专利名称：医用小型制氧机的超声波氧浓度检测装置的制作方法
技术领域：
本新型新型涉及一种医用小型制氧机的超声波氧浓度检测装置。
背景技术：
随着变压吸附技术(PSA)的发展，有吸氧需要的患者去医院吸氧已不再是唯一的 选择，小型医用制氧机已渐渐进入普通百姓家中.与传统的制氧方式比较，PSA式小型医用 制氧机具有成本低，寿命长，操作方便，安全可靠等优点.但即使在无故障的状态下，随着 使用时间的延长，一些关键部件的老化，小型制氧机的产氧浓度必然会下降，当产氧浓度降 低到一定数值时，患者吸入的氧气已无法达到医疗要求，于是为了确保使用者的吸氧效果， 一些小型制氧机上配置了氧浓度检测装置，氧浓度检测装置会检测到氧浓度的变化，在氧 浓度下降到一定的标准时发出特定的报警信号，提示用户对小型制氧机进行维护。氧浓度检测装置的核心器件是氧浓度传感器，目前国际上主流的氧传感器按照其 材料以及原理主要有电化学式，金属氧化物(如氧化锆)等，上述两种氧传感器都具有时 效性，老化以后，传感器的响应速度开始变慢，输出信号幅度变低，或严重偏离出厂校准时 输出曲线，需要重新校准才能满足使用需求。在失效的最后阶段，它产生一个不变化的信号 或根本没有信号输出，这些现象会造成氧浓度检测装置误报警，给用户的使用以及厂家的 维修都带来很大的麻烦。并且上述两种传感器价格偏高，不利于大批量生产。
实用新型内容针对氧传感器上述的不足，本实用新型为解决该问题提供一种具有寿命长、测氧 范围宽、响应时间快的医用小型制氧机的超声波氧浓度检测装置。为实现上述发明目的，本实用新型采取如下技术方案该医用小型制氧机的超声波氧浓度检测装置包括微处理器、超声波氧浓度传感 器，模拟开关、信号处理电路、IXD显示屏、通讯接口 ；超声波氧浓度传感器将氧气浓度信号 转换为电信号经模拟开关送至信号处理电路，该电路输出的电信号接至微处理器的信号输 入端，微处理器将计算得到的氧气浓度值送至IXD显示屏，同时通过通讯接口接至制氧机 控制单元的输入端，微处理器控制信号端接模拟开关的通道选择端。超声波氧浓度传感器由第1、2超声波换能器、氧气采集管、温度传感器组成；其中 第1、2超声波换能器固定于氧气采集管内的两端，温度传感器位于氧气采集管内；该氧气 采集管带有氧气进口和出口。微处理器采用STM8或AVR或8051系列。本实用新型具有如下优点1.本实用新型采用的超声波氧浓度传感器是一种新型的氧传感器，使该方案具备 具有寿命长、测氧范围宽、响应时间快，不受流量干扰等特点。2.本新型使用方便、设计合理。一些小型制氧机上配置了氧浓度检测装置，会检测 到氧浓度的变化，在氧浓度下降到一定的标准时发出特定的报警信号，提示用户对小型制氧机进行维护，确保使用者的吸氧效果。。3.本实用新型测量的氧气浓度结果既可通过液晶显示屏实时显示又可通过串行 通信接口发送至用户接收端。
图1为超声波氧浓度检测装置结构方框图；图2为超声波氧浓度传感器结构示意图；图3为电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步详细描述如图1所示，医用小型制氧机的超声波氧浓度检测装置，该装置包括微处理器U4、 超声波氧浓度传感器，模拟开关U1、信号处理电路、IXD显示屏、通讯接口 JPl ；其中超声波 氧浓度传感器将氧气浓度信号转换为电信号经模拟开关送至信号处理电路，该电路输出的 电信号接至微处理器的信号输入端，微处理器将计算得到的氧气浓度值送至IXD显示屏， 同时通过通讯接口接至制氧机控制单元的输入端，微处理器控制信号端接模拟开关的通道 选择端。微处理器采用STM8或AVR或8051系列。其STM8系列的微处理器U4有外围电路 由晶振CR1、振荡频率微调电容C4，C6、复位电容C5、去耦电容C7，C8组成。参见图2，超声波氧浓度传感器由氧气采集管1、第1、2超声波换能器2，3、温度传 感器4、进气口 5、出气口 6组成；其中第1、2超声波换能器固定于氧气采集管内的两端，温 度传感器4也安装于氧气采集管1内。参见图3超声波氧浓度传感器的第1超声波换能器经接插件JP2的3脚与模拟开 关Ul的5脚和12脚连接，第2超声波换能器经接插件JP3的3脚与模拟开关Ul的1脚和 14脚连接，温度传感器引脚经接插件JP3的2脚连接至微处理器U4的48脚。模拟开关由集成模拟开关芯片Ul组成。模拟开关Ul的9脚接地，10脚与微处理 器的40脚相连接。模拟开关Ul的3脚与微处理器的41脚相连接。模拟开关U5脚12 脚通过JP2与第1超声波换能器相连，模拟开关Ul的1脚14脚通过JP3与第2超声波换 能器相连接。模拟开关Ul的13脚与信号处理电路输入端JS相连接。信号处理电路包括运算放大器U3A、U;3B和比较器U2以及外围电阻电容。信号处 理电路输入端JS与模拟开关Ul的13脚相连接，信号处理电路输出端XH与微处理器U4的 37脚相连接。IXD显示屏由液晶接口 JP5构成，显示测量结果。通讯接口由接插件JPl构成，该插件JPl的4脚接至制氧机控制单元输入端。制氧机控制单元通过通讯接口 JPl获取氧气浓度值，完成制氧机的氧气浓度监测报警。该装置工作原理当被测气体流过氧气采集管1，微处理器U4控制模拟开关Ul分别使氧气采集管一 端的第1超声波换能器2与微处理器U4的超声信号发送端41脚接通，另一端第2超声波
4换能器3与信号处理电路的输入端JS接通。接收到的超声信号经电容C2进入运算放大器 U3A构成的反相放大电路进行初级放大，然后经电容C3进入运算放大器TOB构成的次级放 大电路，放大后的超声信号通过运算放大器U3B的7脚输入至比较器U2的2脚，比较器U2 的3脚为固定的阀值电压，此电压由电阻R3、R6分压产生，如果超声信号大于此阀值电压比 较器U2输出为低电平，反之比较器输出高电平。通过电压比较将超声输入信号整形为方波 脉冲信号由比较器U2的1脚传送至微处理器U4的信号接收引脚37脚。微处理器U4从发 送超声信号开始计时，微处理器U4接收到超声信号计时停止。微处理器U4根据此超声传 播时间以及温度传感器4反馈的被测气体温度可计算出氧气浓度。 切换模拟开关U1，使第2超声波换能器与微处理器U4的超声信号发送端41脚接 通，另一端第1超声波换能器与信号处理电路的输入端JS接通。重复上述过程，将两次计 算结果取均值，可抵消气体流量带来的测量误差，此均值即为最终计算所得氧气浓度值。微 处理器将此氧浓度值送至IXD显示屏显示，并且通过通讯接口 JPl传输至制氧机控制单元， 制氧机控制单元根据接收到的氧气浓度值判断制氧机工作是否正常，如果氧气浓度值低于 设定的氧气浓度，制氧机控制单元将发出报警信号提示用户。
权利要求1.一种医用小型制氧机的超声波氧浓度检测装置，其特征在于该装置包括微处理器 (U4)、超声波氧浓度传感器，模拟开关(Ul)、信号处理电路、LCD显示屏、通讯接口(JPl)；超 声波氧浓度传感器将氧气浓度信号转换为电信号经模拟开关送至信号处理电路，该电路输 出的电信号接至微处理器的信号输入端，微处理器将计算得到的氧气浓度值送至LCD显示 屏，同时通过通讯接口接至制氧机控制单元的输入端，微处理器(U4)控制信号端接模拟开 关(Ul)的通道选择端。
2.根据权利要求1所述的医用小型制氧机的超声波氧浓度检测装置，其特征在于超 声波氧浓度传感器由第1、2超声波换能器0，3)、氧气采集管(1)、温度传感器(4)组成；其 中第1、2超声波换能器0，3)固定于氧气采集管(1)内的两端，温度传感器(4)位于氧气 采集管(1)内；该氧气采集管带有氧气进口( 和出口㈩)。
3.根据权利要求1所述的医用小型制氧机的超声波氧浓度检测装置，其特征在于微 处理器(Ul)采用STM8或AVR或8051系列。
专利摘要本实用新型公开一种医用小型制氧机的超声波氧浓度检测装置，该装置包括微处理器、超声波氧浓度传感器，模拟开关、信号处理电路、LCD显示屏、通讯接口；超声波氧浓度传感器将氧气浓度信号转换为电信号分别经模拟开关送至信号处理电路，该电路的输出的电信号接至微处理器的信号输入端，微处理器将计算的得到的氧气浓度值送至LCD显示屏。该装置具有寿命长、测氧范围宽、响应时间快，不受流量干扰等特点。一些小型制氧机上配置了氧浓度检测装置，会检测到氧浓度的变化，在氧浓度下降到一定的标准时发出特定的报警信号，提示用户对小型制氧机进行维护，确保使用者的吸氧效果。
文档编号G01N29/02GK201917556SQ20102068994
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者周兴远, 邱笑 申请人:沈阳昌泰医疗科技有限公司