[發明專利]一種呼吸功能增強測定儀

在審

• 申請號: 201710845599.2
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107595288A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 華克勝
• 申請（專利權）人: 華克勝
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08;A61B5/087;A61B5/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙)11435
• 代理人: 崔靜

1.一種呼吸功能增強測定儀，其特征在于，所述呼吸功能增強測定儀設置有：

呼吸測定儀本體；

出氣閥和吸氣閥套接在所述呼吸測定儀本體上端開孔處；所述出氣閥和吸氣閥內均鑲嵌有檔位調節閥；所述出氣閥和吸氣閥外部均鑲嵌有自動控制結構；所述自動控制結構通過連桿連接檔位調節閥；所述自動控制結構通過無線或有線連接呼吸測定儀本體；

呼吸管膠接在所述呼吸測定儀本體右端；

顯示屏嵌接在所述呼吸測定儀本體外側；

軟管一端套接呼吸管，另一端套接吹嘴；

所述呼吸測定儀本體內安裝有電源，開關嵌裝在呼吸測定儀本體右側；

所述顯示屏和開關通過導線連接呼吸測定儀本體內電源；

所述出氣閥和吸氣閥內均鑲嵌有氣體流量測定模塊、氣體壓力測量模塊；所述氣體流量測定模塊、氣體壓力測量模塊均通過無線連接呼吸測定儀本體；

所述呼吸測定儀本體內嵌有數據采集模塊、第一比較器、第二比較器以及單片機；

所述數據采集模塊與第一比較器有線連接，第一比較器和第二比較器有線相連；所述第一比較器和第二比較器的輸出端均與所述單片機有線相連；

所述數據采集模塊通過無線分別與氣體流量測定模塊、氣體壓力測量模塊連接；

所述氣體流量測定模塊的數字調制信號x(t)的分數低階模糊函數表示為：

χ(τ,f)=∫-∞∞[x(t+τ/2)]<a>[x*(t-τ/2)]<b>e-j2πftdt;]]>

其中，τ為時延偏移，f為多普勒頻移，0＜a,b＜α/2，x^*(t)表示x(t)的共軛，當x(t)為實信號時，x(t)^＜p＞＝|x(t)|^＜p＞sgn(x(t))；當x(t)為復信號時，[x(t)]^＜p＞＝|x(t)|^p-1x^*(t)；

所述氣體壓力測量模塊的根據氣體壓力測量模塊內置的壓力測量組件發射的光譜得到氣體壓力參數，光譜發射率在所選定的波長處與壓力有近似相同的線性關系，即：

ε_i2＝ε_i1[1+k(T₂-T₁)]；

式中，ε_i1是波長為λ_i，壓力為T₁時的光譜發射率；ε_i2是波長為λ_i，壓力為T₂時的光譜發射率；T₁、T₂分別為兩個不同時刻的壓力；k為系數；

V_i1為第一個壓力T₁下的第i個通道的輸出信號，V_i2為第一個壓力T₂下的第i個通道的輸出信號，T₁壓力下的發射率ε_i1∈(0,1)，通過隨機選取一組ε_i1，由下式計算在參數ε_i1下實際得到的T_i1：

Ti1=11T′+λic2lnϵi1Vi′Vi2;]]>

設k∈(-η,η)，通過隨機選取一個k，在第二個壓力T₂下的發射率ε_i2的表達式為：

ϵi2=ϵi1[1+k(Ti2-Ti1)];]]>

由下式計算在參數ε_i1下實際得到的T_i2：

Ti2=11T′+λic2lnϵi1[1+k(Ti2-Ti1)]Vi′Vi2;]]>

所述數據采集模塊對氣體流量測定模塊、氣體壓力測量模塊測量的數據進行處理，處理方法包括：

采集到N個樣本用作訓練集X，采用下式求出樣本平均值m：

m=1NΣi=1Nxi]]>

其中，x_i∈樣本訓練集X＝(x₁，x₂，…，x_N)；

求出散布矩陣S：

S=Σi=1N(xi-m)(xi-m)t;]]>

求出散布矩陣的特征值λi和對應的特征向量ei，其中，ei便是主分量，將特征值從大到小依次排列λ1，λ2，…；

取出p個值，λ1，λ2，…，λp確定出流量范圍或壓力范圍E＝(e1，e2，…，eP)，在此范圍上，訓練樣本X中，每個元素投影到該范圍的點由下式得到：

x'i＝Etxi，t＝1，2，…，N；

由上式得到的是將原向量經過PCA降維后的p維向量；

所述單片機包括：

時序控制模塊，由程序控制器獲取指令，根據所述指令產生指令執行周期，將所述指令執行周期向狀態信號模塊發送；

狀態信號模塊，接收所述時序控制模塊發送的指令執行周期，根據所述指令執行周期指示所述指令執行時所處的時鐘周期，所述指令執行周期包括至少兩個時鐘周期；

所述時序控制模塊根據所述狀態信號模塊指示的所述指令執行時所處的時鐘周期，在所述指令執行時所處的倒數第二個時鐘周期向所述程序存儲器發送讀取下一條指令的控制信號，以及在所述指令執行時所處的最后一個時鐘周期從所述程序控制器讀取下一條指令；

所述時序控制模塊根據所述指令產生時序控制信號，將所述時序控制信號向讀寫控制模塊和運算模塊發送；

所述讀寫控制模塊根據所述時序控制信號，從數據存儲器讀取數據或者向數據存儲器寫入數據；

所述運算模塊根據所述時序控制信號，對從數據存儲器讀取的數據進行處理；

所述時序控制模塊在所述下一條指令執行時所處的第一個時鐘周期產生時序控制信號，將所述時序控制信號向所述讀寫控制模塊和運算模塊發送；

中斷定時模塊，根據所述狀態信號模塊指示的所述指令執行時所處的時鐘周期，在所述指令執行時所處的最后一個時鐘周期進行中斷仲裁，當具有所響應的中斷時，在所述下一條指令執行時所處的倒數第二個時鐘周期，控制所述時序控制模塊暫停從所述程序控制器讀取指令；

所述第一比較器與第二比較器對數據采集模塊處理后的信號s(t)進行非線性變換，按如下公式進行：

f[s(t)]=s(t)*ln|s(t)||s(t)|=s(t)c(t);]]>

其中A表示信號的幅度，a(m)表示信號的碼元符號，p(t)表示成形函數，f_c表示信號的載波頻率，表示信號的相位，通過該非線性變換后得到：

f[s(t)]=s(t)ln|Aa(m)||Aa(m)|;]]>

所述自動控制結構通過無線或有線連接時序控制模塊，用于對檔位調節閥的自動控制。