【正文】 傳感器輸出的壓力信號，通過對壓力信號的識別與處理，計(jì)算出人體收縮壓和舒張壓，血壓數(shù)據(jù)傳到PC機(jī)上顯示。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目五 肺功能參數(shù)測試模塊實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諢o創(chuàng)檢測肺功能參數(shù)模塊電路實(shí)現(xiàn)原理和設(shè)計(jì)方法。通過實(shí)驗(yàn)了解肺功能參數(shù)的定義及其臨床意義。掌握肺功能傳感器的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容肺功能傳感器獲取的信號經(jīng)放大調(diào)整后，進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，波形圖可在PC機(jī)上顯示，同時PC機(jī)對波形處理后得出相關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)。三、 實(shí)驗(yàn)原理圖 肺功能參數(shù)測試電路原理圖 輸出信號(直流電位未抬高) 輸出信號(直流電位已抬高)肺功能檢查通常分為三類：成像類、生化類和動力學(xué)肺功能參數(shù)測量。本實(shí)驗(yàn)采用第三類測量方法，以呼吸系統(tǒng)動力學(xué)原理測量有關(guān)肺功能參數(shù)，如呼氣肺活量、用力肺活量等，綜合評估這些參數(shù)，能有效反映肺臟、氣管、支氣管等呼吸道器官的狀態(tài)及其調(diào)節(jié)功能。肺功能測試傳感器采用差壓式孔板流量傳感器,氣流通過孔板在孔板兩端形成的壓力差反映了氣流流量的大小,通過傳感器的氣流流速不同,其輸出電壓信號不同，傳感器腔的直徑為20mm，中間小擋氣流孔的直徑為12mm。設(shè)氣流流速為I(單位L/MIN)，輸出信號為Vin(單位mv),根據(jù)標(biāo)定結(jié)果得到如下擬合曲線。1) 當(dāng)Vin=0(mv), 式 2) 當(dāng)Vin=0(mv), 式 人在吹吸氣過程中，通過傳感器獲得與氣流信號相對應(yīng)的電壓信號。電壓信號經(jīng)過電壓跟隨器U28以后進(jìn)入放大電路，作為傳感器與放大電路之間的緩沖與阻抗匹配。電壓跟隨器的突出優(yōu)點(diǎn)是具有極高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗。U29將傳感器的輸出信號進(jìn)行放大； U29/A第一級輸出為：FVa=(RW7/R83)(VIN+ VIN)； 式 U29/B第二級輸出為: FVb= FVa(1+RW8/R87+RW8/R88)+RW85/R87 式 式中RW85/R87為上拉電壓。呼吸氣時，傳感器輸出信號有正負(fù)，需要將基準(zhǔn)電位抬高，以避免出現(xiàn)負(fù)信號送入模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的情況出現(xiàn)。如上所述，U29的輸出信號FVb實(shí)際上表示的是氣體流量參數(shù)I，經(jīng)MCS51單片機(jī)處理后，測試數(shù)據(jù)通過USB口傳到PC機(jī)，PC機(jī)將氣體流量參數(shù)、流速參數(shù)代入一系列的積分公式，計(jì)算出若干項(xiàng)表征肺功能的參數(shù)，參數(shù)的具體含義見肺功能測試結(jié)果的注釋。肺功能參數(shù)計(jì)算公式：找出波形特征點(diǎn)：a、b、c、d、e、f 波形特征點(diǎn)圖flowdata：采樣值轉(zhuǎn)換后的流量值，公式中的常數(shù)k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)最大肺活量= 式 用力肺活量= 式 最大呼氣流量=|flowdata(e點(diǎn)X軸)| 式 最大呼氣中段流量= k *用力肺活量 式 四、實(shí)驗(yàn)步驟 ： 肺功能參數(shù)測試電路布局圖用連接線將主板和模板相連，連接方法是：將連接線兩頭的插頭分別對應(yīng)的插到主板和模板的插座上，主板插座與其相同：、 肺功能模塊插座示意圖依照原理圖將電阻用插線連接。各由三個電阻構(gòu)成的“R83～ R88組”分別與電路中R83～R88相對應(yīng)， 可從3個不同阻值的電阻中選擇一個作為R83～R88,以R83為例說明其連接方法，其余與R83類似。如下圖所示：圖 R83示意圖上面一個插孔有三條虛線分別與下端三個插孔相連，其下端所指向的3個插孔是3個不同的電阻選擇。例如，如果將下端3個插孔的中間一個與上端插孔相連，建議選擇阻值如下：表 1RR83R84 R85 R86 R87 R88 阻值 100K15K180K 15K放大倍數(shù)調(diào)整。測量RW7阻值應(yīng)為92～96K，如果偏離，則調(diào)整RW7。調(diào)整方法是，在不接線的情況下，測量連接孔2和3之間電阻，調(diào)整電位器RW7，使其電阻達(dá)到目標(biāo)值，測好以后用插線將用虛線相連的兩個連接孔1和2連起來。如下圖所示：圖 放大倍數(shù)調(diào)整電位器示意圖測量RW8阻值應(yīng)為6K左右，如果偏離，調(diào)整RW8。調(diào)整方法與RW7相同。如下圖所示：圖 基準(zhǔn)電位調(diào)整電位器示意圖 不接肺功能傳感器，將主板右側(cè)信號源引入本模板，可引入的信號有：PA(正弦波),PB(三角波),PC(方波),通過調(diào)整RW23,RW22,RW20來改變信號源的峰峰值,一般為20～30mV(出廠時已調(diào)好)，用此信號源代替?zhèn)鞲衅鞯妮斎胄盘?，正端用插線接入Vin+連接孔，負(fù)端(GND)接入Vin連接孔。用示波器觀察輸出信號Fvb，～。也可使用外部信號源。使用信號源的目的主要是測試電路的放大功能，由于電路結(jié)構(gòu)不同，使用信號源時，輸出與輸入波形比較可能會不同。去除信號源，接肺功能測試傳感器，用紙咬嘴套在傳感器吹嘴上，用嘴對著傳感器腔體先吸后吹，即吸足氣后，猛力快速用最高呼氣流量向傳感器內(nèi)吹氣，得到的波形如圖22所示。吹吸氣時，用示波器觀察Fva、Fvb，可見波形如圖21或圖22所示，調(diào)整RW7改變放大倍數(shù)，輸出波形幅度隨之改變。調(diào)整RW8，除改變放大倍數(shù)外，同時還改變輸出信號的直流基準(zhǔn)電位；～，當(dāng)不施加傳感器信號時，可在U29/B的輸出端測得直流電位為2V左右；可觀察到輸出信號波形上下移動。進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)將電位器恢復(fù)到本實(shí)驗(yàn)第3，4條所推薦的電阻值。肺功能信息輸入 點(diǎn)擊菜單“肺功能”下的子菜單“肺功能信息”進(jìn)入肺功能信息輸入，顯示如下：圖 29肺功能子菜單以上各參數(shù)的具體含義：姓名（學(xué)號）、年齡、身高、體重、性別，分別為被測試者的姓名（學(xué)號）、年齡、身高、體重、性別。肺功能測試 在實(shí)驗(yàn)箱USB指示燈亮的情況下，點(diǎn)擊“肺功能實(shí)驗(yàn)”按鈕進(jìn)入肺功能測試，顯示如下：圖 30 肺功能測試待機(jī)圖具體測試方法：測試時測試者平靜呼吸，然后用力吸氣，緊接著用力呼氣，點(diǎn)擊“停止”按鈕，顯示如下：選擇測試者的信息，點(diǎn)擊“信息”按鈕，以確認(rèn)測試者的信息參數(shù)，再點(diǎn)擊“專家”按鈕，計(jì)算得出測試結(jié)果，顯示如下：點(diǎn)擊各超鏈接可查閱參數(shù)的醫(yī)學(xué)含義，如點(diǎn)擊“最大肺活量”，顯示如下：測試結(jié)束后，可點(diǎn)擊菜單“文件(amp。File) ”下的子菜單“數(shù)據(jù)保存為txt文件(amp。Conserve)”，將測試的波形數(shù)據(jù)保存為文本文件。學(xué)生可在老師指導(dǎo)下編寫計(jì)算機(jī)程序，調(diào)用文本文件。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將所有連接線除去。四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)要求從實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)心得上進(jìn)行全面總結(jié)。肺功能傳感器獲取的信號經(jīng)放大調(diào)整后，進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，波形圖可在PC機(jī)上顯示，同時PC機(jī)對波形處理后得出相關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)。寧可累死在路上，也不能閑死在家里！寧可去碰壁，也不能面壁。是狼就要練好牙，是羊就要練好腿。什么是奮斗？奮斗就是每天很難，可一年一年卻越來越容易。不奮斗就是每天都很容易，可一年一年越來越難。能干的人，不在情緒上計(jì)較，只在做事上認(rèn)真；無能的人！不在做事上認(rèn)真，只在情緒上計(jì)較。拼一個春夏秋冬！贏一個無悔人生！早安！—————獻(xiàn)給所有努力的人.