一种用于供氧系统性能测试的呼吸模拟装置的制作方法

本发明属于航空个人防护领域，在氧气面罩氧气调节器设计过程中模拟人呼吸变化规律。

背景技术：

氧气供应是在无氧或低氧的条件下确保生命安全的重要手段，对氧气供应的研究在航空个人防护领域具有重要意义，随着航空技术的发展，飞行员所处的环境越来越恶劣，研发高精度高效率的供氧系统日益重要。

在供氧系统研发测试阶段，需要进行反复的调试，若采用自然人进行实验测试，不但测试不方便，而且在技术不成熟的阶段还会危及到生命安全，这给测试带来极大的障碍。

技术实现要素：

本发明是一种用于供氧系统性能测试的呼吸模拟装置，旨在为供氧系统的研究提供一个精准的面罩在呼吸作用时压强变化规律模型。替代人在测试实验中起的作用，为研发高精度的供氧系统提供保障。本发明通过控制电机有规律的旋转，带动活塞正弦规律运动来模拟肺部呼吸作用，该装置可通过触摸屏设置呼吸频率，通过调节光电开关的位置改变人呼吸潮气量，操作简单，测试方便直观，精度高。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于供氧系统性能测试的呼吸模拟装置，该装置包括：控制系统、动力模块、气缸结构和头模结构。

所述控制系统包括PLC控制电路，供电系统，LCD液晶显示屏，开/关按钮，

指示灯，固定架，铝纸板。

所述动力模块包括电机，电机驱动器。

所述气缸结构包括气缸，活塞引力杆，进出气孔，气缸底座，光电开关。

所述头模结构包括头部模型、塑料软管、氧气面罩。

所述气缸固定在气缸底座上，所述电机固定在气缸底座上并与气缸活塞连接，所述电机驱动器固定在固定架上与电机连接，所述LCD触摸显示屏、指示灯、开关按钮屏固定在铝纸板上，所述控制电路安装在铝纸板上，所述铝纸板固定在固定架上。

优选地：所述的LCD触摸屏用于设置并显示呼吸频率。

优选地：铝纸板上安装开始按钮、停止按钮，以及运行状态指示灯，该指示灯包括绿色运行指示灯、黄色故障指示灯、红色停止运行指示灯，红色指示灯表示停止状态，黄色指示灯表示故障警告，绿色指示灯表示系统处于运行状态。

优选地：气缸底座上固定有光电开关用于限制活塞的行程，可通过调节光电开关的位置改变人呼吸潮气量。

优选地：气缸顶部和底部有各有进出气孔用以进出气流，并通过塑料软管与头部模型相连，头部模型上固定有氧气面罩。

优选地：活塞在电机的作用下按正弦规律往返运动。

优选地：所述电机为伺服电机，控制精度更加准确。

本发明的有益效果是：本发明在氧气面罩氧气调节器设计中真实准确的模拟人呼吸变化规律，替代人在实验中的作用，简单直观，操作方便，在供氧系统设计过程中具有一定的应用价值。

附图说明

图1为模拟肺呼吸装置示意图。

图2为所述气缸的剖面图。

图3为流入模拟肺的气体流量测试结果。

图中：1、电机，2、光电开关，3、光电开关，4、活塞引力杆，5、气缸，6、进出气孔，7、进出气孔、，8、气缸底座，9、开始按钮，10、停止按钮，11、运行指示灯，12、故障指示灯，13、停止运行指示灯，14、LCD触摸显示屏，15、电机驱动器，16、固定架，17、铝纸板，18急停按钮，19氧气面罩，20头部模型，21塑料软管，22活塞。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加的明确，下面结合附图和实施例进一步详细说明如下：

见图1和附图2，气缸5固定在气缸底座8上，气缸的两端有气孔6和7用以进出气体，通过塑料软管21与头模20相连，氧气面罩19固定在头模20上，电机1固定在底座上并与活塞牵引杆4连接，光电开关2和3安装底座8上，并通过导线与电机驱动器15连接，铝纸板17固定在固定架16上，在铝纸板上安装有开始按钮9、停止按钮10、LCD触摸显示屏14、急停按钮18、运行指示灯11、故障指示灯12以及停止运行指示灯13。

作为本发明实施实例优选方案，通过LCD触摸显示屏14可以设置并显示呼吸频率；

作为本发明实施实例优选方案，纸板上安装开始按钮9、停止按钮10，以及运行状态指示灯，本发明中运行状态指示灯分为绿色、黄色、红色三种颜色，其中红色指示灯为停止运行指示灯13表示停止状态，黄色指示灯为故障指示灯12表示故障警告，绿色指示灯为运行指示灯11表示系统处于运行状态，实时观测系统运行状态；

作为本发明实施实例优选方案，气缸底座8上固定有光电开关2和3用于限制活塞22的行程，通过调节光电开关位置可以调节潮气量。

作为本发明实施实例优选方案，所用电机1为伺服电机，控制精度更加准确，活塞22在电机1的作用下按正弦规律往复运动，完成一个冲程排出(吸入)的气体量为1L即潮气量。

下面结合附图及具体实施实例对本发明的应用原理做进一步的介绍。

使用时先通过LCD触摸显示屏设置系统的呼吸频率，然后按下开始按钮9，电机1开始旋转，活塞22在电机1作用下开始按正弦规律往复运动，活塞引力杆4在光电开关2和3之间运行，此时绿色运行指示灯11亮，当到达另一端光电开关的位置时红色停止运行指示灯13亮，活塞返回，如此循环。

若要停止运行时按下急停按钮18，系统停止运行，然后按停止按钮10活塞22开始低速返回到初始位置即光电开关2的位置。

默认的潮气量为1L，若要改变潮气量可以按照要求改变光电开关3的位置。

图2所示为气缸结构的剖面图，活塞22在电机1的带动下做正弦规律运动，吸气时活塞22往回运动气体通过进出气孔7排出，呼气时气体通过进出气孔6排出。

图3为模拟装置的测试结果，将流量通过塑料软管21与进出气孔6连接，首先将呼吸频率设定为10次/min，测试的结果如图3-1所示，由图可知呼吸周期为6s，呼吸过程分为吸气过程和呼气过程，呼气和吸气分别为3s，呼气过程流量为明显的正弦规律变化，吸气时由于流量计为单向计数故为零；将呼吸频率设置为20次/min，由图3-2测试结果可知呼吸周期变为3s，呼气和吸气分别为1.5s,呼气过程流量为正弦规律。综上所述知此装置完全符合预期结果，能够较好的满足测试要求。

应当明确的是，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，按本发明构思所做出的显而易见的改进和修饰都应该在本发明的保护范围之内。