SU1623611A1 - Device for measuring volume rate of external respiration - Google Patents

Device for measuring volume rate of external respiration Download PDF

Info

Publication number
SU1623611A1
SU1623611A1 SU894634156A SU4634156A SU1623611A1 SU 1623611 A1 SU1623611 A1 SU 1623611A1 SU 894634156 A SU894634156 A SU 894634156A SU 4634156 A SU4634156 A SU 4634156A SU 1623611 A1 SU1623611 A1 SU 1623611A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
converter
amplifier
trigger
Prior art date
Application number
SU894634156A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Лазаревич Ноткин
Валентин Степанович Слюсарь
Василий Яковлевич Семенюк
Original Assignee
Предприятие П/Я А-3361
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-3361 filed Critical Предприятие П/Я А-3361
Priority to SU894634156A priority Critical patent/SU1623611A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1623611A1 publication Critical patent/SU1623611A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к медицинской технике и позвол ет повысить точность измерени  объемной скорости внешнего дыхани  за счет коррекции нелинейности путем кусочно-линейной аппроксимации передаточной функции. Устройство содержит последовательно соединенные преобразователь 1 расхода воздуха в перепад давлени , электроманометр 3, усилитель 4, АЦП 6, программируемый вычислитель 7 и регистратор 8, а также дополнительно введенные блок 1 потенциометров, коммутатор 5, пневматический клапан 2, генератор 11, регистр 10, ЦАП 13, триггер 12 и компаратор 9 3 ил,The invention relates to medical technology and permits an increase in the accuracy of measuring the volumetric rate of external respiration due to the correction of nonlinearity by piecewise linear approximation of the transfer function. The device contains a series-connected air flow to pressure differential converter 1, an electro-electrometer 3, an amplifier 4, an ADC 6, a programmable calculator 7 and a recorder 8, as well as additionally entered unit 1 of potentiometers, switch 5, pneumatic valve 2, generator 11, register 10, DAC 13, trigger 12 and comparator 9 3 sludge,

Description

Изобретение относитс  к медицинской технике и может быть использовано дл  исследовани  функций внешнего дыхани .The invention relates to medical technology and can be used to study the functions of external respiration.

Цель изобретени  - повышение томности измерени  объемной скорости путем коррекции нелинейности преобразовател .The purpose of the invention is to increase the volume of measuring the volumetric rate by correcting the nonlinearity of the converter.

На фиг. 1 изображена структурна  схема устройства дл  измерени  объемной скорости внешнего дыхани ; на фиг. 2 - структурна  схема алгоритма функционировани  устройства; на фиг. 3 - графики зависимости выходного напр жени  усилител  от входного напр жени  (а) и вычисленных значений от входного напр жени  (б).FIG. 1 shows a block diagram of a device for measuring the volume velocity of external respiration; in fig. 2 is a block diagram of the device operation algorithm; in fig. 3 - graphs of the dependence of the output voltage of the amplifier on the input voltage (a) and the calculated values on the input voltage (b).

Устройство содержит преобразователь 1 расхода воздуха, пневматический клапан 2, электроманометр 3, усилитель 4, коммутатор 5, АЦП 6, программируемый вычислитель 7, регистратор 8, компаратор 9, регистр 10, генератор 11. триггер 12, ЦАП 13, блок 14 потенциометров.The device contains an air flow converter 1, a pneumatic valve 2, an electromagnet 3, an amplifier 4, a switch 5, an ADC 6, a programmable calculator 7, a recorder 8, a comparator 9, a register 10, a generator 11. a trigger 12, a DAC 13, a potentiometer block 14.

Алгоритм работы устройства определ етс  программой функционировани , хран щейс  в ПЗУ вычислител  7. Блок-схема алгоритма (фиг. 2) позвол ет реализоватьThe operation algorithm of the device is determined by the operation program stored in the ROM of the calculator 7. The flowchart (FIG. 2) allows

программу на  зыке ассемблера, например микропроцессора КР58СИК80, или  зыке другого высокого урорн a program in the assembler language, for example the KR58SIK80 microprocessor, or another high-urn language

Обозначени  программных блоков: 18-началопо нажатию кнопки Сброс. 19-инициализаци  К580ИК55- один порт на ввод, два - на вывод, К580ИК53 - установление периода импульсов в периодическом режиме;Designation of program blocks: 18-started by pressing the Reset button. 19-initialization of K580IK55- one port for input, two for output, K580IK53 - setting the period of pulses in a periodic mode;

20- Кнопка 1 нажата :20- Button 1 pressed:

21- Кнопка 2 нажата ;21- Button 2 is pressed;

22- режим линеаризации;22- linearization mode;

23- режим определени  новой функции коррекции;23- mode for determining the new correction function;

24- выдача кода коммутатора, подключающего потенциометр 12;24- issue of a switch code connecting potentiometer 12;

25- Конец преобразовани  АЦП 25- End Conversion ADC

26- прием кода R с АЦП и запись в  чейку ОЗУ;26- receiving the R code from the ADC and writing to the RAM cell;

27- Все потенциометры опрошены ;27- All potentiometers surveyed;

28- увеличение адреса  чейки ОЗУ, выдача кода коммутатора, следующего потенциометра;28- increase the address of the RAM cell, issue the switch code, the next potentiometer;

29- вычисление Kj Rj+1/Ri;29- calculation of Kj Rj + 1 / Ri;

30-запоминание К) в  чейках ОЗУ;30-memorization K) in the cells of RAM;

(L

СWITH

31- Режим линеаризации ;31- Linearization mode;

32- Кнопка Пуск нажата (после подключени  пациента к трубке);32- Start button pressed (after connecting the patient to the tube);

33- выдача кода коммутатора, подключающего усилитель;33- issuing the code of the switch connecting the amplifier;

34- Конец преобразовани  34- End Conversion

35- прием кода NI с АЦП и запись в  чейку ОЗУ;35- receiving the NI code from the ADC and writing to the RAM cell;

36- выбор параметра Kj;36- choice of the parameter Kj;

37- Переход на следующий участок аппроксимации ;37- Transition to the next approximation area;

38- подсоединение к компаратору через коммутатор следующего потенциометра , включение клапана, установка триггера38- connection to the comparator via the switch of the next potentiometer, turning on the valve, setting the trigger

в Г;in g;

39- задержка на врем  установлени  нового значени , восстановление;39 - delay at the time of establishing a new value, recovery;

40- вычисление Ni-K) ;40- Ni calculation (K);

41- запоминание в ОЗУ;41- storing in the RAM;

42- вывод на регистрирующий при- бор;42 output to the registering device;

43- Режим линеаризации ;43- Linearization mode;

44- Кнопка Стоп нажата ;44- Stop button pressed;

45- конец измерени .45- end of measurement.

Плюс обозначает Да, минус - Нет. Plus means Yes, minus - No.

На графике зависимости выходного напр жени  усилител  от входного напр жени  (фиг. За) показаны скачки выходного напр жени  в узлах аппроксимации из-за подачи нового уровн  смещени .The graph of the output voltage of the amplifier versus the input voltage (Fig. 3a) shows the output voltage spikes at the approximation nodes due to the supply of a new level of bias.

Ма графике зависимости вычисленных значений от входного напр жени  (фиг. 36) показана коррекци  нелинейности тракта за счет аппроксимации кусочно-линейной фракцией. Штрихпунктиром показаны уча- стки функции с разрывом, если бы не подавалс  на каждом участке новый уровень смещени  на усилитель.The plot of the calculated values as a function of the input voltage (Fig. 36) shows the correction of the path nonlinearity due to the approximation by a piecewise linear fraction. The dash-dotted lines show the parts of the function with a discontinuity, if no new level of bias was applied to the amplifier at each site.

Устройство дл  измерени  объемной скорости внешнего дыхани  может рабо- тать в двух режимах; режиме линеаризации выходной характеристики преобразовател  расхода по заданным коэффициентами коррекции и режиме определени  новой функции коррекции (коэффициентов коррекции) взамен предшествующей.A device for measuring the volumetric respiration rate can operate in two modes; the linearization mode of the output characteristic of the flow converter according to the specified correction factors and the mode of determining the new correction function (correction factors) instead of the previous one.

В режиме линеаризации выходной характеристики устройство работает следующим образом.,In the linearization mode, the output characteristics of the device works as follows.,

В начале работы, перед измерением, по нажатию кнопки Сброс, а затем кнопки пульта управлени  в  чейках оперативной пам ти вычислител  7 запоминаютс  коды, соответствующие напр жени м, выставленным на потенциометрах блока 14 потенцио- метров. Так, сначала к аналого-цифровому преобразователю 6 через коммутатор 5 подсоедин етс  потенциометр 15 блока 14 и полученный код RI запоминаетс  в  чейке оперативней пам ти.At the beginning of the work, before the measurement, by pressing the Reset button, and then the buttons of the control panel, in the RAM cells of the calculator 7, codes corresponding to the voltages set on the potentiometers of the potentiometer block 14 are memorized. Thus, first, potentiometer 15 of unit 14 is connected to analog-to-digital converter 6 via switch 5 and the resulting RI code is stored in the memory cell.

Затем последовательно к аналого-цифровому преобразователю 6 подсоедин ютс  потенциометры 15, 17 и в  чейках запоминаютс  коды R2. R3... Км.где I - количество интервалов кусочно-линейной функции .Then, potentiometers 15, 17 are connected in series to analog-to-digital converter 6, and codes R2 are stored in the cells. R3 ... Km. Where I is the number of intervals of a piecewise linear function.

Таким образом, количество потенцио- метров блока 14 зависит от выбранного числа интервалов кусочно-линейной функции и на единицу больше этого числа.Thus, the number of potentiometers of block 14 depends on the chosen number of intervals of the piecewise linear function and is one more than this number.

Коэффициенты коррекции определ ютс  путем делени  кодов Ra... RM на RL Так, коэффициент первого участка характеристик определ етс  как Ki R2/R1, а последR| + 1 него Kj Ж -р- .Correction factors are determined by dividing the codes Ra ... RM by RL. Thus, the coefficient of the first part of the characteristics is defined as Ki R2 / R1, and the sequence R | + 1 him Kj W -r-.

При линейной характеристике преобразовател  RI R2 .. Р| тивсеК1 Ki равны единице.With the linear characteristic of the converter RI R2 .. P | tivseK1 Ki are equal to one.

Полученные частные от делени  запоминаютс  в  чейках блока 7 и служат в даль- нейшем дл  коррекции результатов измерений.The obtained quotients from the division are stored in the cells of block 7 and further serve to correct the measurement results.

После вычислени  и запоминани  коэффициентов коррекции производитс  собственно измерение и линеаризаци  величин объемной скорости. Эта программа начинает работать по нажагию кнопки Пуск.After calculating and storing the correction factors, the actual measurement and linearization of the volumetric velocity values are performed. This program starts by pressing the Start button.

При прохождении потока воздуха V через преобразователь 1 на его выходе возникает разность давлений Д Р Эта разность давлений поступает через клана i 2 на вход электроманометра 3, на выходе его по вл етс  разность потенциалов Д, котора  усиливаетс  усилителем 4.When air flow V passes through converter 1, a pressure difference arises at its outlet. This pressure difference flows through clan i 2 to the inlet of electromanometer 3, and a potential difference D appears at its output, which is amplified by amplifier 4.

Выходное напр жение с усилител  i поступает через коммутатор 5 на вход аналого-цифрового преобразовател  бив виде кода NI запоминаетс  в оперативной пам ти вычислител  7.The output voltage from the amplifier i is fed through the switch 5 to the input of the analog-digital converter in the form of an NI code stored in the RAM of the calculator 7.

Пуск АЦП осуществл етс  импульсами программного таймера. Пер иод этих импульсов определ ет интервал дискретизации сигнала и составл ет, например, 10 мс.The ADC is triggered by a program timer pulse. The period of these pulses determines the sampling interval of the signal and is, for example, 10 ms.

Далее текущий код NI поступает в центральный процессор вычислител  7. По его величине определ етс , на каком участке кусочно-линейной функции лежит этот отсчет .Further, the current NI code enters the central processor of the calculator 7. From its value it is determined on which segment of the piecewise linear function this count lies.

Из  чеек оперативной пам ти выбираетс  значение коэффициента коррекции, соответствующее данному участку. Если текущее значение переходит на следующий участок кусочно-линейной функции по сравнению с предыдущими значени ми, то на усилитель 4 подаетс  новый уровень смещени . Программируемый вычислитель 7 подает на коммутатор5 код, который подключает потенциометр данного участка функции к компаратору 9 и отключает пневматический клапан 2. На триггер 12 подаетс  сигнал с программируемого вычислител  7, который устанавливает триггер 12 в состо ние 1. Сигнал с триггера 12 запускает регистр 10 на запись кода в регистр. С приходом каждого импульса с генератора 11 в регистр последовательно записываетс  код состо ни  компаратора 9. Первый импульс записывает в старший разр д регистра 10 состо ние компаратора 9, сравнивающего напр жение на выходе усилител  4 при перекрытом потоке воздуха и напр жение, поступающее с потенциометра данного участка. Первый же импульс сбрасывает триггер в состо ние О Код с регистра поступает на ЦАП 13, и выходное напр жение с ЦАП поступает на вход смещени  усилител  4. Следующий импульс с генератора 11 записывает в следующий разр д регистра 10 состо ние компаратора, определ емое уточненным значением смещени  усилител  4 и потенциометром. Каждый последующий импульс с генератора 11 приближает величину кода в регистре 10 к соответствующему напр жению на потенциометре .The value of the correction coefficient corresponding to the given segment is selected from the memory cells. If the current value goes to the next piece of the piecewise linear function as compared to the previous values, then the amplifier 4 is supplied with a new level of displacement. The programmable calculator 7 supplies the switch 5 with a code that connects the potentiometer of this section of the function to the comparator 9 and turns off the pneumatic valve 2. The trigger 12 is given a signal from the programmable calculator 7, which sets the trigger 12 to state 1. The signal from trigger 12 starts the register 10 on write code to register. With the arrival of each pulse from the generator 11, the state of the comparator 9 is sequentially recorded in the register. The first pulse records the state of the comparator 9 comparing the voltage at the output of the amplifier 4 with the air flow shut off and the voltage coming from the potentiometer plot. The first pulse resets the trigger to the state About. The code from the register goes to the DAC 13, and the output voltage from the DAC enters the bias input of the amplifier 4. The next pulse from the generator 11 records the comparator status determined by the updated value bias amplifier 4 and potentiometer. Each subsequent pulse from generator 11 approximates the value of the code in register 10 to the corresponding voltage on the potentiometer.

Всего дл-  полной запись кода в регистр 10 с генератора 11 поступает количество импульсов, соответствующее отр дности регистра, например 12. Этот vo/i, преи фа зующийс  ЦАП 13 в напр жение счечг ни  будет хранитьс  в регистре 1C до по плепич следующего импульса на вы-од 1 трип ору 12In total, the total number of pulses corresponding to the register distance, for example, 12, goes to register 10 from the generator 11. For example, this vo / i, the pre-sent DAC 13, will not be stored in register 1C until the next pulse is received. you-od 1 trip shout 12

Затем программируемый рычислитель 7 включает клапан 2 и восстанавливав на коммутаторе 5 код. который подсоедин ет усилитель 4 к АЦП 6 Затем прои.и мдитс  вычисление скорректированного значени  по формуле (1).Then, the programmable digitizer 7 turns on valve 2 and restores the code on switch 5. which connects amplifier 4 to the A / D converter 6. Then calculate and correct the calculation of the corrected value using formula (1).

Вычисленный результат N i отправл етс  в оперативную пам ть и затем выдаетс  на регистратор 8. На экран монитора выводитс  крива  зависимости скорости потока от времени.The calculated result N i is sent to the on-line memory and then output to the recorder 8. The curve of the flow rate versus time is displayed on the monitor screen.

Так же, как и при определении коэффициентов коррекции, описанные выше операции по измерению и линеаризации оОьемнси скорости осуществл ютс  по командам, которые считаютс  с ПЗУ и преобразуютс  р уг рэв- л ющие сигналы в центральном процессоре вычислител  7.In the same way as in determining the correction factors, the above-described operations for measuring and linearizing the speed are performed by commands that are read from the ROM and are converted by u-leveling signals in the central processor of the calculator 7.

В режиме определени  новой функции коррекции взамен предшествующей устройство работает следующим образом.In the mode of determining the new correction function instead of the previous one, the device works as follows.

На преобразователь 1 расхода подаетс  посто нный поток воздуха с эталонного генератора потока. Далее выполн етс  почти та же программа, что и при измерении, котора  вызываетс  по нажатию кнопки 2м. Определ ютс  коэффициенты коррекции, регистрируетс  величина потока, производитс  коррекци  линейности по формуле (1) и результат измерений выводитс  на регистратор 8. Эти операции провод тс  периодически, например каждые 1-2 с.The flow converter 1 is supplied with a constant air flow from the reference flow generator. Then, almost the same program is executed as in the measurement, which is triggered by pressing the 2 m button. Correction factors are determined, the flow rate is recorded, linearity is corrected by the formula (1) and the measurement result is output to the recorder 8. These operations are carried out periodically, for example, every 1-2 seconds.

Если заданный с эталонного генератораIf given from the reference generator

поток находитс  в диапазоне первого участка кусочно-линейной функции и на регистра- торе 8 отображаетс  величина, не соответствующа  этому потоку, то оператор , враща  потенциометр 14, измен ет кодthe flow is in the range of the first section of the piecewise linear function and the value not corresponding to this flow is displayed on the recorder 8, the operator, by turning the potentiometer 14, changes the code

На и коэффициент коррекции первого участка KL При этом мен етс  наклон первого участка характеристики, а значит, и регистрируема  величина. Измен   поток с эталонного генератора соответственно в диапазонеThe correction coefficient of the first section KL is also changed. At the same time, the slope of the first section of the characteristic changes, and hence the recorded value. Change the flow from the reference generator, respectively, in the range

последующих участков характеристики и враща  соответствующие потенциометры, можно мен ть коэффициенты коррекции на этих участках.the subsequent sections of the characteristic and rotating the corresponding potentiometers, it is possible to change the correction factors on these sections.

Следовательно, провод  периодическис калибровки, можно измен ть, в случае необходимости, характеристику аппроксимирующей функции.Consequently, the wire is periodically calibrated, it is possible to change, if necessary, the characteristic of the approximating function.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройств , дл  измерени  обьемной скорости внешнего дыхани , содержащее последовательно соединенные прг бразо- в тель расхода воздуха в переп ддлвлени .A device for measuring the volumetric rate of external respiration, containing series-connected air flow in the longitudinal section. т/ектроманом- тр, усилитель, аналою цифрою и преобразователь, программируемый вычислитель и регистратор, входы которого подключены к первым выходам вычислител ,   второй выход вычислител  соединен сt / electromanager, amplifier, analogue digital and converter, programmable transmitter and recorder, the inputs of which are connected to the first outputs of the calculator, the second output of the calculator is connected to управл ющим входом аналого-цифрового преобразовател , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  обьемной скорости путем коррекции нелинейности преобразовател , в него введены блок потенциометроп . коммутатор, пневматический клапан , генератор, регистр, цифро-аналоговый преобразователь, триггер и компаратор, причем выходы потенциометров и усилител  соединены через коммутатор с входомA control input of an analog-digital converter, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy of the volumetric speed by correcting the non-linearity of the converter, a potentiometer unit is inserted into it. a switch, a pneumatic valve, a generator, a register, a digital-to-analog converter, a trigger and a comparator, the outputs of the potentiometers and the amplifier are connected via a switch to the input аналого-цифрового преобразовател  и первым вводом компаратора, второй вход которого подключен к выходу усилител , а выход - к информационному входу регистра, третьи выходы программируемого вычислител  подсоединены к управл ющим входам коммутатора, четвертый выхог. - к установочному входу триггера, а п тый ьыход - к управл ющему входу клапана, который включен между преобразователем расхода и электроманометром , выход генератора подключен наthe analog-digital converter and the first input of the comparator, the second input of which is connected to the amplifier output, and the output to the information input of the register, the third outputs of the programmable calculator are connected to the control inputs of the switch, the fourth output. - to the installation input of the trigger, and the fifth output to the control input of the valve, which is connected between the flow converter and the electromanometer, the generator output is connected to синхровходы триггера регистра, информа- рым входом усилител , а выход триггера ционные выходы которого соединены через подсоединен к разрешающему входу реги- цифроаналоговый преобразователь с вто- стра.the synchronous inputs of the trigger register, the information input of the amplifier, and the output of the trigger outputs of which are connected via a digital-to-analog converter with the second connected to the enable input. иг II I зеze 4J4J AwrAwr XX UbUb Фиг.ЗFig.Z
SU894634156A 1989-01-09 1989-01-09 Device for measuring volume rate of external respiration SU1623611A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894634156A SU1623611A1 (en) 1989-01-09 1989-01-09 Device for measuring volume rate of external respiration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894634156A SU1623611A1 (en) 1989-01-09 1989-01-09 Device for measuring volume rate of external respiration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1623611A1 true SU1623611A1 (en) 1991-01-30

Family

ID=21421317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894634156A SU1623611A1 (en) 1989-01-09 1989-01-09 Device for measuring volume rate of external respiration

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1623611A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114271809A (en) * 2021-12-08 2022-04-05 知心健(南京)科技有限公司 Manual calibration method and system for human body respiratory flow test

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Автоматизированный микропроцессорный прибор дл исследовани функций внешнего дыхани . -Медицинска техника, 1987. №2, с. 18-21. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114271809A (en) * 2021-12-08 2022-04-05 知心健(南京)科技有限公司 Manual calibration method and system for human body respiratory flow test

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3939459A (en) Digital signal linearizer
US4051712A (en) Pressure transducer auto reference
GB2045441A (en) Testing performance of spraying nozzle
JPS61112971A (en) Impedance measurement method measuring impedance, particularly, low capacity, by using one or more of reference
GB2064780A (en) Apparatus for measuring the efficiency of combustion appliances
US4050309A (en) Method and apparatus for measuring temperature
SU1623611A1 (en) Device for measuring volume rate of external respiration
US4794320A (en) Multi-frequency capacitance sensor
US4901078A (en) Variable duty cycle window detecting analog to digital converter
US4484177A (en) Analog-to-digital converter apparatus for condition responsive transducer
US4045658A (en) Digitized linearizing correction apparatus with frequency modulation
AU606110B2 (en) Flow responsive transmitter and indicator
CN109708669B (en) Accelerometer signal processing system and method
US2990541A (en) Monitoring equipment
GB2120481A (en) Improvements in or relating to analogue to digital converters
CA1146276A (en) Analog-to-digital converter apparatus for condition responsive transducer
SU762167A1 (en) A-d converter
JPS6054527A (en) A/d converting device
SU646205A1 (en) Digital temperature meter
SU1190509A2 (en) Frequency-to-voltage converter
SU529447A1 (en) Device for automatic precision dosing of multicomponent mixtures
SU1654657A1 (en) Device for measurement errors correction
SU993045A1 (en) Digital temperature calorimeter
GB1602385A (en) Self-calibrating processing unit
SU1218333A1 (en) Stroboscopic digital meter with automatic correction of converter non-linearity