一种化学制氧设备中的测量呼吸次数的方法与流程

本发明属于，具体涉及一种化学制氧设备中的测量呼吸次数的方法。

背景技术：

1、化学制氧设备中，设备使用者的呼吸次数是一个非常重要的参数，用于估算化学制氧设备已经被使用的化学品的数量，估算剩余量，并根据当前使用者每分钟的使用量，来大概预估化学制氧设备还可以使用多长时间。

2、现在消防人员在消防救火过程中佩戴的氧气设备绝大部分是压缩空气瓶，这种设备最大的优点是使用成本低，可以在现场用压缩机现场充气。但压缩空气瓶的缺点也很明显，就是工作时间短，一般20分钟以内就得出来重新充气。在很多救火现场，或者一些特殊环境下，20分钟的时间往往不够，需要一种新的设备来装备消防人员。

3、人类在呼吸过程中吸入氧气，吐出二氧化碳，利用过氧化钾和二氧化碳(co2)反应生成氧气(o2)特点，可以制成一个内循环的供氧设备给消防人员使用，填充不同数量的化学品过氧化钾，制氧设备可以供消防人员使用30分钟到4个小时，大大的提高了消防人员的工作时间，使他们在救火现场更多的时间救死扶伤，挽救国家和人民群众的生命和财产损失。

4、图1为利用化学品过氧化钾和二氧化碳反应生成氧气的原理制成的消防人员供氧设备的基本原理图，图中的化学药罐中填充的化学品就是过氧化钾，使用者从出气气囊中呼入氧气，吐出的二氧化碳气体进入进气气囊，经过变速风扇吹入化学品罐，在化学品罐中二氧化碳和过氧化钾反应生成氧气，然后再进入出气气囊，完成一个循环。

5、对于不同的使用人员，或者相同的使用人员在不同的运动状态(走路/跑步/疾跑/负重)等情况下，消耗的氧气是不一样的，这样消耗的化学品也是不同，这样导致同样量的化学品，对不同人员，不同运动状态下可以使用的时间长度也是不一样的。为了保障使用者的安全，就必须估算不同使用者以及使用者在不同的运动状态下一定量的化学品可以使用的时长，保证使用者在使用的全过程中均在有氧气可以吸的状态下，在使用过程中当可用时间不足一定时间时候提出报警，以便使用者提前做出安排。

6、要估算化学品的消耗量，使用者的呼吸次数就是一个必须测量的参数，我们以使用者每分钟的呼吸次数作为测量量，称之为呼吸频率。

7、测量呼吸频率的办法有很多，测量设备也很多，但化学制氧设备作为一个便携式设备，空间有限，不可能用专用设备。另外为了控制成本，同时为了与制氧设备的控制部分协调处理，我们必须自己设计我们自己的测量方法。

技术实现思路

1、为了解决上述存在的问题，本发明提出：一种化学制氧设备中的测量呼吸次数的方法，根据流体力学理论，流体在管道中流动时，管道壁的压力会降低，压力降低的值与流体的流通速度的平方成正比，p＝k*v*v；根据这个理论，在化学制氧设备中，当使用者吸气时，出气管中有空气流动，出气管壁的压力降低；使用者呼气时候，进气管中有气体流动，进气管的压力降低；通过测量进气管和出气管的压力变化，来判断使用者是处于吸气状态还是呼气状态，从而测量使用者的呼吸过程，完成使用者的呼吸频率测试。

2、进一步地，呼吸过程中的压力变化过程如下：在吸气过程中，压力有一个突然的下降，然后缓慢的上升；在呼气过程中，压力几乎无变化，随机的抖动是大气压力的抖动叠加测量误差，变化值大概在呼吸最大值的1％到2％之间。

3、进一步地，一个正常人的一次呼吸，吸气量大概在3-6升之间，给压力设定两个阈值p1和p2：

4、p1：呼气过程中压力抖动的下限；

5、p2：吸气过程有效的压力变化最小值，即一次吸气量为1.5升时候压力变化的最大值；

6、一个正常人在各种状态下每分钟的呼吸次数为10-26之间，测量过程中测量两个时间值t1和t2：

7、t1：压力从小于p2开始到大于p1的吸气时间；

8、t2：压力从大于p1到再次小于p2的呼气时间；

9、t1+t2值在2.2s到6s之间，设定一个吸气时间阈值t3：

10、t3：吸气的最小时间值，t1大于t3，否则认为吸气过程无效，是一个测量误差；t3＝呼吸时间最小值*0.5*0.35。

11、进一步地，多次进行压力检测，然后排序，去掉两个最大值和两个最小值，其余值计算平均值。

12、进一步地，在实际的压力检测中，以100ms为间隔，当100ms定时来到时候，每0.5ms检测一次压力值，连续检测10次，然后对这10次检测结果排序，去掉最大的2个值和最小的2个值，计算剩余6个值得平均值作为这个100ms定时的压力值。

13、进一步地，每100ms做一次吸气检测，一个吸气过程就是一次呼吸，当检测到得压力值小于门限值p2时，吸气时间计数器开始计数，当检测到压力值大于压力门限值p1时，比较吸气时间是否大于最小吸气时间，如果大于，说明一次吸气检测有效，呼吸次数加1。

14、本发明的有益效果为：本发明根据流体力学理论，流体在管道中流动时，管道壁的压力会降低，压力降低的值与流体的流通速度的平方成正比，p＝k*v*v。根据这个理论，在我们的化学制氧设备中，当使用者吸气时，出气管中有空气流动，出气管壁的压力会降低；使用者呼气时候，进气管中有气体流动，进气管的压力会降低。因此，通过测量进气管和出气管的压力变化，来判断使用者是处于吸气状态还是呼气状态，从而测量使用者的呼吸过程，完成使用者的呼吸频率测试。这是流体力学在化学制氧设备中的一个应用，提供了一种测量使用者呼吸频率的方法。

技术特征：

1.一种化学制氧设备中的测量呼吸次数的方法，其特征在于，根据流体力学理论，流体在管道中流动时，管道壁的压力会降低，压力降低的值与流体的流通速度的平方成正比，p＝k*v*v；根据这个理论，在化学制氧设备中，当使用者吸气时，出气管中有空气流动，出气管壁的压力降低；使用者呼气时候，进气管中有气体流动，进气管的压力降低；通过测量进气管和出气管的压力变化，来判断使用者是处于吸气状态还是呼气状态，从而测量使用者的呼吸过程，完成使用者的呼吸频率测试。

2.如权利要求1所述的化学制氧设备中的测量呼吸次数的方法，其特征在于，呼吸过程中的压力变化过程如下：在吸气过程中，压力有一个突然的下降，然后缓慢的上升；在呼气过程中，压力几乎无变化，随机的抖动是大气压力的抖动叠加测量误差，变化值大概在呼吸最大值的1％到2％之间。

3.如权利要求2所述的化学制氧设备中的测量呼吸次数的方法，其特征在于，一个正常人的一次呼吸，吸气量大概在3-6升之间，给压力设定两个阈值p1和p2：

4.如权利要求3所述的化学制氧设备中的测量呼吸次数的方法，其特征在于，多次进行压力检测，然后排序，去掉两个最大值和两个最小值，其余值计算平均值。

5.如权利要求4所述的化学制氧设备中的测量呼吸次数的方法，其特征在于，在实际的压力检测中，以100ms为间隔，当100ms定时来到时候，每0.5ms检测一次压力值，连续检测10次，然后对这10次检测结果排序，去掉最大的2个值和最小的2个值，计算剩余6个值得平均值作为这个100ms定时的压力值。

6.如权利要求5所述的化学制氧设备中的测量呼吸次数的方法，其特征在于，每100ms做一次吸气检测，一个吸气过程就是一次呼吸，当检测到得压力值小于门限值p2时，吸气时间计数器开始计数，当检测到压力值大于压力门限值p1时，比较吸气时间是否大于最小吸气时间，如果大于，说明一次吸气检测有效，呼吸次数加1。

技术总结一种化学制氧设备中的测量呼吸次数的方法，属于技术领域，根据流体力学理论，流体在管道中流动时，管道壁的压力会降低，压力降低的值与流体的流通速度的平方成正比，P＝K*V*V；根据这个理论，在化学制氧设备中，当使用者吸气时，出气管中有空气流动，出气管壁的压力降低；使用者呼气时候，进气管中有气体流动，进气管的压力降低；通过测量进气管和出气管的压力变化，来判断使用者是处于吸气状态还是呼气状态，从而测量使用者的呼吸过程，完成使用者的呼吸频率测试。这是流体力学在化学制氧设备中的一个应用，提供了一种测量使用者呼吸频率的方法。技术研发人员：刘良福,赵基炜,姜文哲,牛艳丽受保护的技术使用者：大连科安联合消防技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29