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传感器|南京奥邦医疗科技有限公司

传感器

传感器

早在1910 年代 Megill大学的 L.V.King利用流体的流动和热传递,或者说流动着的

流体和固体之间的热交换有着密切关系,用导热、热传递可求出流量、流速这一原理,证

实了当电流通过电阻线并加热,当有气体流过电阻线,则由于气体的冷却而使阻值发生变

化,利用这种阻值变化便可测出气体的流速这一新的气流测定方法的有效性。随着临床检

查的重要性增加,人们从水封式的肺量计、不需水的骨架膜式肺量计与滚动带式肺量计的不

断探索;进一步用于病床前和诊所的小型化肺活量计呼声高涨,随之形成了用 Fleish型与

Turbine型取代上述产品的时代。此时有不少人注意到正如前述 King所验证的方法,实际上

也清楚用热线式流速传感器测量其值的线性、重复性、瞬态反应,不论那一项都明显优于其

它方法。美国国家航空航天局做了各种热线式实验装置,已证明了其优越性。尽管不少人注

意到 King所证实的方法,但是在临床中没有很快的出现有效的肺活量计的理由是,虽然热

线方式优越,但是由于有一点不适合于人的呼吸测定。就是对于人的呼气、吸气只能得到单

方向正的输出。不能区别呼气与吸气,不能连续测定呼吸。日本MINATO医科学株式会社便同

日本国立大坂大学医学部的研究小组共同研发,终于开发出可识别呼气和吸气的热线式流速

传感器,并于 1976615日在美国取的专利。


H
:热线每秒所失热量I :热线温度

K:气体导热率d :热线直径

T:热线温度ρ:气体密度

T0:气体温度C ρ:气体定压比热

υ:气体流速

 

日本 MINATO医科学株式会社的热线式流

速传感器是由一个铂铑热线圈和由两个平行夹住的铑线圈的一对铂线圈组成。当中的铂铑线

始终保持一定的温度,同时各个铂线与差动放大器相连做为一个电气连接的线圈,在保持一

定温度的同时运行着。这个差动放大器可检测出铂铑线的电压变化,被气流冷却的铂铑线为

保持原有的温度立即输入电压。流量是由这个电压变化计算得出。与此同时,传感器内的气

体静止时,两条铂线的温度相等,当有气流流过时,上流的铂线被气流冷却,下流的铂线由

通过铂线的高温气流加热,两者间产生温差(阻抗差、电压差)。差动放大器也立即将这个

压差检测出,随着差值的极性(正负电压为两条铂线所负载)的不同,将气流信号转变为电

信号,就可以连续测定呼气和吸气。肺中的气体由肺呼出时发生收缩,相反在肺外的气体吸

入肺时发生膨胀,这种收缩膨胀比率叫做 BTPS指数;同时考虑为使热线保持一定温度,冷

却热线温度和电压变化间呈一定比率关系;使上述的比率和 BTPS指数一致,我们的肺活量计

即自动的成为用 BTPS值检测的流速传感器,实际上还要考虑很多其他物理因素,经过大量

实验和各种热线条件下的反复测试,终于成功地开发了用保持400℃热线,直接测量被测试者肺内气体容量的基本数值的传感器

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