[發明專利]具有轉速自動控制功能的氣體測量裝置及氣體測量方法

有效

• 申請號: 200610021176.0
• 申請日: 2006-06-09
• 公開（公告）號: CN101086475A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: 張偉;周慧玲;武志剛
• 申請（專利權）人: 深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 深圳創友專利商標代理有限公司
• 代理人: 郭燕

【技術領域】

本發明涉及一種醫用氣體測量裝置，尤其涉及采用機械斬波對紅外光 進行調制的方式測量氣體濃度的氣體測量裝置及其測量方法。

【背景技術】

在醫療過程中會使用到氣體檢測設備測量病人呼出的二氧化碳的濃 度，為消除直接進行測量時環境溫度變化等因素對測量結果的影響，目前 的醫用氣體監測設備一般都采用對紅外光進行調制的方式進行測量，以提 高設備的抗干擾能力。紅外光的調制方法可以采用電調制或機械調制。機 械調制由于實現可靠，對光源的要求低而得到較廣泛的應用。機械調制通 常就是采用機械斬波的方法，機械斬波是通過一個由電機帶動旋轉的帶通 光孔的圓盤來實現，紅外光交替的通過圓孔后，由直流光變成交流光，可 以提高設備的抗干擾能力，消除溫漂、背景光等直流噪聲對測量結果的影 響。具有一定頻率的光信號通過監測氣室，到達探測器，轉換成電信號。 到達探測器的光強度與監測氣室的氣體的濃度有關，根據電信號可計算出 氣體的濃度。如美國專利4,998,018和中國專利01273024.6中均采用電機 驅動的調制盤對光源進行調制。由相應的驅動電路供給電機一定的驅動電 壓(或電流)，使電機以一定的頻率旋轉。但在現有技術中，并沒有對電機 的轉速進行監測和控制。而由于電機性能、調制盤質量等因素的影響，同 樣的驅動電壓下，不同的電機轉速并不完全相同，同時外界的干擾也可能 影響電機的轉速。電機轉速的變化會導致調制光的頻率發生變化，使傳感 器監測到的信號強度發生變化，影響氣體監測裝置的測量精度。

【發明內容】

本發明的主要目的就是為了解決上述問題，提供一種具有轉速自動控 制的氣體測量裝置，在電機的轉速發生變化時對電機的轉速進行控制，使 電機的轉速穩定在設定的轉速上，從而保證氣體測量裝置測量的準確性。

本發明的次一目的是提供一種具有轉速自動控制的氣體測量裝置，在 電機的轉速發生較大偏移時，對測量結果進行修正，從而保證測量結果的 準確性。

本發明的又一目的是提供一種氣體測量方法，在電機的轉速發生變化 時對電機的轉速進行控制，使電機的轉速穩定在設定的轉速上，從而保證 氣體測量裝置的測量精度。

本發明的再一目的是提供一種氣體測量方法，在電機的轉速發生較大 偏移時，對測量結果進行修正，從而保證測量結果的準確性。

為實現上述目的，本發明提出了一種具有轉速自動控制功能的氣體測 量裝置，包括：光源，用于至少發射紅外光；測量氣室，用于容納被測量 的氣體，位于紅外光的光路上并被紅外光穿過；濾光片，位于紅外光的光 路上，用于透過一定波長的紅外光；傳感器，位于紅外光的光路上，用于 接收穿過測量氣室和濾光片的紅外光，并將接收的紅外光轉換為相應的電 信號輸出；斬波片，位于光源和傳感器之間的紅外光的光路上，用于遮擋 紅外光，其上開有通孔，所述通孔在斬波片轉動時可隨斬波片轉動到紅外 光的光路上并使紅外光通過；電機，用于驅動斬波片轉動；處理單元，用 于接收傳感器輸出的電信號，計算被測氣體的濃度；驅動信號生成單元， 用于生成驅動電機以設定轉速轉動的、占空比可調的PWM波；脈沖信號生 成單元，用于生成頻率與電機轉速或斬波片轉速成正比的脈沖信號；驅動 電壓控制模塊，用于根據脈沖信號的頻率輸出控制信號至驅動信號生成單 元，所述驅動信號生成單元根據控制信號調節PWM波。

其中，所述驅動電壓控制模塊優選包括第一計數器和比較單元，所述 第一計數器用于計算第一設定時間內的脈沖信號的數量并輸出到比較單 元，所述比較單元用于將脈沖信號的數量與設定的目標值進行比較，并根 據脈沖信號的數量與目標值之間的差值輸出相應的控制信號至驅動信號生 成單元。

還包括濾波電路、放大電路和用于驅動電機旋轉的電機驅動電路，所 述PWM波經過濾波、放大后輸入到電機驅動電路。

還進一步包括電機轉速監測單元、第二計數器、轉速判斷單元和修正 單元，所述電機轉速監測單元實時監測電機的轉速，并輸出到轉速判斷單 元，第二計數器用于在所述驅動信號生成單元根據控制信號開始調節PWM 波時開始計時，在超出第二設定時間后輸出溢出信號至轉速判斷單元，所 述轉速判斷單元在判斷電機轉速在第二設定時間后仍超出設定的轉速范圍 時，控制所述修正單元根據電機轉速對處理單元計算的被測氣體的濃度進 行修正。