模块的型号为AT89C52，该芯片的24号~26号引脚分别与显示模块的4号~6号引脚相连，39号~32号引脚分别与显示模块的7号~14号引脚相连，31号与40号引脚分别与+5V与-5V电源相连，18号与19号引脚通过12MHz的晶振相连，并分别通过30pF的电容接地，20号引脚接地，9号引脚分别通过10kΩ电阻与10μF电解电容接地与+5V电源，27号引脚通过1kΩ与9012三极管的基极相连，该单片机模块利用得到的数字差频信号计算得到流量。
显示模块的型号为LCD1602，该显示器的2号引脚接地，16号引脚接9012三极管发射极相连，9012三极管的集电极接地，2号与15号引脚接+5V电源，3号引脚接10kΩ滑动电阻滑动端子相连，滑动电阻两端分别与+5V电源与地相连，该显示模块用于显示单片机模块计算得到的流量，即人体肺活量。
使用时人体在吸气（或呼气）过程中，装置内的超声波发射与接收模块不断发射与接收超声波信号，并将两种信号传送到装置主体中，混频模块将超声波发射与接收模块的发射与接收信号转换为混频信号，之后将该信号送入有源低通滤波模块中，由有源低通滤波模块构成的电路对混频信号进行放大滤波，得到差频信号，该差频信号经过数模转换芯片数模转换模块后，转化为数字信号，并送入到单片机模块中进行运算处理，最终得到该吸气（或呼气）过程中进入（或排除）人体的空气流量，即肺活量信息，单片机模块将该信号传送到显示模块中，将肺活量显示出来。
本实用新型的有益效果是：该非接触式肺活量检测装置使用简便快捷，测量肺活量时吹气时可中断，测量结果精确可靠，干净卫生，节省耗材。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的外部结构原理示意图。
图2是本实用新型的内部电路连接示意图。
图1和图2中，1. 超声波发射与接收模块，2. 混频模块，3.有源低通滤波模块，4. 数模转换模块，5. 单片机模块，6. 显示模块，7.围带，8.超声波传感器，9.脖颈。
具体实施方式
在图1和图2中，该非接触式肺活量检测装置包括：超声波发射与接收模块1、混频模块2、有源低通滤波模块3、数模转换模块4、单片机模块5、显示模块6、围带7、超声波传感器8。
在图1中，该非接触式肺活量检测装置有一个能够贴近人们脖颈9上的围带7，围带7内安装有超声波发射与接收模块1，组成超声波传感器8，该模块通过信号线顺序连接混频模块2、有源低通滤波模块3、数模转换模块4、单片机模块5、显示模块6，通过显示模块6将肺活量显示出来。
超声波发射与接收模块1采用KS-A1625H12T/R型号的超声波发射与接收器，产生初始发射信号与频移信号，分别送到混频模块2的1号与2号引脚。
混频模块2采用AD830A芯片，该芯片的8号与5号引脚分别接+5V与-5V电源，2号引脚通过10kΩ电阻与有源低通滤波模块3的3号引脚相连，4号引脚通过1kΩ滑动变阻器接地，同时通过2kΩ电阻与7号引脚相连，7号引脚通过1.1kΩ与有源低通滤波模块3的2号引脚相连，该混频模块2利用超声波发射与接收模块1初始发射信号与接收到的频移信号，产生混频信号，保证测量精度。
有源低通滤波模块3采用OP27芯片，该芯片的7号与4号引脚分别与+5V与-5V电源相连，2号引脚通过10kΩ电阻与100μF的并联电路与6号引脚相连，6号引脚与10kΩ电阻相连，并经100μF电容接地，10μF的电解电容与0.1μF的电容并联后，负端经过10kΩ电阻与6号引脚相连，另一端分别通过两个1kΩ电阻与数模转换模块4的18号引脚及其23号引脚相连，并经过两个串联的1kΩ电阻与数模转换模块4的24号引脚相连，且分别与1kΩ电阻及10μF的电解电容和0.1μF的电容并联结构串接后接地，该有源低通模块3对混频信号进行放大滤波，进而产生差频信号。
数模转换模块4采用AD9221芯片，该芯片的2号~5号引脚分别与单片机模块5的24号~21号引脚相连，6号~13号引脚分别与单片机模块5的8号~1号引脚相连，15号、26号与28号引脚分别通过30pF电容接地，16、17、19、25与27号分别接地，23号引脚通过10kΩ电阻与有源低通滤波模块3的6号引脚相连，20号与21号引脚分别经过0.1μF的电容接地，10μF的电解电容与0.1μF的电容并联后，正负端分别与21号与20号引脚相连，该数模转换模块4将模拟差频信号转化为数字信号，便于单片机模块5的处理。
单片机模块5的型号为AT89C52，该芯片的24号~26号引脚分别与显示模块6的4号~6号引脚相连，39号~32号引脚分别与显示模块6的7号~14号引脚相连，31号与40号引脚分别与+5V与-5V电源相连，18号与19号引脚通过12MHz的晶振相连，并分别通过30pF的电容接地，20号引脚接地，9号引脚分别通过10kΩ电阻与10μF电解电容接地与+5V电源，27号引脚通过1kΩ与9012三极管的基极相连，该单片机模块5利用得到的数字差频信号计算得到流量。
显示模块6的型号为LCD1602，该显示器的2号引脚接地，16号引脚接9012三极管发射极相连，9012三极管的集电极接地，2号与15号引脚接+5V电源，3号引脚接10kΩ滑动电阻滑动端子相连，滑动电阻两端分别与+5V电源与地相连，该显示模块6用于显示单片机模块5计算得到的流量，即人体肺活量。
使用时人体在吸气（或呼气）过程中，装置内的超声波发射与接收模块1不断发射与接收超声波信号，并将两种信号传送到装置主体中，混频模块2将超声波发射与接收模块1的发射与接收信号转换为混频信号，之后将该信号送入有源低通滤波模块3中，由有源低通滤波模块3构成的电路对混频信号进行放大滤波，得到差频信号，该差频信号经过数模转换模块4后，转化为数字信号，并送入到单片机模块5中进行运算处理，最终得到该吸气（或呼气）过程中进入（或排除）人体的空气流量，即肺活量信息，单片机模块5将该信号传送到显示模块6中，将肺活量显示出来。
Claims (2)
1.非接触式肺活量检测装置，包括：超声波发射与接收模块（1）、 混频模块（2）、有源低通滤波模块（3）、数模转换模块（4）、单片机模块（5）、显示模块（6）、围带（7）、超声波传感器（8）；其特征是：该非接触式肺活量检测装置有一个能够贴近人们脖颈（9）上的围带（7），围带（7）内安装有超声波发射与接收模块（1），组成超声波传感器（8），该模块通过信号线顺序连接混频模块（2）、有源低通滤波模块（3）、数模转换模块（4）、单片机模块（5）、显示模块（6），通过显示模块（6）将肺活量显示出来。超声波发射与接收模块（1）与混频模块（2）的1号与2号引脚连接，混频模块（2）的8号与5号引脚分别接+5V与-5V电源，2号引脚通过10kΩ电阻与有源低通滤波模块（3）的3号引脚相连，4号引脚通过1kΩ滑动变阻器接地，同时通过2kΩ电阻与7号引脚相连，7号引脚通过1.1kΩ与有源低通滤波模块（3）的2号引脚相连；有源低通滤波模块（3）的7号与4号引脚分别与+5V与-5V电源相连，2号引脚通过10kΩ电阻与100μF的并联电路与6号引脚相连，6号引脚与10kΩ电阻相连，并经100μF电容接地，10μF的电解电容与0.1μF的电容并联后，负端经过10kΩ电阻与6号引脚相连，另一端分别通过两个1kΩ电阻与数模转换模块（4）的18号引脚及其23号引脚相连，并经过两个串联的1kΩ电阻与数模转换模块（4）的24号引脚相连，且分别与1kΩ电阻及10μF的电解电容和0.1μF的电容并联结构串接后接地；数模转换模块（4）的2号~5号引脚分别与单片机模块5的24号~21号引脚相连，6号~13号引脚分别与单片机模块（5）的8号~1号引脚相连，15号、26号与28号引脚分别通过30pF电容接地，16、17、19、25与27号分别接地，23号引脚通过10kΩ电阻与有源低通滤波模块（3）的6号引脚相连，20号与21号引脚分别经过0.1μF的电容接地，10μF的电解电容与0.1μF的电容并联后，正负端分别与21号与20号引脚相连；单片机模块（5）的24号~26号引脚分别与显示模块（6）的4号~6号引脚相连，39号~32号引脚分别与显示模块（6）的7号~14号引脚相连，31号与40号引脚分别与+5V与-5V电源相连，18号与19号引脚通过12MHz的晶振相连，并分别通过30pF的电容接地，20号引脚接地，9号引脚分别通过10kΩ电阻与10μF电解电容接地与+5V电源，27号引脚通过1kΩ与9012三极管的基极相连；显示模块（6）的2号引脚接地，16号引脚接9012三极管发射极相连，9012三极管的集电极接地，2号与15号引脚接+5V电源，3号引脚接10kΩ滑动电阻滑动端子相连，滑动电阻两端分别与+5V电源与地相连。
2.根据权利要求1所述的非接触式肺活量检测装置，其特征是：声波发射与接收模块（1）采用KS-A1625H12T/R型号的超声波发射与接收器，混频模块（2）采用AD830A芯片，有源低通滤波模块（3）采用OP27芯片，数模转换模块（4）采用AD9221芯片，单片机模块（5）的型号为AT89C52，显示模块（6）的型号为LCD1602。
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| CN201520073574.1U CN204500699U (zh) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | 非接触式肺活量检测装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109637662A (zh) * | 2019-02-14 | 2019-04-16 | 广东工业大学 | 一种肺功能检测及数据统计的方法及系统 |
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2015
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| CN109637662A (zh) * | 2019-02-14 | 2019-04-16 | 广东工业大学 | 一种肺功能检测及数据统计的方法及系统 |
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