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智能傳感器技術在呼吸監(jiān)視儀中的應用
當今在有智能傳感器技術為撿測頭的呼吸醫(yī)療監(jiān)視儀已經(jīng)聞世, 能以此對各種情感和呼吸之間的聯(lián)系作大量的研究,并且用來真實紀錄一個人的呼吸狀況及其變化.1.呼吸醫(yī)療監(jiān)視儀與智能傳感器技術(見圖1所示).
1.1、 呼吸醫(yī)療監(jiān)視儀
用來監(jiān)視呼吸狀況,并能給出大致的呼吸深度。這個監(jiān)測儀監(jiān)測一些可以用來評價焦慮程度的重要參數(shù):呼吸頻率、呼吸的均勻程度以及呼氣和吸氣之間的間歇。平靜、積極的情緒通常會導致呼出長于吸入,二者的時間之比從一個方面揭示人的焦慮程度。相對較高水平的胸呼吸(相對于腹呼吸)也可說明焦慮程度。對于胸呼吸的觀察可增加監(jiān)視儀的可視信息。
1.2、 智能傳感器技術
圖1中的監(jiān)視儀采用硅壓阻式傳感器(PRT)檢測吸入與呼出時對應壓力的降低和增加。PRT的輸出被饋入一個MAX1450信號調(diào)理IC,用于對PRT的固有誤差進行校正,然后將經(jīng)過補償?shù)碾妷盒盘査腿?2位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。ADC輸出(數(shù)字化的壓力信號)接著進入一個PC接口,并被轉(zhuǎn)換為RS-232電平。最后信號被傳遞到PC,這樣就可以顯示出呼吸波形,并對以上所述參數(shù)進行分析。
2、PRT傳感器
2.1、PRT檢測原理
PRT一般配置為一個緊密的惠斯登電橋。當有壓力施加到PRT的敏感電橋時(見圖2a所示),對角橋臂的電阻值將發(fā)生相同方向、相同大小的改變。當一個對角橋臂上的兩個電阻值在壓力的作用下增加時,另外一個對角橋臂的電阻值降低,反之亦然。對于半敏感電橋PRT(見圖2b所示),則只有半邊橋臂的電阻值發(fā)生改革。不管是全橋還是半敏感電橋的PRT傳感器都具有高靈敏度(>10mv/v)、良好的線性和溫度穩(wěn)定性、無信號滯回等優(yōu)點,其測量范圍可上至破壞性極限。
2.2、PRT的應用
當今,由于新的IC技術已經(jīng)能夠精確校準傳PRT感器,所以將其應用范圍從中、低精度檢測擴展到高端領域之中。解決了以往PRT傳感器通常只能用在中、低精度檢測在高端產(chǎn)品非要采用昂貴的應變計等不足之處.
3、信號調(diào)理IC與現(xiàn)代和與簡化校正方案
由于PRT傳感器的誤差幅度范圍很寬,因而必須要用通過現(xiàn)現(xiàn)代與簡化補償法來校準。目前最新型的用來校準PRT傳感器誤差的信號調(diào)理IC有兩種,一是MAX1457,二是MAX1450。
3.1、現(xiàn)代和校正方案
MAX1457它帶有一個用于驅(qū)動傳感器的受控電流源和一個采樣傳感器橋路電壓的ADC,這個電壓是電流輸出電流和與溫度相關的橋路電阻的乘積。MAX1457內(nèi)含EEPROM等.通過為MAX1457設計的應用軟件計算出四種校正系數(shù):滿偏輸出(FSO),溫度(FSOTC),偏移(Offset), 溫度偏移(OffsetTC). 來修正誤差.
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