專利名稱：一種無需校零的氣體測量裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療電子，具體涉及一種無需校零的氣體測量裝置及其方法。
背景技術：
目前，醫(yī)用呼吸氣體監(jiān)測設備中一般采用斬波的方式對紅外光源及探測器組成的光路系統進行調制，以消除直接進行測量時，環(huán)境溫度、光源和探測器的參數變化等因素對測量結果的影響。下面以二氧化碳濃度的測量為例，其測量方法是基于光譜吸收中的朗伯-比爾定律，由于無法得到解析式，通常是采用儲存于基于零參考二氧化碳濃度的參考曲線，后續(xù)再根據實時監(jiān)測的值，并依據這個參考曲線進行查表，并適當采取平均的計算方法而獲得最終的測量值，因為是針對絕對量的測量，其中零參考值的獲取是非常重要的。實際測量中，一般是將待測氣體，通過一個抽氣泵所產生的負壓系統抽取到一個測量室中進行的，這個測量室是一個圓柱形結構，上下底面是透光窗口，由兩塊能透過遠紅外的特殊玻璃材料組成。傳統測量需要定期不斷地依據零二氧化碳輸入來獲取上述的零參考值，達到修正電路、光路系統的漂移，進行所謂校零操作。具體的做法將采樣中的進氣口轉換到外接大氣，并假定大氣中二氧化碳濃度為零，抽取大氣中的空氣進入測量室，并以此測量結果作為二氧化碳零值參考點來完成校零操作。但是，由于
1、抽取環(huán)境大氣中空氣作為二氧化碳的零值，如果環(huán)境大氣中空氣二氧化碳有集聚， 而不是零，就會導致二氧化碳零參考點的假值，將使的最終的呼吸二氧化碳測量值偏低；
2、在抽取環(huán)境大氣中空氣的進氣口安放能吸收二氧化碳的吸附材料來消除可能的環(huán)境二氧化碳濃度的集聚，可以在一定程度上剪除這個零點偏高的問題，但是又帶來可能這個進氣口由于有吸附材料而產生堵塞、這個吸附材料是有壽命，需要定期更換，否則同樣會產生上述的問題；
3、這種校零過程需要驅動三通閥的氣路通向的選通，有電、有機械、也有氣路的轉換， 這樣多步驟也會產生整個系統的氣路漏泄，產生可靠性的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明需要解決的技術問題是，如何提供一種氣體測量裝置及其方法，避免作為測量基準的參考零點由于各種外部因素出現假值，進一步能進行無需外部輸入零參考氣體的自動校零。本發(fā)明第一個技術問題這樣解決構建一種氣體測量裝置，包括氣室和氣室窗口所對應的傳感器及其依次電連接的放大電路和微處理器，所述氣室包括具有進氣、出氣口的測量氣室和封裝有零參考氣體的參考氣室。按照本發(fā)明提供的氣體測量裝置，所述氣室具有圓柱體狀，兩底面是具有透光窗口，是由能透過紅外光的材料構成，并沿兩底面中線對稱地分割成測量氣室和參考氣室。按照本發(fā)明提供的氣體測量裝置，每個氣室的窗口將對應于各自的二個傳感器， 組成針對測量氣室的測量傳感器組和針對參考氣室的參考測量傳感器組。
按照本發(fā)明提供的氣體測量裝置，每個氣室的窗口所對應的傳感器組還包括測量傳感器和參比傳感器，所述放大電路由二個對稱的放大電路單元構成，并通過模擬開關實現兩組傳感器與放大電路單元的分時連接。按照本發(fā)明提供的氣體測量裝置，所述參考氣室是封閉氣室，并封裝了待測氣體濃度為零的參考氣體。按照本發(fā)明提供的氣體測量裝置，所述參考氣室和測量氣室是在同一外殼中相互隔離緊鄰的二個氣室。本發(fā)明另一個技術問題這樣解決構建一種氣體測量方法，在利用設置與測量氣室相對應的傳感器獲得測量信號和設置與參考氣室相對應的傳感器獲得零參考信號，包括以下步驟利用設置與參考氣室所對應的傳感器的參考信號作為零參考值，再利用設置與測量氣室所對應的傳感器的測量信號減去上述的零參考值，從而獲得氣體的測量值。按照本發(fā)明提供的氣體測量方法，所述校零是依據與參考氣室所對應的參考傳感器定期或根據用戶指令所進行的采集零點參考值而完成的刷新過程。按照本發(fā)明提供的氣體測量方法，該方法還包括利用與測量氣室所對應的傳感器對測量氣室內氣體進行測量；并依據測量氣室所設置的進氣口和出氣口進行待測氣體的更新。本發(fā)明提供的氣體測量裝置及其方法，通過雙通道、雙氣室和對稱設置的傳感器進行校零，由于用作基準的參考氣室可以是事先封閉，避免外部干擾或其他造成錯誤的因素，測量更為準確；另一方面，由于用作基準的參考氣室可以是事先封閉并使用自身的傳感器、可隨時自動進行校零，這樣通過設定自動程序無須人工操作全自動完成校零，確保測量過程中的定期校零的影響，從而給用戶帶來無需校零的方便，進一步增強了其可靠性。


下面結合附圖和具體實施例進一步對本發(fā)明進行詳細說明 圖1是本發(fā)明具體實施例中氣室結構示意圖2是本發(fā)明具體實施例中傳感器結構示意圖； 圖3是本發(fā)明具體實施例中關鍵電路結構示意圖。
具體實施例方式下面以二氧化碳濃度的測量為例具體說明 首先，說明本發(fā)明的核心
㈠兩個獨立氣室
一個用于待測氣體的測量氣室，并安裝有進出氣口 ；另一個用作零參考點參考氣室。㈡雙通道對稱的傳感器及具有定期切換功能的電路
為了消除電路不對稱對測量的影響，通過定制設計的方式，可在原來已有的測量傳感器0、參考傳感器0基礎上，再加一組對應的測量傳感器1、參考傳感器1，構成雙通道對稱測量傳感器、參考傳感器組，并利用模擬雙通道電子開關在同一放大電路間切換來實現定期的、無外部零參考氣體輸入的校零操作。第二步，結合具體實施例進行詳細說明如圖1所示，將圓柱形的測量氣室一分為二，其中一個用于待測氣體的測量氣室，并安裝有進出氣口 ；另一個用作零二氧化碳測量的參考氣室，是密閉的，并封裝有零二氧化碳濃度的參考大氣。如圖2所示，本發(fā)明具體實施例采用了定制的具有四路對稱紅外傳感器(四個圓分別對應四個傳感器的紅外感應窗口)，其中測量傳感器0和參考傳感器0對應ChO和 RefO，測量傳感器1和參考傳感器1對應Chl和Refl，該二組傳感器分別設置與測量氣室和參考氣室的透光窗口處，其中測量傳感器0和參考傳感器0與測量氣室對應，測量傳感器1 和參考傳感器1與參考氣室對應，輸出為Chx和Refx，x=0或1，通過模擬開關切花實現選擇。如圖3所示，本發(fā)明具體實施例采用2X3雙通道模擬電子開關，但每通道僅使用了 二路，分別對應連接測量傳感器和參考傳感器，YO-Y，XO-X分別對應于測量傳感器0和參考傳感器O的通道，Yl-Y，Xl-X分別對應于測量傳感器1和參考傳感器1的通道。2X3雙通道模擬電子開關的選擇端(地址端)連接微處理器，通過自動程序實現定期通道切換和無輸入零參考氣體的校零操作。因此，通過本方法及裝置能夠實現基于零參考氣室的自動定期校零，而無需外部輸入零參考氣體，從而消除了上述的因為外部輸入零參考氣體所帶來問題，達到了本項專利的預期目的。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明權利要求的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種氣體測量裝置，包括氣室和氣室窗口所對應的傳感器及其依次電連接的放大電路和微處理器，其特征在于，所述氣室包括具有進氣、出氣口的測量氣室和封裝有零參考氣體的參考氣室。
2.根據權利要求1所述氣體測量裝置，其特征在于，所述氣室具有圓柱體狀，兩底面是具有透光窗口，是由能透過紅外光的材料構成，并沿兩底面中線對稱地分割成測量氣室和參考氣室。
3.根據權利要求1所述氣體測量裝置，其特征在于，每個氣室的窗口將對應于各自的二個傳感器，組成針對測量氣室的測量傳感器組和針對參考氣室的參考測量傳感器組。
4.根據權利要求1所述氣體測量裝置，其特征在于，每個氣室的窗口所對應的傳感器組還包括測量傳感器和參比傳感器，所述放大電路由二個對稱的放大電路單元構成，并通過模擬開關實現兩組傳感器與放大電路單元的分時連接。
5.根據權利要求1所述氣體測量裝置，其特征在于，所述參考氣室是封閉氣室，并封裝了待測氣體濃度為零的參考氣體。
6.根據權利要求1或5所述氣體測量裝置，其特征在于，所述參考氣室和測量氣室是在同一外殼中相互隔離緊鄰的二個氣室。
7.一種氣體測量方法，其特征在于，利用設置與測量氣室相對應的傳感器獲得測量信號和設置與參考氣室相對應的傳感器獲得零參考信號，包括以下步驟利用設置與參考氣室所對應的傳感器的參考信號作為零參考值，再利用設置與測量氣室所對應的傳感器的測量信號減去上述的零參考值，從而獲得氣體的測量值。
8.根據權利要求7所述氣體測量方法，其特征在于，所述校零是依據與參考氣室所對應的參考傳感器定期或根據用戶指令所進行的采集零點參考值而完成的刷新過程。
9.根據權利要求7所述氣體測量方法，其特征在于，該方法還包括利用與測量氣室所對應的傳感器對測量氣室內氣體進行測量；并依據測量氣室所設置的進氣口和出氣口進行待測氣體的更新。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣體測量裝置及其方法，其中裝置包括測量氣室和封裝零參考氣體的參考氣室，同時在該裝置的電路上對稱設置與所述氣室相對應的傳感器；方法包括利用設置與參考氣室對應的傳感器獲取的零參考信號自動地進行定期校零。這種氣體測量裝置及其方法，無需進行基于外部輸入零參考氣體的定期校零，確保了氣體測量的基準更為準確，從而保證了氣體測量的準確。
文檔編號G01N21/35GK102175639SQ201110004110
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權日2011年1月11日
發(fā)明者葉南亭, 葉繼倫, 張建波 申請人:葉繼倫