[发明专利]具有转速自动控制功能的气体测量装置及气体测量方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种医用气体测量装置，尤其涉及采用机械斩波对红外光 进行调制的方式测量气体浓度的气体测量装置及其测量方法。

【背景技术】

在医疗过程中会使用到气体检测设备测量病人呼出的二氧化碳的浓 度，为消除直接进行测量时环境温度变化等因素对测量结果的影响，目前 的医用气体监测设备一般都采用对红外光进行调制的方式进行测量，以提 高设备的抗干扰能力。红外光的调制方法可以采用电调制或机械调制。机 械调制由于实现可靠，对光源的要求低而得到较广泛的应用。机械调制通 常就是采用机械斩波的方法，机械斩波是通过一个由电机带动旋转的带通 光孔的圆盘来实现，红外光交替的通过圆孔后，由直流光变成交流光，可 以提高设备的抗干扰能力，消除温漂、背景光等直流噪声对测量结果的影 响。具有一定频率的光信号通过监测气室，到达探测器，转换成电信号。 到达探测器的光强度与监测气室的气体的浓度有关，根据电信号可计算出 气体的浓度。如美国专利4,998,018和中国专利01273024.6中均采用电机 驱动的调制盘对光源进行调制。由相应的驱动电路供给电机一定的驱动电 压(或电流)，使电机以一定的频率旋转。但在现有技术中，并没有对电机 的转速进行监测和控制。而由于电机性能、调制盘质量等因素的影响，同 样的驱动电压下，不同的电机转速并不完全相同，同时外界的干扰也可能 影响电机的转速。电机转速的变化会导致调制光的频率发生变化，使传感 器监测到的信号强度发生变化，影响气体监测装置的测量精度。

【发明内容】

本发明的主要目的就是为了解决上述问题，提供一种具有转速自动控 制的气体测量装置，在电机的转速发生变化时对电机的转速进行控制，使 电机的转速稳定在设定的转速上，从而保证气体测量装置测量的准确性。

本发明的次一目的是提供一种具有转速自动控制的气体测量装置，在 电机的转速发生较大偏移时，对测量结果进行修正，从而保证测量结果的 准确性。

本发明的又一目的是提供一种气体测量方法，在电机的转速发生变化 时对电机的转速进行控制，使电机的转速稳定在设定的转速上，从而保证 气体测量装置的测量精度。

本发明的再一目的是提供一种气体测量方法，在电机的转速发生较大 偏移时，对测量结果进行修正，从而保证测量结果的准确性。

为实现上述目的，本发明提出了一种具有转速自动控制功能的气体测 量装置，包括：光源，用于至少发射红外光；测量气室，用于容纳被测量 的气体，位于红外光的光路上并被红外光穿过；滤光片，位于红外光的光 路上，用于透过一定波长的红外光；传感器，位于红外光的光路上，用于 接收穿过测量气室和滤光片的红外光，并将接收的红外光转换为相应的电 信号输出；斩波片，位于光源和传感器之间的红外光的光路上，用于遮挡 红外光，其上开有通孔，所述通孔在斩波片转动时可随斩波片转动到红外 光的光路上并使红外光通过；电机，用于驱动斩波片转动；处理单元，用 于接收传感器输出的电信号，计算被测气体的浓度；驱动信号生成单元， 用于生成驱动电机以设定转速转动的、占空比可调的PWM波；脉冲信号生 成单元，用于生成频率与电机转速或斩波片转速成正比的脉冲信号；驱动 电压控制模块，用于根据脉冲信号的频率输出控制信号至驱动信号生成单 元，所述驱动信号生成单元根据控制信号调节PWM波。

其中，所述驱动电压控制模块优选包括第一计数器和比较单元，所述 第一计数器用于计算第一设定时间内的脉冲信号的数量并输出到比较单 元，所述比较单元用于将脉冲信号的数量与设定的目标值进行比较，并根 据脉冲信号的数量与目标值之间的差值输出相应的控制信号至驱动信号生 成单元。

还包括滤波电路、放大电路和用于驱动电机旋转的电机驱动电路，所 述PWM波经过滤波、放大后输入到电机驱动电路。

还进一步包括电机转速监测单元、第二计数器、转速判断单元和修正 单元，所述电机转速监测单元实时监测电机的转速，并输出到转速判断单 元，第二计数器用于在所述驱动信号生成单元根据控制信号开始调节PWM 波时开始计时，在超出第二设定时间后输出溢出信号至转速判断单元，所 述转速判断单元在判断电机转速在第二设定时间后仍超出设定的转速范围 时，控制所述修正单元根据电机转速对处理单元计算的被测气体的浓度进 行修正。