號(hào)引腳通過1kQ電阻與有源低通濾波模塊3的3號(hào)引腳相連，4號(hào)引腳通過IkD滑動(dòng)變阻器接地，同時(shí)通過2kQ電阻與7號(hào)引腳相連，7號(hào)引腳通過1.1kQ與有源低通濾波模塊3的2號(hào)引腳相連，該混頻模塊2利用超聲波發(fā)射與接收模塊I初始發(fā)射信號(hào)與接收到的頻移信號(hào)，產(chǎn)生混頻信號(hào)，保證測量精度。
[0022]有源低通濾波模塊3采用OP27芯片，該芯片的7號(hào)與4號(hào)引腳分別與+5V與-5V電源相連，2號(hào)引腳通過1k Ω電阻與10PF的并聯(lián)電路與6號(hào)引腳相連，6號(hào)引腳與1k Ω電阻相連，并經(jīng)10PF電容接地，1PF的電解電容與0.WF的電容并聯(lián)后，負(fù)端經(jīng)過1kD電阻與6號(hào)引腳相連，另一端分別通過兩個(gè)IkQ電阻與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4的18號(hào)引腳及其23號(hào)引腳相連，并經(jīng)過兩個(gè)串聯(lián)的IkQ電阻與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4的24號(hào)引腳相連，且分別與IkQ電阻及1PF的電解電容和0.1PF的電容并聯(lián)結(jié)構(gòu)串接后接地，該有源低通模塊3對(duì)混頻信號(hào)進(jìn)行放大濾波，進(jìn)而產(chǎn)生差頻信號(hào)。
[0023]數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4米用AD9221芯片，該芯片的2號(hào)~5號(hào)引腳分別與單片機(jī)模塊5的24號(hào)~21號(hào)引腳相連，6號(hào)~13號(hào)引腳分別與單片機(jī)模塊5的8號(hào)~1號(hào)引腳相連，15號(hào)、26號(hào)與28號(hào)引腳分別通過30pF電容接地，16、17、19、25與27號(hào)分別接地，23號(hào)引腳通過1kQ電阻與有源低通濾波模塊3的6號(hào)引腳相連，20號(hào)與21號(hào)引腳分別經(jīng)過0.WF的電容接地，1PF的電解電容與0.WF的電容并聯(lián)后，正負(fù)端分別與21號(hào)與20號(hào)引腳相連，該數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4將模擬差頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)模塊5的處理。
[0024]單片機(jī)模塊5的型號(hào)為AT89C52，該芯片的24號(hào)~26號(hào)引腳分別與顯不模塊6的4號(hào)~6號(hào)引腳相連，39號(hào)-32號(hào)引腳分別與顯不模塊6的7號(hào)-14號(hào)引腳相連，31號(hào)與40號(hào)引腳分別與+5V與-5V電源相連，18號(hào)與19號(hào)引腳通過12MHz的晶振相連，并分別通過30pF的電容接地，20號(hào)引腳接地，9號(hào)引腳分別通過1k Ω電阻與ΙΟμΡ電解電容接地與+5V電源，27號(hào)引腳通過Ik Ω與9012三極管的基極相連，該單片機(jī)模塊5利用得到的數(shù)字差頻信號(hào)計(jì)算得到流量。
[0025]顯示模塊6的型號(hào)為IXD1602，該顯示器的2號(hào)引腳接地，16號(hào)引腳接9012三極管發(fā)射極相連，9012三極管的集電極接地，2號(hào)與15號(hào)引腳接+5V電源，3號(hào)引腳接1kQ滑動(dòng)電阻滑動(dòng)端子相連，滑動(dòng)電阻兩端分別與+5V電源與地相連，該顯示模塊6用于顯示單片機(jī)模塊5計(jì)算得到的流量，即人體肺活量。
[0026]使用時(shí)人體在吸氣(或呼氣)過程中，裝置內(nèi)的超聲波發(fā)射與接收模塊I不斷發(fā)射與接收超聲波信號(hào)，并將兩種信號(hào)傳送到裝置主體中，混頻模塊2將超聲波發(fā)射與接收模塊I的發(fā)射與接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為混頻信號(hào)，之后將該信號(hào)送入有源低通濾波模塊3中，由有源低通濾波模塊3構(gòu)成的電路對(duì)混頻信號(hào)進(jìn)行放大濾波，得到差頻信號(hào)，該差頻信號(hào)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4后，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并送入到單片機(jī)模塊5中進(jìn)行運(yùn)算處理，最終得到該吸氣(或呼氣)過程中進(jìn)入(或排除)人體的空氣流量，即肺活量信息，單片機(jī)模塊5將該信號(hào)傳送到顯示模塊6中，將肺活量顯示出來。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.非接觸式肺活量檢測裝置，包括:超聲波發(fā)射與接收模塊(1)、混頻模塊(2)、有源低通濾波模塊(3)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(4)、單片機(jī)模塊(5)、顯示模塊(6)、圍帶(7)、超聲波傳感器(8);其特征是:該非接觸式肺活量檢測裝置有一個(gè)能夠貼近人們脖頸(9)上的圍帶(7)，圍帶(7)內(nèi)安裝有超聲波發(fā)射與接收模塊(1)，組成超聲波傳感器(8)，該模塊通過信號(hào)線順序連接混頻模塊(2)、有源低通濾波模塊(3)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(4)、單片機(jī)模塊(5)、顯示模塊(6)，通過顯示模塊(6)將肺活量顯示出來。超聲波發(fā)射與接收模塊(I)與混頻模塊(2)的I號(hào)與2號(hào)引腳連接，混頻模塊(2)的8號(hào)與5號(hào)引腳分別接+5V與-5V電源，2號(hào)引腳通過1kQ電阻與有源低通濾波模塊(3)的3號(hào)引腳相連，4號(hào)引腳通過IkQ滑動(dòng)變阻器接地，同時(shí)通過2kQ電阻與7號(hào)引腳相連，7號(hào)引腳通過1.1kQ與有源低通濾波模塊(3)的2號(hào)引腳相連；有源低通濾波模塊(3)的7號(hào)與4號(hào)引腳分別與+5V與-5V電源相連，2號(hào)引腳通過1kD電阻與10PF的并聯(lián)電路與6號(hào)引腳相連，6號(hào)引腳與1kD電阻相連，并經(jīng)10PF電容接地，1PF的電解電容與0.1PF的電容并聯(lián)后，負(fù)端經(jīng)過1kQ電阻與6號(hào)引腳相連，另一端分別通過兩個(gè)IkQ電阻與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(4)的18號(hào)引腳及其23號(hào)引腳相連，并經(jīng)過兩個(gè)串聯(lián)的IkQ電阻與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(4)的24號(hào)引腳相連，且分別與IkQ電阻及1PF的電解電容和0.WF的電容并聯(lián)結(jié)構(gòu)串接后接地；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(4)的2號(hào)~5號(hào)引腳分別與單片機(jī)模塊5的24號(hào)~21號(hào)引腳相連，6號(hào)~13號(hào)引腳分別與單片機(jī)模塊(5)的8號(hào)~1號(hào)引腳相連，15號(hào)、26號(hào)與28號(hào)引腳分別通過30pF電容接地，16、17、19、25與27號(hào)分別接地，23號(hào)引腳通過1kD電阻與有源低通濾波模塊(3)的6號(hào)引腳相連，20號(hào)與21號(hào)引腳分別經(jīng)過0.1PF的電容接地，1PF的電解電容與0.WF的電容并聯(lián)后，正負(fù)端分別與21號(hào)與20號(hào)引腳相連；單片機(jī)模塊(5)的24號(hào)~26號(hào)引腳分別與顯不模塊(6)的4號(hào)~6號(hào)引腳相連，39號(hào)-32號(hào)引腳分別與顯不模塊(6)的7號(hào)-14號(hào)引腳相連，31號(hào)與40號(hào)引腳分別與+5V與-5V電源相連，18號(hào)與19號(hào)引腳通過12MHz的晶振相連，并分別通過30pF的電容接地，20號(hào)引腳接地，9號(hào)引腳分別通過1kQ電阻與1PF電解電容接地與+5V電源，27號(hào)引腳通過IkD與9012三極管的基極相連；顯示模塊(6)的2號(hào)引腳接地，16號(hào)引腳接9012三極管發(fā)射極相連，9012三極管的集電極接地，2號(hào)與15號(hào)引腳接+5V電源，3號(hào)引腳接1kQ滑動(dòng)電阻滑動(dòng)端子相連，滑動(dòng)電阻兩端分別與+5V電源與地相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式肺活量檢測裝置，其特征是:聲波發(fā)射與接收模塊(I)采用KS-A1625H12T/R型號(hào)的超聲波發(fā)射與接收器，混頻模塊(2)采用AD830A芯片，有源低通濾波模塊(3)采用OP27芯片，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(4)采用AD9221芯片，單片機(jī)模塊(5)的型號(hào)為AT89C52，顯示模塊(6)的型號(hào)為IXD1602。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種非接觸式肺活量檢測裝置，包括：超聲波發(fā)射與接收模塊、混頻模塊、有源低通濾波模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)模塊；該裝置利用超聲波檢測原理，其檢測設(shè)備不必裝入管道內(nèi)部，僅需在管道外部通過發(fā)射與接收超聲波，再通過相應(yīng)的計(jì)算便可得到流過管道的流量，將其應(yīng)用到肺活量檢測可實(shí)現(xiàn)無接觸式檢測。該非接觸式肺活量檢測裝置使用簡便快捷，測量肺活量時(shí)吹氣時(shí)可中斷，測量結(jié)果精確可靠，干凈衛(wèi)生，節(jié)省耗材。
【IPC分類】A61B5-091
【公開號(hào)】CN204500699
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520073574
【發(fā)明人】高翔, 王亮
【申請(qǐng)人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日