專利名稱：流速采集方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種流速采集方法和裝置，更具體地，涉及一種用于呼吸機的流速采
集方法和裝置。
背景技術：
在諸如呼吸機、麻醉機的器材中，通常具有電子的流量采集系統(tǒng)，用于對器材中氣 體的流速流量進行實時監(jiān)控。 目前常見的電子流量采集系統(tǒng)一般是直接將流量傳感器的電壓信號進行電壓轉 換，如符合現(xiàn)場的ADC輸入條件，則直接輸入進行ADC轉換。對轉換后的數(shù)字量，直接以程 序查表或者曲線擬合的單一方式進行計算，從而得到流速值。在這種傳統(tǒng)方法的處理過程 中，由于采集系統(tǒng)抗干擾能力差，現(xiàn)場的其它無用信號對采集系統(tǒng)形成干擾，造成系統(tǒng)無法 最大限度地對有用的電壓信號進行精確采集，故降低了系統(tǒng)采集的精度。同時，由于算法單 一，經常會出現(xiàn)不是需要的基礎數(shù)據太多，就是曲線擬合的計算量太大的情況，造成了采集 系統(tǒng)響應的速度較慢。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種抗干擾能力強的流速采集方法和裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了 一種流速采集方法，包括以下步驟步驟
一，獲取N個AD轉換信號；步驟二，對N個AD轉換信號進行二次濾波，以獲取一個二次濾波
信號；以及步驟三，對二次濾波信號進行處理，以獲取當前流速，并返回步驟一。其中，所述
步驟一包括a.感測流速信號并將其轉換為電平信號，b.對電平信號進行一次濾波，以獲
取一次濾波信號，以及c.對一次濾波信號進行AD轉換，以獲取AD轉換信號。 其中，步驟二包括確定N個AD轉換信號中的最大值MAX ;確定N個AD轉換信號
中的最小值MIN ;對N個AD轉換信號進行累加得到SUM ;以及求得N個AD轉換信號的平均
值(SUM-MAX-MIN+4)/(N_2)。 此外，步驟三包括將二次濾波信號與預定信號相比較；以及當二次濾波信號小 于預定信號時，通過查詢二次濾波信號與當前流速的關系表來計算當前流速；而當二次濾 波信號大于預定信號時，按照二次濾波信號與當前流速之間的函數(shù)關系根據二次濾波信號 來計算當前流速。 其中，所述一次濾波是低通濾波。 本發(fā)明另 一方面提供了 一種流速采集裝置，包括流速傳感裝置，用于感測流速信 號并將其轉換為電平信號；一次濾波裝置，對電平信號進行一次濾波，以獲取一次濾波信 號；以及處理裝置，對一次濾波信號進行處理。處理裝置包括AD轉換模塊，用于對一次濾 波信號進行AD轉換，以獲取AD轉換信號；二次濾波模塊，用于對N個AD轉換信號進行二次 濾波處理，以獲取一個二次濾波信號；以及流速運算模塊，對二次濾波信號進行運算，以獲 取當前流速。
其中，所述流速運算模塊包括比較模塊，將二次濾波信號與預定信號相比較；第 一處理模塊，當二次濾波信號小于預定信號時，通過查詢二次濾波信號與當前流速的關系 表來計算當前流速；以及第二處理模塊，當二次濾波信號大于預定信號時，按照二次濾波信
號與當前流速之間的函數(shù)關系根據二次濾波信號來計算當前流速。
其中，所述一次濾波裝置是低通濾波器。 本發(fā)明從硬件電路和軟件方面實現(xiàn)了對流速采集系統(tǒng)中電信號的濾波處理，為吸 氣潮氣量的精確獲取提供可靠的保障，減小了外界干擾、溫漂、零漂的干擾，從而使檢測更 為可靠。此外，由于對算法進行了優(yōu)化，流速采集系統(tǒng)的響應速度也得到了提高。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)
明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限定。在附圖中 圖1是根據本發(fā)明實施例的流速采集裝置的框圖； 圖2是根據本發(fā)明實施例的二次濾波處理的流程圖； 圖3是根據本發(fā)明實施例的流速采集方法的流程圖； 圖4是根據本發(fā)明實施例的內存中AD值與流速值的關系表；以及 圖5是根據本發(fā)明實施例的進行曲線擬合的示意圖。
具體實施例方式
本技術方案是，由于經常出現(xiàn)現(xiàn)場采集的信號被干擾的情況，在硬件上首先利用 濾波電路，對流量傳感器輸出的電壓信號進行濾波降噪處理，經過處理后的模擬量信號經 過MCU的ADC進行模-數(shù)轉換，轉換后的數(shù)字信號再次在MCU內部進行軟件上的濾波計算， 實現(xiàn)二次濾波處理，從而得到較為精確的信號量。由于壓差式傳感器的特性及氣體流經氣 路本身的特性，決定了最終輸出的流速值與經過ADC轉化后的數(shù)字量之間的關系是非線性 的。對此，本方案采取分區(qū)間的方式進行處理對于小流速區(qū)間，采用程序查表的方式進行 計算，克服了復雜曲線擬合運算量大的不足。對于大流速區(qū)間，采用二次曲線擬合的方式進 行計算，避免了程序查表需要大量基礎數(shù)據的不足。
下面參考附圖，詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。 圖1是根據本發(fā)明實施例的用于流速采集系統(tǒng)的裝置的框圖。本發(fā)明共涉及三個 部分，分別是流量傳感器(A)、濾波電路(B)和單片機MCU(C)。 流量傳感器(A)將流速信號流速V(l)轉化為0 5V的電壓信號(2)。為了濾除 硬件系統(tǒng)中的其它信號對電壓信號(2)的干擾，該電壓信號經過濾波電路(B)進行濾波處 理，然后轉變?yōu)槟M信號(3)。其中，濾波電路(B)可以是低通濾波器。在本例中，單片機 MCU(C)包含了 AD轉換的功能，模擬信號(3)直接接入MCU的ADC采集通道，進行AD轉換 后，由模擬量變?yōu)閿?shù)字量。 采集得到的數(shù)字量在單片機MCU(C)中的軟件處理過程如圖2所示。首先，進程(4) 讀取當前通道的AD值，經過循環(huán)的比較計算，由進程(5)、進程(6)和進程(7)求得當前隊 列的最大值、最小值和當前隊列全部數(shù)據的累加值，當讀取數(shù)據個數(shù)超過隊列設定個數(shù)時， 進程(8)進行計算，求得本段時間內的一個較為精確的AD值。
對得到的AD值進行處理的軟件流程圖如圖3所示。由進程(9)對取得的AD值進 行判斷，確定其所處的流速范圍。如判斷當前AD值處于小流速區(qū)，則進程(10)開始查表計 算，找出與輸入的AD值對應的流速值。其中，內存中的AD值與流速值的映射關系是通過實 驗得到的，如圖4所示。如判斷當前AD值處于大流速區(qū)，則進程(11)開始根據公式Y二 aX2+bX+c進行計算，得到當前的實際流速值Y。其中，X為輸入的AD值，a， b， c為根據圖5 所示方式進行曲線擬合后得到的函數(shù)系數(shù)。在圖5中，我們可以看到，通過曲線擬合計算得 到了該曲線的函數(shù)關系為Y = -0.013X2+5. 7X+65。已知X，就可求得Y值。我們可以看到， 為了簡化運算的程序，圖5中的橫軸AD值是由真實AD值減去602而得到的，SP，圖5中橫 軸的0值實際上是0+602，橫軸上的其他點依此類推。其中，602是圖4中存儲于內存中的 最大AD值。 綜上所述，本發(fā)明的精確性和可靠性都容易保證。通過對信號進行了硬件和軟件 上的濾波，從而大大提高了流速測量的精度，實現(xiàn)了精確而快速的測量，為醫(yī)生臨床應用精 確地提供診斷的依據。 以上所述僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人 員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的權利要求范圍之內。
權利要求
一種流速采集方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，獲取N個AD轉換信號，所述步驟一包括a.感測流速信號并將其轉換為電平信號，b.對所述電平信號進行一次濾波，以獲取一次濾波信號，以及c.對所述一次濾波信號進行AD轉換，以獲取AD轉換信號；步驟二，對所述N個AD轉換信號進行二次濾波，以獲取一個二次濾波信號；以及步驟三，對所述二次濾波信號進行處理，以獲取當前流速，并返回步驟一。
2. 根據權利要求1所述的流速采集方法，其特征在于，步驟二包括確定所述N個AD轉換信號中的最大值MAX ;確定所述N個AD轉換信號中的最小值MIN ;對所述N個AD轉換信號進行累加得到SUM ;以及求得所述N個AD轉換信號的平均值(SUM-MAX-MIN+4) / (N_2)。
3. 根據權利要求1所述的流速采集方法，其特征在于，步驟三包括 將所述二次濾波信號與預定信號相比較；以及當所述二次濾波信號小于所述預定信號時，通過查詢所述二次濾波信號與當前流速的 關系表來計算當前流速；而當所述二次濾波信號大于所述預定信號時，按照所述二次濾波 信號與當前流速之間的函數(shù)關系根據所述二次濾波信號來計算當前流速。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的流速采集方法，其特征在于，所述一次濾波是低 通濾波。
5. 根據權利要求3所述的流速采集方法，其特征在于，所述關系表是通過實驗測量對 應于每個離散的二次濾波信號的當前流速而獲取的。
6. 根據權利要求3所述的流速采集方法，其特征在于，通過進行實驗來獲取代表所述 二次濾波信號與當前流速之間的關系的離散曲線，并對該曲線進行曲線擬合，以獲取所述 函數(shù)關系。
7. —種流速采集裝置，其特征在于，包括 流速傳感裝置，用于感測流速信號并將其轉換為電平信號； 一次濾波裝置，對所述電平信號進行一次濾波，以獲取一次濾波信號；以及 處理裝置，對所述一次濾波信號進行處理，所述處理裝置包括AD轉換模塊，用于對所述一次濾波信號進行AD轉換，以獲取AD轉換信號； 二次濾波模塊，用于對N個AD轉換信號進行二次濾波處理，以獲取一個二次濾波信號；以及流速運算模塊，對所述二次濾波信號進行運算，以獲取當前流速。
8. 根據權利要求7所述的流速采集裝置，其特征在于，所述流速運算模塊包括 比較模塊，將所述二次濾波信號與預定信號相比較；第一處理模塊，當所述二次濾波信號小于所述預定信號時，通過查詢所述二次濾波信 號與當前流速的關系表來計算當前流速；以及第二處理模塊，當所述二次濾波信號大于所述預定信號時，按照所述二次濾波信號與 當前流速之間的函數(shù)關系根據所述二次濾波信號來計算當前流速。
9. 根據權利要求7所述的流速采集裝置，其特征在于，所述一次濾波裝置是低通濾波器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種流速采集方法，包括以下步驟步驟一，獲取N個AD轉換信號；步驟二，對N個AD轉換信號進行二次濾波，以獲取一個二次濾波信號；以及步驟三，對二次濾波信號進行處理，以獲取當前流速，并返回步驟一。其中，所述步驟一包括a.感測流速信號并將其轉換為電平信號，b.對電平信號進行一次濾波，以獲取一次濾波信號，以及c.對一次濾波信號進行AD轉換，以獲取AD轉換信號。
文檔編號A61M16/00GK101757709SQ20081023933
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權日2008年12月10日
發(fā)明者劉建軍, 董佩 申請人:北京誼安醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司