[发明专利]一种用于高原医学研究的实验动物低压舱及基于该低压舱的压力控制方法

权利要求书

1.一种用于高原医学研究的实验动物低压舱，其特征在于，包括工作舱及设置在工作舱底部的电气舱；

所述工作舱为透明的舱体，舱体一侧为密封的金属门(4)，另一侧为能够开启的金属舱门(9)；在工作舱的舱体内顶壁上设有温湿度传感器探头(1)，在工作舱的舱体外顶壁上设有压力传感器探头(8)；

所述电气舱包括进气管(5)和排气管(11)，在进气管管路上设有电控比例阀(14)，在排气管管路上设有膈膜真空泵(15)；进气管(5)和排气管(11)均伸入工作舱舱体内，且位于舱体两侧；电气舱外设有对开的舱门(7)，舱门(7)上部设有控制面板，控制面板上设有总电源开关(6)、触摸控制屏(12)及压力表(13)；

电气舱内设置电气程序控制系统，由PLC控制器(17)、温湿度变送器(18)空气开关(19)、继电器(20)、24V供电电源(21)和压力变送器(22)组成；空气开关(19)外接220v电源，且空气开关(19)与24V供电电源(21)相连，用于给PLC控制器(17)供电；温湿度变送器(18)和压力变送器(22)分别与PLC控制器(17)相连，分别用于给PLC控制器(17)提供温湿度和压力电信号；PLC控制器(17)分别与电控比例阀(14)和继电器(20)相连，用于向电控比例阀(14)和继电器(20)发送控制信号；继电器(20)与膈膜真空泵(15)相连，用于控制膈膜真空泵(15)的开断；PLC控制器(17)与触摸控制屏(12)相连，用于实现人机交互界面的通讯。

2.根据权利要求1所述的一种用于高原医学研究的实验动物低压舱，其特征在于，所述工作舱为圆筒形舱体，在圆筒形舱体内设置若干支横向的加强杆(2)。

3.根据权利要求1所述的一种用于高原医学研究的实验动物低压舱，其特征在于，伸入工作舱内的进气管(5)开口上方设有消音器(3)，伸入工作舱内的排气管(11)的开口下方设有消音器(3)。

4.根据权利要求1所述的一种用于高原医学研究的实验动物低压舱，其特征在于，在进气管管路的电控比例阀(14)的上、下游设置过滤柱(16)，在排气管管路的膈膜真空泵(15)的上、下游设有过滤柱(16)。

5.根据权利要求4所述的一种用于高原医学研究的实验动物低压舱，其特征在于，在过滤柱(16)的端口设置消音器。

6.根据权利要求1所述的一种用于高原医学研究的实验动物低压舱，其特征在于，在工作舱的金属舱门(9)上还设有能够旋转的门扣(10)。

7.基于权利要求1所述的用于高原医学研究的实验动物低压舱的压力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)用户在触摸控制屏输入预设海拔高度，并输入预设上升和下降速度，设备开始运行；

2)PLC控制器将预设海拔高度转化为压力，并与压力变送器传入的信号进行比较；

3)PLC控制器通过控制电控比例阀的开度，来调节设备开启后海拔高度上升的速度和关闭前海拔高度下降的速度。

8.根据权利要求7所述的用于高原医学研究的实验动物低压舱的压力控制方法，其特征在于，步骤2)中预设海拔高度与压力的转换按照以下近似公式计算：

P＝760*EXP[-(a/7924)]；

a＝Ln(760/P)*7924；

其中，P代表气压，单位为mmHg；EXP代表自然指数，Ln代表自然对数；a代表海拔，单位为m。

9.根据权利要求7所述的用于高原医学研究的实验动物低压舱的压力控制方法，其特征在于，所述步骤3)的具体操作为：

将预设的海拔高度上升速度转化为电控比例阀的开度，并传出信号，工作舱内海拔高度开始按预设速度开设上升，当上升到预设海拔高度时，按所需时间进行维持；

维持时间结束后，PLC控制器将预设的海拔高度下降速度转化为电控比例阀的开度，并传出信号，工作舱内海拔高度按预设速度开始下降，直到与外界气压平衡，舱门自动开启。

10.根据权利要求7所述的用于高原医学研究的实验动物低压舱的压力控制方法，其特征在于，步骤3)中通过控制电控比例阀的开度来调节设备开启后海拔高度上升的速度和关闭前海拔高度下降的速度，按以下公式进行控制：

海拔高度上升速度公式：A＝(0.18*R+7.5*F+0.67*V)*EXP(0.0285*a/S)；

海拔高度下降速度公式：A＝100-(0.22*R+5.0*F+0.82*V)*EXP(0.0323*a/S)；

其中，R为电控比例阀管径，单位为mm；F为泵额定流量，单位m³/min；V为工作舱容积，单位为m³；a为预设海拔高度，单位为m；S为预设的上升或下降速度，单位为m/min。