[发明专利]一种呼吸功能增强测定仪

权利要求书

1.一种呼吸功能增强测定仪，其特征在于，所述呼吸功能增强测定仪设置有：

呼吸测定仪本体；

出气阀和吸气阀套接在所述呼吸测定仪本体上端开孔处；所述出气阀和吸气阀内均镶嵌有档位调节阀；所述出气阀和吸气阀外部均镶嵌有自动控制结构；所述自动控制结构通过连杆连接档位调节阀；所述自动控制结构通过无线或有线连接呼吸测定仪本体；

呼吸管胶接在所述呼吸测定仪本体右端；

显示屏嵌接在所述呼吸测定仪本体外侧；

软管一端套接呼吸管，另一端套接吹嘴；

所述呼吸测定仪本体内安装有电源，开关嵌装在呼吸测定仪本体右侧；

所述显示屏和开关通过导线连接呼吸测定仪本体内电源；

所述出气阀和吸气阀内均镶嵌有气体流量测定模块、气体压力测量模块；所述气体流量测定模块、气体压力测量模块均通过无线连接呼吸测定仪本体；

所述呼吸测定仪本体内嵌有数据采集模块、第一比较器、第二比较器以及单片机；

所述数据采集模块与第一比较器有线连接，第一比较器和第二比较器有线相连；所述第一比较器和第二比较器的输出端均与所述单片机有线相连；

所述数据采集模块通过无线分别与气体流量测定模块、气体压力测量模块连接；

所述气体流量测定模块的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：

χ(τ,f)=∫-∞∞[x(t+τ/2)]<a>[x*(t-τ/2)]<b>e-j2πftdt;]]>

其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a,b＜α/2，x^*(t)表示x(t)的共轭，当x(t)为实信号时，x(t)^＜p＞＝|x(t)|^＜p＞sgn(x(t))；当x(t)为复信号时，[x(t)]^＜p＞＝|x(t)|^p-1x^*(t)；

所述气体压力测量模块的根据气体压力测量模块内置的压力测量组件发射的光谱得到气体压力参数，光谱发射率在所选定的波长处与压力有近似相同的线性关系，即：

ε_i2＝ε_i1[1+k(T₂-T₁)]；

式中，ε_i1是波长为λ_i，压力为T₁时的光谱发射率；ε_i2是波长为λ_i，压力为T₂时的光谱发射率；T₁、T₂分别为两个不同时刻的压力；k为系数；

V_i1为第一个压力T₁下的第i个通道的输出信号，V_i2为第一个压力T₂下的第i个通道的输出信号，T₁压力下的发射率ε_i1∈(0,1)，通过随机选取一组ε_i1，由下式计算在参数ε_i1下实际得到的T_i1：

Ti1=11T′+λic2lnϵi1Vi′Vi2;]]>

设k∈(-η,η)，通过随机选取一个k，在第二个压力T₂下的发射率ε_i2的表达式为：

ϵi2=ϵi1[1+k(Ti2-Ti1)];]]>

由下式计算在参数ε_i1下实际得到的T_i2：

Ti2=11T′+λic2lnϵi1[1+k(Ti2-Ti1)]Vi′Vi2;]]>

所述数据采集模块对气体流量测定模块、气体压力测量模块测量的数据进行处理，处理方法包括：

采集到N个样本用作训练集X，采用下式求出样本平均值m：

m=1NΣi=1Nxi]]>

其中，x_i∈样本训练集X＝(x₁，x₂，…，x_N)；

求出散布矩阵S：

S=Σi=1N(xi-m)(xi-m)t;]]>

求出散布矩阵的特征值λi和对应的特征向量ei，其中，ei便是主分量，将特征值从大到小依次排列λ1，λ2，…；

取出p个值，λ1，λ2，…，λp确定出流量范围或压力范围E＝(e1，e2，…，eP)，在此范围上，训练样本X中，每个元素投影到该范围的点由下式得到：

x'i＝Etxi，t＝1，2，…，N；

由上式得到的是将原向量经过PCA降维后的p维向量；

所述单片机包括：

时序控制模块，由程序控制器获取指令，根据所述指令产生指令执行周期，将所述指令执行周期向状态信号模块发送；

状态信号模块，接收所述时序控制模块发送的指令执行周期，根据所述指令执行周期指示所述指令执行时所处的时钟周期，所述指令执行周期包括至少两个时钟周期；

所述时序控制模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的倒数第二个时钟周期向所述程序存储器发送读取下一条指令的控制信号，以及在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期从所述程序控制器读取下一条指令；

所述时序控制模块根据所述指令产生时序控制信号，将所述时序控制信号向读写控制模块和运算模块发送；

所述读写控制模块根据所述时序控制信号，从数据存储器读取数据或者向数据存储器写入数据；

所述运算模块根据所述时序控制信号，对从数据存储器读取的数据进行处理；

所述时序控制模块在所述下一条指令执行时所处的第一个时钟周期产生时序控制信号，将所述时序控制信号向所述读写控制模块和运算模块发送；

中断定时模块，根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期进行中断仲裁，当具有所响应的中断时，在所述下一条指令执行时所处的倒数第二个时钟周期，控制所述时序控制模块暂停从所述程序控制器读取指令；

所述第一比较器与第二比较器对数据采集模块处理后的信号s(t)进行非线性变换，按如下公式进行：

f[s(t)]=s(t)*ln|s(t)||s(t)|=s(t)c(t);]]>

其中A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，f_c表示信号的载波频率，表示信号的相位，通过该非线性变换后得到：

f[s(t)]=s(t)ln|Aa(m)||Aa(m)|;]]>

所述自动控制结构通过无线或有线连接时序控制模块，用于对档位调节阀的自动控制。