本發(fā)明涉及潛水用具領(lǐng)域，尤其涉及一種耗氧裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的潛水呼吸器有氧氣瓶、一級(jí)減壓閥、二級(jí)減壓閥和咬嘴組成，俗稱為“水肺”。潛水呼吸器可分為開放式潛水呼吸器、半閉式潛水呼吸器和封閉式潛水呼吸器等不同類型。

潛水呼吸器的呼吸阻力是潛水過(guò)程中導(dǎo)致潛水員負(fù)荷加重的主要原因之一。一般潛水員在水下依賴改變呼吸強(qiáng)度和方式等，達(dá)到適應(yīng)呼吸阻力的變化以保證呼吸流量。呼吸阻力也是評(píng)價(jià)潛水呼吸器的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。潛水呼吸器作為個(gè)人水下呼吸保護(hù)裝置，檢測(cè)其呼吸阻力具有重要的意義。

如果采用真人進(jìn)行水下實(shí)驗(yàn)對(duì)潛水呼吸器的呼吸阻力進(jìn)行測(cè)試，需要嚴(yán)格控制潛水人員的安全。并且，如果采用人員進(jìn)行測(cè)試，還會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)性呼吸停止但心跳仍然存在的情況，影響潛水呼吸器的準(zhǔn)確測(cè)試。因此，在測(cè)試過(guò)程中，還需要時(shí)刻偵測(cè)潛水人員的呼吸心率和呼吸頻率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種耗氧裝置及其使用方法，以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)人體氧氣消耗過(guò)程的模擬。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種耗氧裝置，包括：

多根耗氧管，每根所述耗氧管的氣體輸入端具有單向閥，每根所述耗氧管的氣體輸出端具有氧氣監(jiān)測(cè)裝置，所述耗氧管中具有液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑；

多根通氣管，每根所述通氣管的氣體輸入端具有單向閥；

一根所述耗氧管和一根所述通氣管在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的呼吸氣體體積相等。

可選的，所述耗氧管和所述通氣管的個(gè)數(shù)相等，且個(gè)數(shù)大于等于5。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種耗氧裝置的使用方法，所述耗氧裝置包括：

多根耗氧管，每根所述耗氧管的氣體輸入端具有單向閥，每根所述耗氧管的氣體輸出端具有氧氣監(jiān)測(cè)裝置，所述耗氧管中具有液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑；

多根通氣管，每根所述通氣管的氣體輸入端具有單向閥；

一根所述耗氧管和一根所述通氣管在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的呼吸氣體體積相等；

所述使用方法包括：

打開至少一根所述耗氧管氣體輸入端的所述單向閥，并令第一部分呼吸氣體流過(guò)被打開的所述耗氧管，從而消耗所述第一部分呼吸氣體中的氧氣，完成人體對(duì)部分所述呼吸氣體進(jìn)行氧氣消耗的模擬；

打開至少一根所述通氣管氣體輸入端的所述單向閥，并令第二部分呼吸氣體流過(guò)被打開的所述通氣管，完成人體對(duì)部分所述呼吸氣體未進(jìn)行氧氣消耗的模擬。

可選的，所述耗氧管和所述通氣管的個(gè)數(shù)相等，且所述個(gè)數(shù)大于等于5，通過(guò)控制所述耗氧管的打開個(gè)數(shù)和所述通氣管的打開個(gè)數(shù)，控制所述第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比。

可選的，當(dāng)所述氧氣監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到相應(yīng)的所述耗氧管氣體輸出端輸出氣體含有氧氣時(shí)，更換相應(yīng)的所述耗氧管中的耗氧劑。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供了另一種耗氧裝置，包括：

耗氧池，所述耗氧池的氣體輸入端具有流量控制閥，所述耗氧池的氣體輸出端具有氧氣監(jiān)測(cè)裝置，所述耗氧池中具有液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑；

通氣管，所述通氣管的氣體輸入端具有流量控制閥。

可選的，所述耗氧池的氣體輸出端具有單向閥。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供了另一種耗氧裝置的使用方法，所述耗氧裝置包括：

耗氧池，所述耗氧池的氣體輸入端具有第一流量控制閥，所述耗氧池的氣體輸出端具有氧氣監(jiān)測(cè)裝置，所述耗氧池中具有液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑；

通氣管，所述通氣管的氣體輸入端具有第二流量控制閥；

所述使用方法包括：

控制第一流量控制閥至少部分打開，并令第一部分呼吸氣體流過(guò)所述耗氧池，從而消耗所述第一部分呼吸氣體中的氧氣，完成人體對(duì)部分所述呼吸氣體進(jìn)行氧氣消耗的模擬；

控制第二流量控制閥至少部分打開，并令第二部分呼吸氣體流過(guò)被打開的所述通氣管，完成人體對(duì)部分所述呼吸氣體未進(jìn)行氧氣消耗的模擬。

可選的，通過(guò)所述第一流量控制閥和第二流量控制閥，控制所述第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比。

可選的，當(dāng)所述氧氣監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)到所述耗氧池氣體輸出端輸出氣體含有氧氣時(shí)，更換所述耗氧池內(nèi)的耗氧劑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的技術(shù)方案中，耗氧裝置包括多根耗氧管，每根所述耗氧管的氣體輸入端具有單向閥，每根所述耗氧管的氣體輸出端具有氧氣監(jiān)測(cè)裝置，所述耗氧管中具有液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑；多根通氣管，每根所述通氣管的氣體輸入端具有單向閥；一根所述耗氧管和一根所述通氣管在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的呼吸氣體體積相等。所述耗氧裝置組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)對(duì)不同單向閥開關(guān)狀態(tài)的控制，就能夠達(dá)到對(duì)相應(yīng)呼吸氣體中，氧氣消耗比例的定量控制，從而簡(jiǎn)化了氧氣消耗的模擬過(guò)程。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置示意圖；

圖2是圖1所示水下呼吸模擬裝置中氣體抽排裝置示意圖；

圖3是圖1所示水下呼吸模擬裝置中第一種耗氧裝置示意圖；

圖4是圖1所示水下呼吸模擬裝置中第二種耗氧裝置示意圖；

圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置示意圖；

圖6是本發(fā)明又一實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)有技術(shù)中，不存在一種能夠?qū)Ω鞣N不同類型潛水呼吸器進(jìn)行非水下測(cè)試的方法和設(shè)備，也不存在適用于對(duì)潛水呼吸器進(jìn)行測(cè)試的相應(yīng)呼吸動(dòng)力模擬裝置和耗氧裝置等裝置，也不存較好的呼吸阻力測(cè)試方法。

為此，本發(fā)明提供一種水下呼吸模擬裝置及其水下呼吸模擬方法，所述水下呼吸模擬裝置將人體的呼吸過(guò)程分為兩個(gè)最主要的過(guò)程，一個(gè)是吸氣和呼氣的過(guò)程，另一個(gè)是氧氣的消耗過(guò)程，對(duì)應(yīng)的，本發(fā)明令水下呼吸模擬裝置包括氣體抽排裝置用于抽排氣體，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人體吸氣和呼氣的模擬，令水下呼吸模擬裝置包括耗氧裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)人體氧氣消耗過(guò)程的模擬，兩個(gè)裝置的功能結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水員真實(shí)潛水時(shí)的呼吸過(guò)程的模擬。由于所述水下呼吸模擬裝置能夠?qū)撍畣T真實(shí)潛水時(shí)呼吸過(guò)程進(jìn)行模擬，因此，所述水下呼吸模擬裝置能夠用于對(duì)潛水呼吸器進(jìn)行測(cè)試，從而不必通過(guò)潛水員真實(shí)潛水就能夠測(cè)試潛水呼吸器的各項(xiàng)性能，例如能夠測(cè)試潛水呼吸器的呼吸阻力。從而節(jié)約測(cè)試成本，并杜絕人員的安全隱患。同時(shí)，由于不必通過(guò)潛水員真實(shí)潛水就能夠測(cè)試潛水呼吸器，還能夠提高潛水呼吸器的測(cè)試便捷性能。所述水下呼吸模擬方法能夠利用水下呼吸模擬裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水員真實(shí)潛水時(shí)相應(yīng)呼吸過(guò)程的模擬，并節(jié)省測(cè)試時(shí)間，提高測(cè)試效率。

本發(fā)明還提供了氣體抽排裝置及其使用方法，以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)人體吸氣和呼氣的模擬。

本發(fā)明還提供了耗氧裝置及其使用方法，以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)人體氧氣消耗過(guò)程的模擬。

本發(fā)明還提供了潛水呼吸器的呼吸阻力測(cè)試方法，以更好地對(duì)潛水呼吸器的呼吸阻力進(jìn)行測(cè)試。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種水下呼吸模擬裝置。

請(qǐng)參考圖1，所述水下呼吸模擬裝置包括壓力艙110、氣體抽排裝置120、耗氧裝置130、二氧化碳補(bǔ)充裝置140、加濕裝置150和氣體混合裝置160。

本實(shí)施例中，壓力艙110可以是密閉的艙體，以便后續(xù)能夠通過(guò)通入氣體等方式升高壓力艙110內(nèi)的壓強(qiáng)。但是，壓力艙110內(nèi)可以有一些與外界連通的通氣管路，例如圖1中，氣體抽排裝置120與氣源100之間的通氣管路即從壓力艙110內(nèi)穿過(guò)壓力艙110，到達(dá)艙外的氣源100。同樣的，氣體混合裝置160的氣體輸出端對(duì)應(yīng)通氣管路從壓力艙110內(nèi)穿過(guò)壓力艙110，到達(dá)艙外。

本實(shí)施例中，根據(jù)所要模擬的水下壓強(qiáng)環(huán)境，可以設(shè)置壓力艙110內(nèi)的壓強(qiáng)范圍為4MPa～5MPa，從而達(dá)到對(duì)真實(shí)潛水壓強(qiáng)條件的模擬。

本實(shí)施例中，氣體抽排裝置120位于壓力艙110內(nèi)，用于將呼吸氣體從氣源100抽入，并用于將呼吸氣體排出，以模擬人體的吸氣和呼氣動(dòng)作。將呼吸氣體從氣源100抽入是指，氣體抽排裝置120將原本儲(chǔ)存在氣瓶(此時(shí)氣源100為儲(chǔ)存有呼吸氣體的氣瓶)內(nèi)的呼吸氣體，通過(guò)氣體抽排裝置120的抽吸作用，抽入到整個(gè)所述水下呼吸模擬裝置內(nèi)(這個(gè)過(guò)程包括將呼吸氣體抽入到氣體抽排裝置120內(nèi)部)。將呼吸氣體排出是指，氣體抽排裝置120將經(jīng)過(guò)整個(gè)所述水下呼吸模擬裝置處理后的氣體排出所述水下呼吸模擬裝置(這個(gè)過(guò)程包括將呼吸氣體從氣體抽排裝置120內(nèi)部排出)，這個(gè)過(guò)程呼吸氣體的流動(dòng)動(dòng)力主要來(lái)源于氣體抽排裝置120將自身內(nèi)部的呼吸氣體排出自身，從而使整個(gè)水下呼吸模擬裝置的氣體輸出端排出相應(yīng)體積的呼吸氣體。

本實(shí)施例中，耗氧裝置130位于壓力艙110內(nèi)，用于消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對(duì)氧氣的消耗。由于人體對(duì)所吸入的氣體也不是將其中的氧氣全部消耗，因此，所述耗氧裝置130通常也不完全消耗呼吸氣體中的氧氣，而是仍然有一部分氧氣保留在被所述水下呼吸模擬裝置排出的呼吸氣體中。

本實(shí)施例中，二氧化碳補(bǔ)充裝置140位于壓力艙110內(nèi)，用于對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)耗氧裝置130的呼吸氣體補(bǔ)充二氧化碳，以模擬人體產(chǎn)生二氧化碳。

本實(shí)施例中，采用耗氧裝置130模擬人體消耗氧氣的過(guò)程，采用二氧化碳補(bǔ)充裝置140模擬人體產(chǎn)生二氧化碳，從而將兩個(gè)過(guò)程完全分開，便于對(duì)氧氣消耗和二氧化碳生成進(jìn)行定量控制，并且在一定的條件下，還可以省略二氧化碳補(bǔ)充裝置140，從而簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，本實(shí)施例將人體對(duì)于消耗氧氣并形成二氧化碳的氣體交換過(guò)程，分開成兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行處理。

本實(shí)施例中，加濕裝置150位于壓力艙110內(nèi)，用于對(duì)呼吸氣體加濕，以模擬人體呼出氣體的濕度。加濕裝置150可以是產(chǎn)生水汽的裝置，并且加濕裝置可以根據(jù)需要，將相應(yīng)的呼吸氣體加濕至人體呼出氣體的濕度水平。

本實(shí)施例中，氣體混合裝置160位于壓力艙110內(nèi)，用于將經(jīng)過(guò)耗氧裝置130的呼吸氣體與補(bǔ)充的二氧化碳(二氧化碳由二氧化碳補(bǔ)充裝置140提供)和水汽(水汽由加濕裝置150提供)進(jìn)行混合。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，氣體抽排裝置120的氣體輸入端連接至氣源100，氣體抽排裝置120的氣體輸出端連接至耗氧裝置130的氣體輸入端。

本實(shí)施例中，氣源100位于水下呼吸模擬裝置的壓力艙110外。氣源100可以為裝有液態(tài)空氣的氣瓶。氣瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)可以30MPa～40MPa。其它實(shí)施例中，氣源100也可以位于壓力艙110內(nèi)。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，氣體混合裝置160的第一氣體輸入端連接耗氧裝置130的氣體輸出端，氣體混合裝置160的第二氣體輸入端連接二氧化碳補(bǔ)充裝置140的氣體輸出端，氣體混合裝置160的第三氣體輸入端連接加濕裝置150的輸出端。

本實(shí)施例中，氣體混合裝置160具有三個(gè)氣體輸入端，并且分別連接耗氧裝置130的氣體輸出端、二氧化碳補(bǔ)充裝置140的氣體輸出端和加濕裝置150的輸出端。其它實(shí)施例中，氣體混合裝置160也可以具有四個(gè)以上的氣體輸入端，只要保證將上述各輸出端連接至氣體混合裝置160的輸入端即可。其它實(shí)施例中，當(dāng)未設(shè)置二氧化碳補(bǔ)充裝置140時(shí)，氣體混合裝置160可以相應(yīng)去除對(duì)應(yīng)于二氧化碳補(bǔ)充裝置140的氣體輸入端，因此，此時(shí)氣體混合裝置160可以只具有兩個(gè)氣體輸入端。

本實(shí)施例中，氣體混合裝置160內(nèi)部可以具有氣體混合渦輪(未示出)，通過(guò)所述渦輪的旋轉(zhuǎn)，使輸入氣體混合裝置160內(nèi)部的不同成分充分混合。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，氣源100與氣體抽排裝置120之間具有第一減壓閥171和第二減壓閥172，第一減壓閥171和第二減壓閥172位于壓力艙110內(nèi)，第二減壓閥172位于第一減壓閥171和氣體抽排裝置120之間。

本實(shí)施例中，通過(guò)第一減壓閥171和第二減壓閥172的減壓作用，能夠使氣源100中的呼吸氣體從30MPa～40MPa的壓強(qiáng)范圍降低至與壓力艙110內(nèi)的環(huán)境壓強(qiáng)基本相等，也可以在經(jīng)過(guò)第一減壓閥171和第二減壓閥172的減壓作用后，使呼吸氣體的壓強(qiáng)范圍降低至比壓力艙110內(nèi)的環(huán)境壓強(qiáng)(此時(shí)環(huán)境壓強(qiáng)即為壓力艙100內(nèi)的壓強(qiáng))略大，例如比環(huán)境壓強(qiáng)大0kPa～500kPa左右。其中，第一減壓閥171可以將30MPa～40MPa的壓強(qiáng)降低至約10MPa左右。

本實(shí)施例將第一減壓閥171和第二減壓閥172設(shè)置在壓力艙110內(nèi)，可以令第一減壓閥171和第二減壓閥172在更加接近真實(shí)潛水的壓強(qiáng)環(huán)境中工作，從而提高整個(gè)水下呼吸模擬裝置的模擬水平。

本實(shí)施例中，第一減壓閥171和第二減壓閥172屬于整個(gè)水下呼吸模擬裝置的一部分，但是，其它實(shí)施例中，水下呼吸模擬裝置也可以不包括第一減壓閥171和第二減壓閥172，而是將第一減壓閥171和第二減壓閥172作為對(duì)應(yīng)潛水呼吸器的一部分。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，第二減壓閥172與氣體抽排裝置120之間具有第一單向閥101，氣體抽排裝置120與耗氧裝置130之間具有第二單向閥102。

本實(shí)施例中，第一單向閥101用于控制相應(yīng)的呼吸氣體從第二減壓閥172向氣體抽排裝置120單向流動(dòng)。第二單向閥102用于控制相應(yīng)的呼吸氣體從氣體抽排裝置120向耗氧裝置130單向流動(dòng)。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，耗氧裝置130與氣體混合裝置160之間具有第三單向閥103，二氧化碳補(bǔ)充裝置140與氣體混合裝置160之間具有第四單向閥104，加濕裝置150與氣體混合裝置160之間具有第五單向閥105，加濕裝置150的氣體輸出端具有第六單向閥106。

本實(shí)施例中，通過(guò)第三單向閥103，控制呼吸氣體從耗氧裝置130向氣體混合裝置160單向流動(dòng)。通過(guò)第四單向閥104，控制二氧化碳補(bǔ)充裝置140產(chǎn)生的二氧化碳向氣體混合裝置160單向流動(dòng)。通過(guò)第五單向閥105，控制加濕裝置150補(bǔ)充的水汽向氣體混合裝置160單向流動(dòng)，通過(guò)第六單向閥106，控制混合后的氣體從氣體混合裝置160單向輸出。

需要說(shuō)明的是，圖1中雖未顯示，但本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置還包括溫度控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)用于控制耗氧裝置130和氣體混合裝置160中至少其中一個(gè)裝置內(nèi)部氣體的溫度。具體的，所述溫度控制系統(tǒng)可以僅用于控制耗氧裝置130內(nèi)部氣體的溫度，也可以僅用于控制氣體混合裝置160內(nèi)部氣體的溫度，還可以同時(shí)用于控制耗氧裝置130內(nèi)部氣體的溫度和氣體混合裝置160內(nèi)部氣體的溫度。上述對(duì)各裝置內(nèi)部氣體溫度的控制通常是指對(duì)裝置內(nèi)的氣體進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訙?，從而使相?yīng)的氣體達(dá)到人體真實(shí)呼吸時(shí)相當(dāng)?shù)臏囟取Ｍㄟ^(guò)所述溫度控制系統(tǒng)，使上述各裝置內(nèi)的氣體溫度控制在約37℃左右，從而更好地模擬人體呼吸過(guò)程中的氣體溫度。

需要說(shuō)明的是，考慮到熱脹冷縮會(huì)對(duì)氣體抽排裝置120造成影響，從而會(huì)進(jìn)一步影響到氣體抽排裝置120工作過(guò)程中受到的阻力大小，因此，通常不對(duì)氣體抽排裝置120內(nèi)部氣體的溫度進(jìn)行控制(即不對(duì)氣體抽排裝置120進(jìn)行升溫處理)。

本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，還包括一種氣體抽排裝置120，請(qǐng)參考圖2，示出了氣體抽排裝置120的具體結(jié)構(gòu)，氣體抽排裝置120包括氣缸121和電機(jī)122。氣缸121具有缸筒1211、活塞1212和連桿1213。

本實(shí)施例中，氣缸121是引導(dǎo)其內(nèi)部活塞1212在其缸筒1211內(nèi)進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形機(jī)件。

本實(shí)施例中，缸筒1211具有氣體輸出端1215和氣體輸入端1214。氣體輸出端1215和氣體輸入端1214位于缸筒1211的同一端面中。并且，氣體輸入端1214連接至相應(yīng)的氣源100(請(qǐng)參考圖1)，以保證氣缸121能夠從氣源100處抽入氣體，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體吸氣過(guò)程的模擬。氣體輸出端1215連接至后續(xù)的其它裝置(例如耗氧裝置130)，并且一直導(dǎo)通至整個(gè)水下呼吸模擬裝置的輸出端，以便能夠通過(guò)向所述氣體輸出端排放氣體，而實(shí)現(xiàn)對(duì)人體呼氣過(guò)程的模擬。需要說(shuō)明的是，其它實(shí)施例中，缸筒1211的同一端面中還可以包括有其它的氣體輸入端。

本實(shí)施例中，缸筒1211的內(nèi)徑大小代表了氣缸121輸出力的大小?；钊?212要在缸筒1211內(nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動(dòng)，缸筒1211內(nèi)表面的表面粗糙度(Ra)應(yīng)達(dá)到0.8μm。

活塞1212位于所述缸筒1211內(nèi)。活塞1212是氣缸121中的抽取和排出氣體的關(guān)鍵元件，為防止活塞1212左右兩腔相互竄氣，活塞1212可以設(shè)有密封圈(未單獨(dú)顯示)。

連桿1213一端連接活塞1212。連桿1213是氣缸121中最重要的受力零件。通?？梢允褂酶咛间?，連桿1213表面可以經(jīng)鍍硬鉻處理，或者連桿1213可以使用不銹鋼，以防腐蝕，并提高活塞1212中密封圈的耐磨性。

電機(jī)122連接連桿1213的另一端。具體的，電機(jī)122具有機(jī)座1224，機(jī)座1224上具有滑軌1223。電機(jī)122通過(guò)螺桿1221和夾板1222固定連桿1213的另一端，并且?jiàn)A板1222設(shè)置在滑軌1223上，以保證夾板1222能夠在滑軌1223上作往返運(yùn)動(dòng)。夾板1222的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力可以來(lái)源于電機(jī)122內(nèi)部的電力控制系統(tǒng)。電機(jī)122能夠帶動(dòng)所述連桿1213作單軸往返運(yùn)動(dòng)，從而使所述連桿1213能夠帶動(dòng)所述活塞1212在所述缸筒1211內(nèi)作單軸往返運(yùn)動(dòng)。

需要說(shuō)明的是，其它實(shí)施例中，電機(jī)122也可以采用其它結(jié)構(gòu)固定連桿1213的另一端，并且使連桿1213能夠作單軸往返運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)施例中，當(dāng)連桿1213向遠(yuǎn)離氣體輸出端和氣體輸入端的方向運(yùn)用時(shí)，會(huì)帶動(dòng)活塞1212將呼吸氣體抽入缸筒1211內(nèi)，完成對(duì)人體吸氣動(dòng)作的模擬。當(dāng)連桿1213向靠近氣體輸出端和氣體輸入端的方向運(yùn)用時(shí)，會(huì)帶動(dòng)活塞1212將呼吸氣體排出缸筒1211外，完成對(duì)人體呼氣動(dòng)作的模擬。

本實(shí)施例中，所述氣缸121的排量大于等于人體的最大肺活量，從而保證氣體抽排裝置120能夠?qū)Ω鞣N不同程度的呼吸情況進(jìn)行模擬。所述人體的最大肺活量可以是指正常成年人的最大肺活量，考慮到本實(shí)施例是運(yùn)用于水下呼吸模擬裝置，因此，所述人體的最大肺活量可以是指潛水員的最大肺活量。

需要說(shuō)明的是，圖中雖未顯示，但是氣體抽排裝置120還可以包括速度控制系統(tǒng)(速度控制系統(tǒng)可以為上述電力控制系統(tǒng)的一部分，并且可以有相應(yīng)的控制平臺(tái)以供相應(yīng)設(shè)定速度的輸入)。速度控制系統(tǒng)用于控制所述連桿1213在單軸往返運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)速度。本實(shí)施例中，所述速度控制系統(tǒng)可以設(shè)置于所述電機(jī)122中，從而保證電機(jī)122在帶動(dòng)連桿1213作單軸往返運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)地控制連桿1213運(yùn)動(dòng)速度，從而實(shí)時(shí)控制活塞1212的運(yùn)動(dòng)速度。

需要說(shuō)明的是，圖中雖未顯示，但是氣體抽排裝置120還包括阻力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。阻力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(阻力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同樣可以設(shè)置于相應(yīng)的機(jī)座1224內(nèi)部，并且可以有相應(yīng)的顯示裝置或者數(shù)據(jù)輸出裝置將相應(yīng)的阻力數(shù)據(jù)輸出)用于監(jiān)測(cè)活塞1212在缸筒1211內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力。阻力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)活塞1212所受阻力的監(jiān)測(cè)對(duì)于潛水呼吸器相應(yīng)功能的測(cè)試具有重要的意義。

本實(shí)施例所提供的氣體抽排裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且通過(guò)各結(jié)構(gòu)的相互配合，并且能夠用于人體吸氣和呼氣過(guò)程的全模擬。

本實(shí)施例還提供了圖2所示氣體抽排裝置120的使用方法，所述使用方法適用于上述氣體抽排裝置120，所述使用方法包括：采用電機(jī)122控制連桿1213作單軸往返運(yùn)動(dòng)，連桿1213帶動(dòng)活塞1212在缸筒1211內(nèi)往返運(yùn)動(dòng)。在活塞1212向遠(yuǎn)離氣體輸出端1215和氣體輸入端1214的方向運(yùn)用時(shí)，氣體輸入端1214打開，氣體輸出端1215關(guān)閉，氣缸121將相應(yīng)的呼吸氣體從氣體輸入端1214抽入缸筒1211內(nèi)，完成對(duì)人體吸氣動(dòng)作的模擬。在活塞1212向靠近氣體輸出端1215和氣體輸入端1214的方向運(yùn)用時(shí)，氣體輸入端1214關(guān)閉，氣體輸出端1215打開，氣缸121將缸筒1211內(nèi)的呼吸氣體從氣體輸出端1215排出缸筒1211，完成對(duì)人體呼氣動(dòng)作的模擬。

所述使用方法中，前面已經(jīng)抽到，氣缸121的排量大于等于人體的最大肺活量，因此，可以通過(guò)控制活塞1212在缸筒1211內(nèi)的行程，控制呼吸氣體被抽入缸筒1211內(nèi)的體積。

本實(shí)施例中，通過(guò)速度控制系統(tǒng)控制活塞1212的速度?；钊?212的速度可以用于模擬人體的呼吸頻率和呼吸強(qiáng)度。通過(guò)所述速度控制系統(tǒng)，本實(shí)施例可以對(duì)不同呼吸強(qiáng)度和呼吸頻率進(jìn)行模擬。

本實(shí)施例中，控制活塞1212在一次單向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中分為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)階段，其中，第一運(yùn)動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)速度大于第二運(yùn)動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)速度。由于人呼吸過(guò)程中，無(wú)論是吸氣還是呼氣，都是先快后慢(呼吸時(shí)所用的力氣先大后小)，因此，設(shè)置第一運(yùn)動(dòng)階段大于第二運(yùn)動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)速度，可以更加準(zhǔn)確地模擬人體呼吸動(dòng)作過(guò)程。

本實(shí)施例中，阻力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)活塞1212在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力。前面已經(jīng)提到，阻力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)活塞1212所受阻力的監(jiān)測(cè)對(duì)于潛水呼吸器相應(yīng)功能的測(cè)試具有重要的意義。通過(guò)阻力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)活塞1212在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力，可以采集到相應(yīng)潛水呼吸器的呼吸阻力等各項(xiàng)指標(biāo)，從而為潛水呼吸器的性能測(cè)試提供直接數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例中，設(shè)置活塞1212以不同的速度往返運(yùn)動(dòng)，監(jiān)測(cè)活塞1212每次往返運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力，從而可以采集到相應(yīng)潛水呼吸器的在不同呼吸條件下，相應(yīng)的呼吸阻力等各項(xiàng)指標(biāo)，從而更加全面地了解相應(yīng)潛水呼吸器的性能。

通過(guò)上述過(guò)程，本實(shí)施例所提供的使用方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體吸氣和呼氣過(guò)程的全模擬，并且整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單且易于操作，同時(shí)所述使用方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種不同呼吸強(qiáng)度和呼吸頻率的模擬，從而為直接和全面地對(duì)相應(yīng)潛水呼吸器進(jìn)行測(cè)試提供了條件。

需要說(shuō)明的是，為了保證氣缸121更好地工作，最好令氣缸121保持恒溫恒濕(濕度較小或者說(shuō)干燥)的狀態(tài)。

本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，還包括第一種耗氧裝置130，請(qǐng)參考圖3，耗氧裝置130包括多根耗氧管131和多根通氣管132。每根耗氧管131的氣體輸入端具有單向閥1311。單向閥1311用于控制相應(yīng)的氣體從耗氧管131的氣體輸入端單向流入耗氧管131。每根耗氧管131的氣體輸出端具有氧氣監(jiān)測(cè)裝置1312，氧氣監(jiān)測(cè)裝置1312用于監(jiān)測(cè)經(jīng)過(guò)耗氧管131后的氣體，從氣體輸出端輸出是，是否仍然帶有氧氣。如果仍然帶有氧化，所述耗氧管131就無(wú)法對(duì)氧氣進(jìn)行定量去除。

本實(shí)施例中，耗氧管131中具有液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑。經(jīng)過(guò)耗氧管131的氣體與耗氧管131內(nèi)的液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑充分接觸，氣體中的氧氣與液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被完全消耗，并且，本實(shí)施例使用的液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑與氧氣反應(yīng)后，不產(chǎn)生其它氣體，以便于對(duì)氣體流量的定量控制。

本實(shí)施例中，每根通氣管132的氣體輸入端具有單向閥1321。通氣管132的氣體輸入端設(shè)置單向閥1321，同樣是為了保證相應(yīng)的氣體從通氣管132中單向流動(dòng)。

本實(shí)施例中，耗氧管131和通氣管132的個(gè)數(shù)相等，且個(gè)數(shù)等于5。其它實(shí)施例中，耗氧管131和通氣管132的個(gè)數(shù)相等，且個(gè)數(shù)大于5。通過(guò)控制各個(gè)耗氧管131和通氣管132對(duì)應(yīng)單向閥(包括單向閥1311和單向閥1321)的打開和關(guān)閉，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體中氧氣消耗比例的定量控制。

本實(shí)施例所提供的耗氧裝置130組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)對(duì)不同單向閥開關(guān)狀態(tài)的控制，就能夠達(dá)到對(duì)相應(yīng)呼吸氣體中，氧氣消耗比例的定量控制，從而簡(jiǎn)化了氧氣消耗的模擬過(guò)程。

本實(shí)施例還提供了耗氧裝置130的使用方法，運(yùn)用于上述耗氧裝置130。所述使用方法包括：打開至少一根耗氧管131氣體輸入端的單向閥1311，并令第一部分呼吸氣體流過(guò)被打開的耗氧管131，從而消耗第一部分呼吸氣體中的氧氣，完成人體對(duì)部分呼吸氣體進(jìn)行氧氣消耗的模擬。打開至少一根通氣管132氣體輸入端的單向閥1321，并令第二部分呼吸氣體流過(guò)被打開的通氣管132，完成人體對(duì)部分呼吸氣體未進(jìn)行氧氣消耗的模擬。

本實(shí)施例中，所述第一部分呼吸氣體是指流入整個(gè)耗氧裝置130的其中一部分呼吸氣體，這部分氣體被控制流經(jīng)相應(yīng)的耗氧管131，所述第二部分呼吸氣體是指流入整個(gè)耗氧裝置130的其中另一部分呼吸氣體，這部分氣體被控制流經(jīng)相應(yīng)的通氣管132，而所述第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的總和等于流經(jīng)整個(gè)耗氧裝置130的全部呼吸氣體。

本實(shí)施例中，一根耗氧管131和一根通氣管132在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的呼吸氣體體積相等。從而方便對(duì)經(jīng)過(guò)耗氧管131和通氣管132的氣體比例進(jìn)行定量控制。

本實(shí)施例中，耗氧管131和通氣管132的個(gè)數(shù)相等，且個(gè)數(shù)大于等于5，通過(guò)控制耗氧管131的打開個(gè)數(shù)和通氣管132的打開個(gè)數(shù)，控制第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比。而控制第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比就能夠?qū)θ亢粑鼩怏w中，被消耗氧氣的量進(jìn)行定量控制。

具體的，當(dāng)耗氧管131和通氣管132的個(gè)數(shù)均為5時(shí)，如果同時(shí)打開一根耗氧管131和一根通氣管132，則第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比為1:1，此時(shí)，有一半呼吸氣體中的氧氣被完全消耗，因此，可知氧氣被消耗量為50％。當(dāng)耗氧管131和通氣管132的個(gè)數(shù)均為5時(shí)，如果同時(shí)打開三根耗氧管131和一根通氣管132，則第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比為3:1，此時(shí)，有四分之三呼吸氣體中的氧氣被完全消耗，因此，可知氧氣被消耗量為75％。當(dāng)耗氧管131和通氣管132的個(gè)數(shù)均為5時(shí)，如果同時(shí)打開一根耗氧管131和三根通氣管132，則第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比為1:3，此時(shí)，有四分之一呼吸氣體中的氧氣被完全消耗，因此，可知氧氣被消耗量為25％。

本實(shí)施例中，當(dāng)氧氣監(jiān)測(cè)裝置1312監(jiān)測(cè)到相應(yīng)的耗氧管131氣體輸出端輸出氣體含有氧氣時(shí)，更換相應(yīng)的耗氧管131中的耗氧劑。從而保證能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)氧氣消耗量進(jìn)行定量控制。

本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，還包括第二種耗氧裝置130，請(qǐng)參考圖4，耗氧裝置130包括耗氧池133和通氣管134。

本實(shí)施例中，耗氧池133的氣體輸入端具有流量控制閥1331，流量控制閥1331不僅保證相應(yīng)的氣體從耗氧池133中單向流動(dòng)，而且還能夠控制單位時(shí)間內(nèi)，相應(yīng)的氣體在耗氧池133中的流量(即控制相應(yīng)氣體的流速)。

本實(shí)施例中，耗氧池133中具有液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑。經(jīng)過(guò)耗氧管的氣體與耗氧池133內(nèi)的液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑充分接觸，氣體中的氧氣與液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被完全消耗，并且，本實(shí)施例使用的液態(tài)耗氧劑或者固態(tài)耗氧劑與氧氣反應(yīng)后，不產(chǎn)生其它氣體，以便于對(duì)氣體流量的定量控制。

本實(shí)施例中，耗氧池133的氣體輸出端具有氧氣監(jiān)測(cè)裝置1332，當(dāng)氧氣監(jiān)測(cè)裝置1332監(jiān)測(cè)到耗氧池133氣體輸出端輸出氣體含有氧氣時(shí)，更換相應(yīng)的耗氧池133中的耗氧劑。從而保證能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)氧氣消耗量進(jìn)行定量控制。

本實(shí)施例中，通氣管134的氣體輸入端具有流量控制閥1341。流量控制閥1341不僅保證相應(yīng)的氣體從通氣管134中單向流動(dòng)，而且還能夠控制單位時(shí)間內(nèi)，相應(yīng)的氣體在通氣管134中的流量(即控制相應(yīng)氣體的流速)。

本實(shí)施例中，在耗氧池133的氣體輸出端還具有單向閥1333，通過(guò)在耗氧池133的氣體輸出端設(shè)置單向閥1333，防止從通氣管134中輸出的氣體從耗氧池133的輸出端反方向進(jìn)入耗氧池133中，從而防止從通氣管134中輸出的氣體對(duì)耗氧池133的正常使用造成不利影響。

本實(shí)施例還提供了對(duì)應(yīng)于圖4所示耗氧裝置130的使用方法，所述使用方法包括：控制第一流量控制閥至少部分打開，并令第一部分呼吸氣體流過(guò)耗氧池133，從而消耗第一部分呼吸氣體中的氧氣，完成人體對(duì)部分呼吸氣體進(jìn)行氧氣消耗的模擬。控制第二流量控制閥至少部分打開，并令第二部分呼吸氣體流過(guò)被打開的通氣管134，完成人體對(duì)部分呼吸氣體未進(jìn)行氧氣消耗的模擬。

本實(shí)施例中，通過(guò)第一流量控制閥和第二流量控制閥，控制第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比。例如，可以通過(guò)第一流量控制閥和第二流量控制閥控制第一部分呼吸氣體和第二部分呼吸氣體的體積比為1:1、1:2、1:3、2:1或3:1等。

本實(shí)施例中，當(dāng)氧氣監(jiān)測(cè)裝置1332監(jiān)測(cè)到耗氧池133氣體輸出端輸出氣體含有氧氣時(shí)，更換耗氧池133內(nèi)的耗氧劑。

需要說(shuō)明的是，除了圖2中提供的氣體抽排裝置120，本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置還可以采用其它氣體抽排裝置120模擬人體的吸氣和呼氣動(dòng)作，除了圖3和圖4所示的耗氧裝置130，本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置還可以采用其它耗氧裝置130模擬人體對(duì)氧氣的消耗。

本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，采用氣體抽排裝置120用于將呼吸氣體從氣源100抽入，并用于將呼吸氣體排出，以模擬人體的吸氣和呼氣動(dòng)作，再采用耗氧裝置130用于消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對(duì)氧氣的消耗，所述兩個(gè)裝置的配合能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)潛水員真實(shí)潛水時(shí)的呼吸過(guò)程的模擬，因此，所述水下呼吸模擬裝置能夠用于對(duì)潛水呼吸器進(jìn)行測(cè)試，從而不必通過(guò)潛水員真實(shí)潛水就能夠測(cè)試潛水呼吸器的各項(xiàng)性能，例如能夠測(cè)試潛水呼吸器的呼吸阻力。從而節(jié)約測(cè)試成本，并杜絕人員的安全隱患。同時(shí)，由于不必通過(guò)潛水員真實(shí)潛水就能夠測(cè)試潛水呼吸器，還能夠提高潛水呼吸器的測(cè)試便捷性能。

需要特別說(shuō)明的是，上述水下呼吸模擬裝置可以與開式潛水呼吸器配合使用，可以與半封閉式潛水呼吸器配合使用，還可以與封閉式潛水呼吸器配合使用。其中，由于所述水下呼吸模擬裝置能夠與各種不同類型的潛水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模擬裝置可以用于測(cè)試不同類型潛水呼吸器的各種性能。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種水下呼吸模擬裝置的水下呼吸模擬方法，所述水下呼吸模擬方法適用于前述實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置，因此所述水下呼吸模擬裝置可以參考前述實(shí)施例相應(yīng)內(nèi)容。

所述水下呼吸模擬方法包括：將水下呼吸模擬裝置的總氣體輸入端(本實(shí)施例中，總氣體輸入端為氣體抽排裝置120的氣體輸入端)連接至氣源100，然后采用氣體抽排裝置120從氣源100將呼吸氣體抽入水下呼吸模擬裝置(圖1中氣源100與壓力艙110之間的箭頭代表呼吸氣體的抽入方向)，并將呼吸氣體從氣體抽排裝置120排向耗氧裝置130，以模擬人體的吸氣和呼氣動(dòng)作。采用耗氧裝置130消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對(duì)氧氣的消耗。所述呼吸氣體在經(jīng)過(guò)耗氧裝置130，被繼續(xù)排向氣體混合裝置160。與此同時(shí)，采用二氧化碳補(bǔ)充裝置140向氣體混合裝置160補(bǔ)充二氧化碳，以對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)耗氧裝置130的呼吸氣體補(bǔ)充二氧化碳，以模擬人體產(chǎn)生二氧化碳。與此同時(shí)，采用加濕裝置150向氣體混合裝置160補(bǔ)充水汽，以對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)耗氧裝置130的呼吸氣體增加濕度，以模擬人體呼出氣體的濕度。通過(guò)氣體混合裝置160將已經(jīng)經(jīng)過(guò)耗氧裝置130的呼吸氣體與補(bǔ)充的二氧化碳和水汽混合均勻。最后通過(guò)氣體混合裝置160的氣體輸出端，將混合后的呼吸氣體排出(圖1中位于氣體混合裝置160的氣體輸出端的箭頭代表呼吸氣體的排出方向)。

本實(shí)施例中，通過(guò)第一減壓閥171和第二減壓閥172降低呼吸氣體的氣壓，從而使呼吸氣體的氣壓在進(jìn)入氣體抽排裝置120之前達(dá)到與壓力艙100內(nèi)氣壓基本相等的程度。

本實(shí)施例中，通過(guò)在第二減壓閥172與氣體抽排裝置120之間設(shè)置第一單向閥101，控制呼吸氣體從第二減壓閥172向氣體抽排裝置120單向流動(dòng)，通過(guò)在氣體抽排裝置120與耗氧裝置130之間設(shè)置第二單向閥102，控制呼吸氣體從氣體抽排裝置120向耗氧裝置130單向流動(dòng)。

通過(guò)在耗氧裝置130與氣體混合裝置160之間設(shè)置第三單向閥103，控制呼吸氣體從耗氧裝置130向氣體混合裝置160單向流動(dòng)。通過(guò)在二氧化碳補(bǔ)充裝置140與氣體混合裝置160之間設(shè)置第四單向閥104，控制二氧化碳補(bǔ)充裝置140產(chǎn)生的二氧化碳向氣體混合裝置160單向流動(dòng)。通過(guò)在加濕裝置150與氣體混合裝置160之間設(shè)置第五單向閥105，控制加濕裝置150補(bǔ)充的水汽向氣體混合裝置160單向流動(dòng)，通過(guò)在氣體混合裝置160的氣體輸出端設(shè)置第六單向閥106，控制混合后的氣體從氣體混合裝置160單向輸出。

本實(shí)施例中，當(dāng)氣體抽排裝置120從氣源100抽入呼吸氣體時(shí)，第一單向閥101打開，第二單向閥102、第三單向閥103、第四單向閥104、第五單向閥105和第六單向閥106關(guān)閉，此時(shí)呼吸氣體被抽入氣體抽排裝置120中。當(dāng)氣體抽排裝置120排出呼吸氣體，第一單向閥101關(guān)閉，第二單向閥102、第三單向閥103、第四單向閥104、第五單向閥105和第六單向閥106打開，此時(shí)呼吸氣體從氣體抽排裝置120向外排出，并先排向耗氧裝置130，在經(jīng)過(guò)耗氧裝置130后，繼續(xù)排向氣體混合裝置160，與此同時(shí)，二氧化碳補(bǔ)充裝置140向氣體混合裝置160補(bǔ)充二氧化碳，加濕裝置150向氣體混合裝置160補(bǔ)充水汽，從而使氣體混合裝置160內(nèi)部的氣體成分混合均勻，而原來(lái)位于氣體混合裝置160內(nèi)部已經(jīng)混合均勻的呼吸氣體在其它部分氣體輸入時(shí)，被排出氣體混合裝置160，并通過(guò)打開的第六單向閥106，向壓力艙110外排出。

經(jīng)過(guò)上述各單向閥的聯(lián)動(dòng)控制后，本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了整個(gè)人體呼吸過(guò)程中，吸氣和呼氣過(guò)程的模擬，并且所述吸氣和呼氣過(guò)程的模擬還包括對(duì)氧氣消耗過(guò)程和二氧化碳生成過(guò)程的模擬，同時(shí)還對(duì)呼出氣體的濕度水平進(jìn)行了模擬。此外，本實(shí)施例還可以利用相應(yīng)的溫度控制系統(tǒng)對(duì)呼吸系統(tǒng)的溫度進(jìn)行調(diào)整，以模擬人體呼出氣體的溫度。

呼吸商是生物體在同一時(shí)間內(nèi)，釋放二氧化碳與吸收氧氣的體積之比或摩爾數(shù)之比，即指呼吸作用所釋放的二氧化碳和吸收的氧氣的分子比。本實(shí)施例中，可以通過(guò)調(diào)整耗氧裝置130消耗氧氣的量(多少)與二氧化碳補(bǔ)充裝置140補(bǔ)充二氧化碳的量(多少)，使水下呼吸模擬裝置的模擬呼吸商控制為0.855～0.860，或者控制為0.860～0.875，或者控制為0.875～0.900，或者控制為0.900～0.910。在上述三種不同的呼吸商條件下，使用所述水下呼吸模擬裝置，從而分別模擬人體在輕度活動(dòng)(呼吸商為0.855～0.860)、睡眠(呼吸商為0.860～0.875)、中度活動(dòng)(呼吸商為0.875～0.900)和重度活動(dòng)(呼吸商為0.900～0.910)過(guò)程中的呼吸情況，從而保證可以采用所述呼吸模擬方法對(duì)各種呼吸情況下對(duì)潛水呼吸器進(jìn)行測(cè)試。

需要說(shuō)明的是，圖1中未顯示，但是根據(jù)前述內(nèi)容可知，本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬方法可以通過(guò)溫度控制系統(tǒng)，控制耗氧裝置130和氣體混合裝置160中，至少其中一個(gè)裝置內(nèi)部氣體的溫度。

需要說(shuō)明的是，其它實(shí)施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運(yùn)用于沒(méi)有氣體混合裝置160的水下呼吸模擬裝置，此時(shí)，相應(yīng)的不需要設(shè)置第三單向閥103及打開和關(guān)閉第三單向閥103的步驟。此時(shí)，二氧化碳補(bǔ)充裝置140和加濕裝置150分別補(bǔ)充的二氧化碳和水汽可以直接輸入至同一管路中進(jìn)行混合。當(dāng)然，如果增加氣體混合裝置160能夠使氣體混合后更加均勻，可以更好地模擬人體的呼吸。

需要說(shuō)明的是，其它實(shí)施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運(yùn)用于沒(méi)有二氧化碳補(bǔ)充裝置140的水下呼吸模擬裝置，此時(shí)，相應(yīng)的不需要設(shè)置第四單向閥104及打開和關(guān)閉第四單向閥104的步驟。當(dāng)然，如果增加二氧化碳補(bǔ)充裝置140，可以更好地模擬人體呼吸過(guò)程中呼出的氣體。

需要說(shuō)明的是，其它實(shí)施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運(yùn)用于沒(méi)有加濕裝置150的水下呼吸模擬裝置，此時(shí)，相應(yīng)的不需要設(shè)置第五單向閥105及打開和關(guān)閉第五單向閥105的步驟。當(dāng)然，如果增加加濕裝置150，可以更好地模擬人體呼吸過(guò)程中呼出氣體的濕度。

所述水下呼吸模擬方法可以控制壓力艙110內(nèi)的壓強(qiáng)范圍為4MPa～5MPa。

本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬方法能夠利用所述水下呼吸模擬裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水員真實(shí)潛水時(shí)相應(yīng)呼吸過(guò)程的模擬，所述模擬過(guò)程簡(jiǎn)單，從而節(jié)省測(cè)試時(shí)間，提高測(cè)試效率。

需要特別說(shuō)明的是，上述水下呼吸模擬方法可以與開式潛水呼吸器配合使用，可以與半封閉式潛水呼吸器配合使用，還可以與封閉式潛水呼吸器配合使用。其中，由于所述呼吸模擬方法能夠與各種不同類型的潛水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模擬方法可以用于測(cè)試不同類型潛水呼吸器的各種性能。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種潛水呼吸器的呼吸阻力測(cè)試方法，包括步驟一至步驟四。

步驟一，提供水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器。所述水下呼吸模擬裝置如圖1所示，具體包括壓力艙110、氣體抽排裝置120和耗氧裝置130。氣體抽排裝置120和耗氧裝置130位于壓力艙110內(nèi)。氣體抽排裝置120的氣體輸入端連接至氣源100，氣體抽排裝置120的氣體輸出端連接至耗氧裝置130的氣體輸入端。水下呼吸模擬裝置還包括位于壓力艙110內(nèi)的二氧化碳補(bǔ)充裝置140，以及位于壓力艙110內(nèi)的加濕裝置150，更多水下呼吸模擬裝置的內(nèi)容可參考本說(shuō)明書前述內(nèi)容。

步驟二，將所述水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器裝配在一起。

本實(shí)施例中，所述水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器的裝配方式相當(dāng)于人體穿戴潛水呼吸器后的方式，例如，潛水呼吸器的空氣咬嘴連接至所述水下呼吸模擬裝置中的氣體輸入端，具體所述氣體輸入端為氣體抽排裝置120的氣體輸入端，可參考圖1。換言之，本實(shí)施例中，氣體抽排裝置120的氣體輸入端連接至氣源100，而氣源100為所述潛水呼吸器的一部分。氣源100具體可以為所述潛水呼吸器中的氣瓶。

步驟三，對(duì)壓力艙110進(jìn)行加壓，達(dá)到潛水呼吸器使用時(shí)的水下壓強(qiáng)環(huán)境。

本實(shí)施例中，對(duì)壓力艙110進(jìn)行加壓，具體可以加壓至壓力艙110的壓強(qiáng)達(dá)到4MPa～5MPa，從而模擬出相應(yīng)的潛水壓強(qiáng)環(huán)境。

步驟四，使用水下呼吸模擬裝置進(jìn)行人體呼吸模擬，測(cè)試水下呼吸模擬裝置中，氣體抽排裝置120在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力。

本實(shí)施例中，氣體抽排裝置120在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力即為潛水呼吸器的呼吸阻力。

本實(shí)施例中，使用水下呼吸模擬裝置進(jìn)行人體呼吸模擬包括：采用氣體抽排裝置120模擬人體對(duì)呼吸氣體的吸入和呼出。具體的模擬過(guò)程可以參考圖2對(duì)應(yīng)的氣體抽排裝置120及其使用方法。

需要說(shuō)明的是，正如前面所述，可以通過(guò)控制(圖2所示)氣體抽排裝置120中，活塞1212的運(yùn)動(dòng)速度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同呼吸強(qiáng)度和不同呼吸頻率的模擬，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同呼吸強(qiáng)度和不同呼吸頻率條件下，對(duì)潛水呼吸器的呼吸阻力進(jìn)行測(cè)試。也就是說(shuō)，本實(shí)施例可以測(cè)試氣體抽排裝置120在不同工作條件下，氣體抽排裝置120在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力，也就是說(shuō)，可以模擬測(cè)試在人體不同呼吸情況下，潛水呼吸器的呼吸阻力。

本實(shí)施例中，使用水下呼吸模擬裝置進(jìn)行人體呼吸模擬包括：采用耗氧裝置130模擬人體對(duì)呼吸氣體中氧氣的消耗。具體的模擬過(guò)程可以參考圖3和圖4對(duì)應(yīng)的耗氧裝置130及其使用方法。

本實(shí)施例中，由于存在二氧化碳補(bǔ)充裝置140，因此，測(cè)試二氧化碳補(bǔ)充裝置140在進(jìn)行二氧化碳補(bǔ)充前，氣體抽排裝置120在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力，并測(cè)試二氧化碳補(bǔ)充裝置140在進(jìn)行二氧化碳補(bǔ)充后，氣體抽排裝置120在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力。其它實(shí)施例中，當(dāng)不存在二氧化碳補(bǔ)充裝置140時(shí)，可以不考慮二氧化碳補(bǔ)充裝置140對(duì)相應(yīng)阻力的影響。也就是說(shuō)，本實(shí)施例可以測(cè)試耗氧裝置130和二氧化碳補(bǔ)充裝置140在不同工作條件下，氣體抽排裝置120在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力。為了準(zhǔn)確測(cè)試潛水呼吸器的呼吸阻力，可以反復(fù)測(cè)試二氧化碳補(bǔ)充裝置140對(duì)所述阻力的影響，從而更加準(zhǔn)確地測(cè)度所述阻力。

需要說(shuō)明的是，正如前面所述，可以通過(guò)控制耗氧裝置130對(duì)呼吸氣體中氧氣消耗量的多少，以及控制二氧化碳補(bǔ)充裝置140對(duì)補(bǔ)充的二氧化碳的多少，實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸商的控制。因此，本實(shí)施例可以通過(guò)對(duì)上述兩個(gè)裝置的調(diào)整和控制，實(shí)現(xiàn)在不同呼吸商條件下，對(duì)潛水呼吸器的呼吸阻力進(jìn)行測(cè)試。

本實(shí)施例中，由于存在加濕裝置150，因此，測(cè)試加濕裝置150在進(jìn)行加濕前，氣體抽排裝置120在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力，并測(cè)試加濕裝置150在進(jìn)行加濕后，氣體抽排裝置120在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力。其它實(shí)施例中，當(dāng)不存在加濕裝置150時(shí)，可以不考慮加濕裝置150對(duì)相應(yīng)阻力的影響。為了準(zhǔn)確測(cè)試潛水呼吸器的呼吸阻力，可以反復(fù)測(cè)試加濕裝置150對(duì)所述阻力的影響，從而更加準(zhǔn)確地測(cè)度所述阻力。

本實(shí)施例采用上述測(cè)試方法能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)潛水呼吸器的呼吸阻力進(jìn)行測(cè)試，并且杜絕了人員安全問(wèn)題。

本發(fā)明又一實(shí)施例提供另一種水下呼吸模擬裝置。

請(qǐng)參考圖5，所述水下呼吸模擬裝置包括壓力艙210、耗氧裝置220、氣體抽排裝置230、二氧化碳補(bǔ)充裝置240、加濕裝置250和氣體混合裝置260。

本實(shí)施例中，壓力艙210可以是密閉的艙體，以便后續(xù)能夠通過(guò)通入氣體等方式升高壓力艙210內(nèi)的壓強(qiáng)。但是，壓力艙210內(nèi)可以有一些與外界連通的通氣管路，例如圖5中，氣體抽排裝置230與氣源200之間的通氣管路即從壓力艙210內(nèi)穿過(guò)壓力艙210，到達(dá)艙外的氣源200。同樣的，氣體混合裝置260的氣體輸出端對(duì)應(yīng)通氣管路從壓力艙210內(nèi)穿過(guò)壓力艙210，到達(dá)艙外。

本實(shí)施例中，根據(jù)所要模擬的水下壓強(qiáng)環(huán)境，可以設(shè)置壓力艙210內(nèi)的壓強(qiáng)范圍為4MPa～5MPa，從而達(dá)到對(duì)真實(shí)潛水壓強(qiáng)條件的模擬。

本實(shí)施例中，耗氧裝置220位于壓力艙210內(nèi)，用于消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對(duì)氧氣的消耗。由于人體對(duì)所吸入的氣體也不是將其中的氧氣全部消耗，因此，所述耗氧裝置220通常也不完全消耗呼吸氣體中的氧氣，而是仍然有一部分氧氣保留在被所述水下呼吸模擬裝置排出的呼吸氣體中。

本實(shí)施例中，氣體抽排裝置230位于壓力艙210內(nèi)，用于將呼吸氣體從氣源200抽入(本實(shí)施例中，呼吸氣體從氣源200抽入氣體抽排裝置230前，先經(jīng)過(guò)耗氧裝置220)，并用于將呼吸氣體排出，以模擬人體的吸氣和呼氣動(dòng)作。將呼吸氣體從氣源200抽入是指，氣體抽排裝置230將原本儲(chǔ)存在氣瓶(此時(shí)氣源200為儲(chǔ)存有呼吸氣體的氣瓶)內(nèi)的呼吸氣體，通過(guò)氣體抽排裝置230的抽吸作用，抽入到整個(gè)所述水下呼吸模擬裝置內(nèi)(這個(gè)過(guò)程包括將呼吸氣體抽入到氣體抽排裝置230內(nèi)部)。將呼吸氣體排出是指，氣體抽排裝置230將經(jīng)過(guò)整個(gè)所述水下呼吸模擬裝置處理后的氣體排出所述水下呼吸模擬裝置(這個(gè)過(guò)程包括將呼吸氣體從氣體抽排裝置230內(nèi)部排出)，這個(gè)過(guò)程呼吸氣體的流動(dòng)動(dòng)力主要來(lái)源于氣體抽排裝置230將自身內(nèi)部的呼吸氣體排出自身，從而使整個(gè)水下呼吸模擬裝置的氣體輸出端排出相應(yīng)體積的呼吸氣體。

本實(shí)施例中，二氧化碳補(bǔ)充裝置240位于壓力艙210內(nèi)，用于對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)耗氧裝置220的呼吸氣體補(bǔ)充二氧化碳，以模擬人體產(chǎn)生二氧化碳。

本實(shí)施例中，采用耗氧裝置220模擬人體消耗氧氣的過(guò)程，采用二氧化碳補(bǔ)充裝置240模擬人體產(chǎn)生二氧化碳，從而將兩個(gè)過(guò)程完全分開，便于對(duì)氧氣消耗和二氧化碳生成進(jìn)行定量控制，并且在一定的條件下，還可以省略二氧化碳補(bǔ)充裝置240，從而簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，本實(shí)施例將人體對(duì)于消耗氧氣并形成二氧化碳的氣體交換過(guò)程，分開成兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行處理。

本實(shí)施例中，加濕裝置250位于壓力艙210內(nèi)，用于對(duì)呼吸氣體加濕，以模擬人體呼出氣體的濕度。加濕裝置250可以是產(chǎn)生水汽的裝置，并且加濕裝置可以根據(jù)需要，將相應(yīng)的呼吸氣體加濕至人體呼出氣體的濕度水平。

本實(shí)施例中，氣體混合裝置260位于壓力艙210內(nèi)，用于將經(jīng)過(guò)耗氧裝置220的呼吸氣體與補(bǔ)充的二氧化碳(二氧化碳由二氧化碳補(bǔ)充裝置240提供)和水汽(水汽由加濕裝置250提供)進(jìn)行混合。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖5，耗氧裝置220的氣體輸入端連接至氣源200，耗氧裝置220的氣體輸出端連接至氣體抽排裝置230的第一氣體輸入端(本實(shí)施例中，氣體抽排裝置230僅有一個(gè)氣體輸入端，即所述第一氣體輸入端)。

本實(shí)施例中，氣源200位于水下呼吸模擬裝置的壓力艙210外。氣源200可以為裝有液態(tài)空氣的氣瓶。氣瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)可以30MPa～40MPa。其它實(shí)施例中，氣源200也可以位于壓力艙210內(nèi)。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖5，氣體混合裝置260的第一氣體輸入端連接氣體抽排裝置230的氣體輸出端，氣體混合裝置260的第二氣體輸入端連接二氧化碳補(bǔ)充裝置240的氣體輸出端，氣體混合裝置260的第三氣體輸入端連接加濕裝置250的輸出端。

本實(shí)施例中，氣體混合裝置260具有三個(gè)氣體輸入端，并且分別氣體抽排裝置230的氣體輸出端、二氧化碳補(bǔ)充裝置240的氣體輸出端和加濕裝置250的輸出端。其它實(shí)施例中，氣體混合裝置260也可以具有四個(gè)以上的氣體輸入端，只要保證將上述各輸出端連接至氣體混合裝置260的輸入端即可。其它實(shí)施例中，當(dāng)未設(shè)置二氧化碳補(bǔ)充裝置240時(shí)，氣體混合裝置260可以相應(yīng)去除對(duì)應(yīng)于二氧化碳補(bǔ)充裝置240的氣體輸入端，因此，此時(shí)氣體混合裝置260可以只具有兩個(gè)氣體輸入端。

本實(shí)施例中，氣體混合裝置260內(nèi)部可以具有氣體混合渦輪(未示出)，通過(guò)所述渦輪的旋轉(zhuǎn)，使輸入氣體混合裝置260內(nèi)部的不同成分充分混合。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖5，氣源200與耗氧裝置220之間具有第一減壓閥271和第二減壓閥272，第一減壓閥271和第二減壓閥272位于壓力艙210內(nèi)，第二減壓閥272位于第一減壓閥271和氣體抽排裝置230之間。

本實(shí)施例中，通過(guò)第一減壓閥271和第二減壓閥272的減壓作用，能夠使氣源200中的呼吸氣體從30MPa～40MPa的壓強(qiáng)范圍降低至與壓力艙210內(nèi)的環(huán)境壓強(qiáng)基本相等，也可以在經(jīng)過(guò)第一減壓閥271和第二減壓閥272的減壓作用后，使呼吸氣體的壓強(qiáng)范圍降低至比壓力艙210內(nèi)的環(huán)境壓強(qiáng)(此時(shí)環(huán)境壓強(qiáng)即為壓力艙200內(nèi)的壓強(qiáng))略大，例如比環(huán)境壓強(qiáng)大0kPa～500kPa左右。其中，第一減壓閥271可以將30MPa～40MPa的壓強(qiáng)降低至約10MPa左右。

本實(shí)施例將第一減壓閥271和第二減壓閥272設(shè)置在壓力艙210內(nèi)，可以令第一減壓閥271和第二減壓閥272在更加接近真實(shí)潛水的壓強(qiáng)環(huán)境中工作，從而提高整個(gè)水下呼吸模擬裝置的模擬水平。

本實(shí)施例中，第一減壓閥271和第二減壓閥272屬于整個(gè)水下呼吸模擬裝置的一部分，但是，其它實(shí)施例中，水下呼吸模擬裝置也可以不包括第一減壓閥271和第二減壓閥272，而是將第一減壓閥271和第二減壓閥272作為對(duì)應(yīng)潛水呼吸器的一部分。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖5，第二減壓閥272與氣體抽排裝置230之間具有第一單向閥201，耗氧裝置220與氣體抽排裝置230之間具有第二單向閥202。

本實(shí)施例中，第一單向閥201用于控制相應(yīng)的呼吸氣體從第二減壓閥272向耗氧裝置220單向流動(dòng)。第二單向閥202用于控制相應(yīng)的呼吸氣體從耗氧裝置220向氣體抽排裝置230單向流動(dòng)。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖5，氣體抽排裝置230與氣體混合裝置260之間具有第三單向閥203，二氧化碳補(bǔ)充裝置240與氣體混合裝置260之間具有第四單向閥204，加濕裝置250與氣體混合裝置260之間具有第五單向閥205，加濕裝置250的氣體輸出端具有第六單向閥206。

本實(shí)施例中，通過(guò)第三單向閥203，控制呼吸氣體從氣體抽排裝置230向氣體混合裝置260單向流動(dòng)。通過(guò)第四單向閥204，控制二氧化碳補(bǔ)充裝置240產(chǎn)生的二氧化碳向氣體混合裝置260單向流動(dòng)。通過(guò)第五單向閥205，控制加濕裝置250補(bǔ)充的水汽向氣體混合裝置260單向流動(dòng)，通過(guò)第六單向閥206，控制混合后的氣體從氣體混合裝置260單向輸出。

需要說(shuō)明的是，圖5中雖未顯示，但本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置還包括溫度控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)用于控制氣體抽排裝置230和氣體混合裝置260中至少其中一個(gè)裝置內(nèi)部氣體的溫度。具體的，所述溫度控制系統(tǒng)可以僅用于控制氣體抽排裝置230內(nèi)部氣體的溫度，也可以僅用于控制氣體混合裝置260內(nèi)部氣體的溫度，還可以同時(shí)用于控制氣體抽排裝置230內(nèi)部氣體的溫度和氣體混合裝置260內(nèi)部氣體的溫度。上述對(duì)各裝置內(nèi)部氣體溫度的控制通常是指對(duì)裝置內(nèi)的氣體進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訙兀瑥亩瓜鄳?yīng)的氣體達(dá)到人體真實(shí)呼吸時(shí)相當(dāng)?shù)臏囟?。通過(guò)所述溫度控制系統(tǒng)，使上述各裝置內(nèi)的氣體溫度控制在約37℃左右，從而更好地模擬人體呼吸過(guò)程中的氣體溫度。

需要說(shuō)明的是，考慮到熱脹冷縮會(huì)對(duì)氣體抽排裝置230造成影響，從而會(huì)進(jìn)一步影響到氣體抽排裝置230工作過(guò)程中受到的阻力大小，因此，通常對(duì)氣體抽排裝置230內(nèi)部氣體的溫度的控制為恒溫控制。

本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，氣體抽排裝置230的具體結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的使用方法可以參考圖2及其對(duì)應(yīng)實(shí)施例相應(yīng)內(nèi)容。本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，耗氧裝置220的具體結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的使用方法可以參考圖3和圖4及其對(duì)應(yīng)實(shí)施例相應(yīng)內(nèi)容。需要說(shuō)明的是，除了圖2中提供的氣體抽排裝置，本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置還可以采用其它氣體抽排裝置模擬人體的吸氣和呼氣動(dòng)作，除了圖3和圖4所示的耗氧裝置，本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置還可以采用其它耗氧裝置模擬人體對(duì)氧氣的消耗。

本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，采用氣體抽排裝置230用于將呼吸氣體從氣源200抽入，并且抽入后的氣體先經(jīng)過(guò)耗氧裝置220，用于消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對(duì)氧氣的消耗，然后呼吸氣體被進(jìn)一步從耗氧裝置220被抽入氣體抽排裝置230，并且后續(xù)又被氣體抽排裝置230排出其自身，以模擬人體的吸氣和呼氣動(dòng)作。也就是說(shuō)，本實(shí)施例采用所述兩個(gè)裝置的配合能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)潛水員真實(shí)潛水時(shí)的呼吸過(guò)程的模擬，因此，所述水下呼吸模擬裝置能夠用于對(duì)潛水呼吸器進(jìn)行測(cè)試，從而不必通過(guò)潛水員真實(shí)潛水就能夠測(cè)試潛水呼吸器的各項(xiàng)性能，例如能夠測(cè)試潛水呼吸器的呼吸阻力。從而節(jié)約測(cè)試成本，并杜絕人員的安全隱患。同時(shí)，由于不必通過(guò)潛水員真實(shí)潛水就能夠測(cè)試潛水呼吸器，還能夠提高潛水呼吸器的測(cè)試便捷性能。

需要特別說(shuō)明的是，上述水下呼吸模擬裝置可以與開式潛水呼吸器配合使用，可以與半封閉式潛水呼吸器配合使用，還可以與封閉式潛水呼吸器配合使用。其中，由于所述水下呼吸模擬裝置能夠與各種不同類型的潛水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模擬裝置可以用于測(cè)試不同類型潛水呼吸器的各種性能。

本發(fā)明另一實(shí)施例還提供另一種水下呼吸模擬裝置的水下呼吸模擬方法，所述水下呼吸模擬方法適用于前述實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置，因此所述水下呼吸模擬裝置可以參考前述實(shí)施例相應(yīng)內(nèi)容。

所述水下呼吸模擬方法包括：將水下呼吸模擬裝置的總氣體輸入端(本實(shí)施例中，總氣體輸入端為耗氧裝置220的氣體輸入端)連接至氣源200，然后采用氣體抽排裝置230從氣源200將呼吸氣體抽入水下呼吸模擬裝置(圖5中氣源200與壓力艙210之間的箭頭代表呼吸氣體的抽入方向)，此時(shí)呼吸氣體首先進(jìn)入耗氧裝置220，耗氧裝置220消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對(duì)氧氣的消耗。之后，呼吸氣體被繼續(xù)抽入氣體抽排裝置230。然后，所述呼吸氣體從氣體抽排裝置230排出，以模擬人體的吸氣和呼氣動(dòng)作。所述呼吸氣體被氣體抽排裝置230排出后，被繼續(xù)排放進(jìn)入氣體混合裝置260。與此同時(shí)，采用二氧化碳補(bǔ)充裝置240向氣體混合裝置260補(bǔ)充二氧化碳，從而對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)耗氧裝置220的呼吸氣體補(bǔ)充二氧化碳，以模擬人體產(chǎn)生二氧化碳。與此同時(shí)，采用加濕裝置250向氣體混合裝置260補(bǔ)充水汽，從而對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)耗氧裝置220的呼吸氣體增加濕度，以模擬人體呼出氣體的濕度。通過(guò)氣體混合裝置260將已經(jīng)經(jīng)過(guò)耗氧裝置220的呼吸氣體與補(bǔ)充的二氧化碳和水汽混合均勻。最后通過(guò)氣體混合裝置260的氣體輸出端，將混合后的呼吸氣體排出(圖5中位于氣體混合裝置260的氣體輸出端的箭頭代表呼吸氣體的排出方向)。

本實(shí)施例中，通過(guò)第一減壓閥271和第二減壓閥272降低呼吸氣體的氣壓，從而使呼吸氣體的氣壓在進(jìn)入耗氧裝置220之前達(dá)到與壓力艙200內(nèi)氣壓基本相等的程度。

本實(shí)施例中，通過(guò)在第二減壓閥272與耗氧裝置220之間設(shè)置第一單向閥201，控制呼吸氣體從第二減壓閥272向耗氧裝置220單向流動(dòng)，通過(guò)在耗氧裝置220與氣體抽排裝置230之間設(shè)置第二單向閥202，控制呼吸氣體從耗氧裝置220向氣體抽排裝置230單向流動(dòng)。

本實(shí)施例中，通過(guò)在氣體抽排裝置230與氣體混合裝置260之間設(shè)置第三單向閥203，控制呼吸氣體從氣體抽排裝置230向氣體混合裝置260單向流動(dòng)。通過(guò)在二氧化碳補(bǔ)充裝置240與氣體混合裝置260之間設(shè)置第四單向閥204，控制二氧化碳補(bǔ)充裝置240產(chǎn)生的二氧化碳向氣體混合裝置260單向流動(dòng)。通過(guò)在加濕裝置250與氣體混合裝置260之間設(shè)置第五單向閥205，控制加濕裝置250補(bǔ)充的水汽向氣體混合裝置260單向流動(dòng)，通過(guò)在氣體混合裝置260的氣體輸出端設(shè)置第六單向閥206，控制混合后的氣體從氣體混合裝置260單向輸出。

本實(shí)施例中，當(dāng)氣體抽排裝置230從氣源200抽入呼吸氣體時(shí)，第一單向閥201和第二單向閥202打開，第三單向閥203、第四單向閥204、第五單向閥205和第六單向閥206關(guān)閉，此時(shí)呼吸氣體先被抽入耗氧裝置220，在經(jīng)過(guò)耗氧裝置220后，被繼續(xù)抽入氣體抽排裝置230中。當(dāng)氣體抽排裝置230排出呼吸氣體，第一單向閥201和第二單向閥202關(guān)閉，第三單向閥203、第四單向閥204、第五單向閥205和第六單向閥206打開，此時(shí)呼吸氣體從氣體抽排裝置230向外排出，并排向氣體混合裝置260，與此同時(shí)，二氧化碳補(bǔ)充裝置240向氣體混合裝置260補(bǔ)充二氧化碳，加濕裝置250向氣體混合裝置260補(bǔ)充水汽，從而使氣體混合裝置260內(nèi)部的氣體成分混合均勻，而原來(lái)位于氣體混合裝置260內(nèi)部已經(jīng)混合均勻的呼吸氣體在其它部分氣體輸入時(shí)，被排出氣體混合裝置260，并通過(guò)打開的第六單向閥206，向壓力艙210外排出。

經(jīng)過(guò)上述各單向閥的聯(lián)動(dòng)控制后，本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了整個(gè)人體呼吸過(guò)程中，吸氣和呼氣過(guò)程的模擬，并且所述吸氣和呼氣過(guò)程的模擬還包括對(duì)氧氣消耗過(guò)程和二氧化碳生成過(guò)程的模擬，同時(shí)還對(duì)呼出氣體的濕度水平進(jìn)行了模擬。此外，本實(shí)施例還可以利用相應(yīng)的溫度控制系統(tǒng)對(duì)呼吸系統(tǒng)的溫度進(jìn)行調(diào)整，以模擬人體呼出氣體的溫度。

本實(shí)施例中，可以通過(guò)調(diào)整耗氧裝置220消耗氧氣的量(多少)與二氧化碳補(bǔ)充裝置240補(bǔ)充二氧化碳的量(多少)，使水下呼吸模擬裝置的模擬呼吸商控制為0.855～0.860，或者控制為0.860～0.875，或者控制為0.875～0.900，或者控制為0.900～0.910。在上述三種不同的呼吸商條件下，使用所述水下呼吸模擬裝置，從而分別模擬人體在輕度活動(dòng)(呼吸商為0.855～0.860)、睡眠(呼吸商為0.860～0.875)、中度活動(dòng)(呼吸商為0.875～0.900)和重度活動(dòng)(呼吸商為0.900～0.910)過(guò)程中的呼吸情況，從而保證可以采用所述呼吸模擬方法對(duì)各種呼吸情況下對(duì)潛水呼吸器進(jìn)行測(cè)試。

需要說(shuō)明的是，圖5中未顯示，但是根據(jù)前述內(nèi)容可知，本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬方法可以通過(guò)溫度控制系統(tǒng)，控制耗氧裝置220和氣體混合裝置260中，至少其中一個(gè)裝置內(nèi)部氣體的溫度。

需要說(shuō)明的是，其它實(shí)施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運(yùn)用于沒(méi)有氣體混合裝置260的水下呼吸模擬裝置，此時(shí)，相應(yīng)的不需要設(shè)置第三單向閥203及打開和關(guān)閉第三單向閥203的步驟。此時(shí)，二氧化碳補(bǔ)充裝置240和加濕裝置250分別補(bǔ)充的二氧化碳和水汽可以直接輸入至同一管路中進(jìn)行混合。當(dāng)然，如果增加氣體混合裝置260能夠使氣體混合后更加均勻，可以更好地模擬人體的呼吸。

需要說(shuō)明的是，其它實(shí)施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運(yùn)用于沒(méi)有二氧化碳補(bǔ)充裝置240的水下呼吸模擬裝置，此時(shí)，相應(yīng)的不需要設(shè)置第四單向閥204及打開和關(guān)閉第四單向閥204的步驟。當(dāng)然，如果增加二氧化碳補(bǔ)充裝置240，可以更好地模擬人體呼吸過(guò)程中呼出的氣體。

需要說(shuō)明的是，其它實(shí)施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運(yùn)用于沒(méi)有加濕裝置250的水下呼吸模擬裝置，此時(shí)，相應(yīng)的不需要設(shè)置第五單向閥205及打開和關(guān)閉第五單向閥205的步驟。當(dāng)然，如果增加加濕裝置250，可以更好地模擬人體呼吸過(guò)程中呼出氣體的濕度。

所述水下呼吸模擬方法可以控制壓力艙210內(nèi)的壓強(qiáng)范圍為4MPa～5MPa。

本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬方法能夠利用所述水下呼吸模擬裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水員真實(shí)潛水時(shí)相應(yīng)呼吸過(guò)程的模擬，所述模擬過(guò)程簡(jiǎn)單，從而節(jié)省測(cè)試時(shí)間，提高測(cè)試效率。

需要特別說(shuō)明的是，上述水下呼吸模擬方法可以與開式潛水呼吸器配合使用，可以與半封閉式潛水呼吸器配合使用，還可以與封閉式潛水呼吸器配合使用。其中，由于所述呼吸模擬方法能夠與各種不同類型的潛水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模擬方法可以用于測(cè)試不同類型潛水呼吸器的各種性能。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種潛水呼吸器的呼吸阻力測(cè)試方法，包括步驟一至步驟四。

步驟一，提供水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器。所述水下呼吸模擬裝置如圖5所示，具體包括壓力艙210、耗氧裝置220和氣體抽排裝置230。耗氧裝置220和氣體抽排裝置230位于壓力艙210內(nèi)。耗氧裝置220的氣體輸入端連接至氣源200，耗氧裝置220的氣體輸出端連接至氣體抽排裝置230的氣體輸入端。水下呼吸模擬裝置還包括位于壓力艙210內(nèi)的二氧化碳補(bǔ)充裝置240，以及位于壓力艙210內(nèi)的加濕裝置250，更多水下呼吸模擬裝置的內(nèi)容可參考本說(shuō)明書前述內(nèi)容。

步驟二，將所述水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器裝配在一起。

本實(shí)施例中，所述水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器的裝配方式相當(dāng)于人體穿戴潛水呼吸器后的方式，例如，潛水呼吸器的空氣咬嘴連接至所述水下呼吸模擬裝置中的氣體輸入端，具體所述氣體輸入端為耗氧裝置220的氣體輸入端，可參考圖5。換言之，本實(shí)施例中，耗氧裝置220的氣體輸入端連接至氣源200，而氣源200為所述潛水呼吸器的一部分。氣源200具體可以為所述潛水呼吸器中的氣瓶。

步驟三，對(duì)壓力艙210進(jìn)行加壓，達(dá)到潛水呼吸器使用時(shí)的水下壓強(qiáng)環(huán)境。

本實(shí)施例中，對(duì)壓力艙210進(jìn)行加壓，具體可以加壓至壓力艙210的壓強(qiáng)達(dá)到4MPa～5MPa，從而模擬出相應(yīng)的潛水壓強(qiáng)環(huán)境。

步驟四，使用水下呼吸模擬裝置進(jìn)行人體呼吸模擬，測(cè)試水下呼吸模擬裝置中，氣體抽排裝置230在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力。

本實(shí)施例中，氣體抽排裝置120在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力即為潛水呼吸器的呼吸阻力。

本實(shí)施例中，使用水下呼吸模擬裝置進(jìn)行人體呼吸模擬包括：采用氣體抽排裝置230模擬人體對(duì)呼吸氣體的吸入和呼出。具體的模擬過(guò)程可以參考圖2對(duì)應(yīng)的氣體抽排裝置230及其使用方法。

需要說(shuō)明的是，正如前面所述，可以通過(guò)控制(圖2所示)氣體抽排裝置230中，活塞1212的運(yùn)動(dòng)速度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同呼吸強(qiáng)度和不同呼吸頻率的模擬，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同呼吸強(qiáng)度和不同呼吸頻率條件下，對(duì)潛水呼吸器的呼吸阻力進(jìn)行測(cè)試。也就是說(shuō)，本實(shí)施例可以測(cè)試氣體抽排裝置230在不同工作條件下，氣體抽排裝置230在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力，也就是說(shuō)，可以模擬測(cè)試在人體不同呼吸情況下，潛水呼吸器的呼吸阻力。

本實(shí)施例中，使用水下呼吸模擬裝置進(jìn)行人體呼吸模擬包括：采用耗氧裝置220模擬人體對(duì)呼吸氣體中氧氣的消耗。具體的模擬過(guò)程可以參考圖3和圖4對(duì)應(yīng)的耗氧裝置220及其使用方法。

本實(shí)施例中，由于存在二氧化碳補(bǔ)充裝置240，因此，測(cè)試二氧化碳補(bǔ)充裝置240在進(jìn)行二氧化碳補(bǔ)充前，氣體抽排裝置230在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力，并測(cè)試二氧化碳補(bǔ)充裝置240在進(jìn)行二氧化碳補(bǔ)充后，氣體抽排裝置230在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力。為了準(zhǔn)確測(cè)試潛水呼吸器的呼吸阻力，可以反復(fù)測(cè)試二氧化碳補(bǔ)充裝置240對(duì)所述阻力的影響，從而更加準(zhǔn)確地測(cè)度所述阻力。

其它實(shí)施例中，當(dāng)不存在二氧化碳補(bǔ)充裝置240時(shí)，可以不考慮二氧化碳補(bǔ)充裝置240對(duì)相應(yīng)阻力的影響。也就是說(shuō)，本實(shí)施例可以測(cè)試耗氧裝置220和二氧化碳補(bǔ)充裝置240在不同工作條件下，氣體抽排裝置230在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力。

需要說(shuō)明的是，正如前面所述，可以通過(guò)控制耗氧裝置220對(duì)呼吸氣體中氧氣消耗量的多少，以及控制二氧化碳補(bǔ)充裝置240對(duì)補(bǔ)充的二氧化碳的多少，實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸商的控制。因此，本實(shí)施例可以通過(guò)對(duì)上述兩個(gè)裝置的調(diào)整和控制，實(shí)現(xiàn)在不同呼吸商條件下，對(duì)潛水呼吸器的呼吸阻力進(jìn)行測(cè)試。

本實(shí)施例中，由于存在加濕裝置250，因此，測(cè)試加濕裝置250在進(jìn)行加濕前，氣體抽排裝置230在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力，并測(cè)試加濕裝置250在進(jìn)行加濕后，氣體抽排裝置230在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力。其它實(shí)施例中，當(dāng)不存在加濕裝置250時(shí)，可以不考慮加濕裝置250對(duì)相應(yīng)阻力的影響。為了準(zhǔn)確測(cè)試潛水呼吸器的呼吸阻力，可以反復(fù)測(cè)試加濕裝置250對(duì)所述阻力的影響，從而更加準(zhǔn)確地測(cè)度所述阻力。

本實(shí)施例采用上述測(cè)試方法能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)潛水呼吸器的呼吸阻力進(jìn)行測(cè)試，并且杜絕了人員安全問(wèn)題。

本發(fā)明另一實(shí)施例提供另一種水下呼吸模擬裝置。

請(qǐng)參考圖6，所述水下呼吸模擬裝置包括壓力艙310、耗氧裝置320、氣體抽排裝置330、二氧化碳補(bǔ)充裝置340、加濕裝置350和氣體混合裝置360。

本實(shí)施例中，壓力艙310可以是密閉的艙體，以便后續(xù)能夠通過(guò)通入氣體等方式升高壓力艙310內(nèi)的壓強(qiáng)。

本實(shí)施例中，壓力艙310可以設(shè)置有可以打開和關(guān)閉的艙門，從而將上述各裝置全部設(shè)置在壓力艙310內(nèi)。并且，本實(shí)施例中，將氣源3000也設(shè)置在壓力艙310內(nèi)，并且將具有氣源3000的整個(gè)潛水呼吸器也設(shè)置在壓力艙310內(nèi)，從而使整個(gè)潛水呼吸器處于壓力艙310內(nèi)的氣壓環(huán)境，這種設(shè)置有利于更加準(zhǔn)確地模擬潛水呼吸器在使用時(shí)所受到的壓強(qiáng)環(huán)境，并且由于潛水呼吸器與所述水下呼吸模擬裝置完全處于相同的壓強(qiáng)環(huán)境，因此，能夠使它們一起處于更加接近真實(shí)潛水的壓強(qiáng)環(huán)境。

需要說(shuō)明的是，其它實(shí)施例中，也可以將潛水呼吸器(包括潛水呼吸器所包含的氣源)設(shè)置在壓力艙外，然后單獨(dú)將潛水呼吸器設(shè)置在相應(yīng)的氣壓環(huán)境中，所述壓強(qiáng)環(huán)境盡量設(shè)置與壓力艙內(nèi)的壓強(qiáng)環(huán)境相同。

本實(shí)施例中，根據(jù)所要模擬的水下壓強(qiáng)環(huán)境，可以設(shè)置壓力艙310內(nèi)的壓強(qiáng)范圍為4MPa～5MPa，從而達(dá)到對(duì)真實(shí)潛水壓強(qiáng)條件的模擬。

本實(shí)施例中，耗氧裝置320位于壓力艙310內(nèi)，用于消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對(duì)氧氣的消耗。由于人體對(duì)所吸入的氣體也不是將其中的氧氣全部消耗，因此，所述耗氧裝置320通常也不完全消耗呼吸氣體中的氧氣，而是仍然有一部分氧氣保留在被所述水下呼吸模擬裝置排出的呼吸氣體中。

本實(shí)施例中，氣體抽排裝置330位于壓力艙310內(nèi)，用于將呼吸氣體從氣源3000抽入(本實(shí)施例中，呼吸氣體從氣源3000抽入氣體抽排裝置330前，先經(jīng)過(guò)耗氧裝置320)，并用于將呼吸氣體排出，以模擬人體的吸氣和呼氣動(dòng)作。將呼吸氣體從氣源3000抽入是指，氣體抽排裝置330將原本儲(chǔ)存在氣瓶(此時(shí)氣源3000為儲(chǔ)存有呼吸氣體的氣瓶)內(nèi)的呼吸氣體，通過(guò)氣體抽排裝置330的抽吸作用，抽入到整個(gè)所述水下呼吸模擬裝置內(nèi)(這個(gè)過(guò)程包括將呼吸氣體抽入到氣體抽排裝置330內(nèi)部)。將呼吸氣體排出是指，氣體抽排裝置330將經(jīng)過(guò)整個(gè)所述水下呼吸模擬裝置處理后的氣體排出所述水下呼吸模擬裝置(這個(gè)過(guò)程包括將呼吸氣體從氣體抽排裝置330內(nèi)部排出)，這個(gè)過(guò)程呼吸氣體的流動(dòng)動(dòng)力主要來(lái)源于氣體抽排裝置330將自身內(nèi)部的呼吸氣體排出自身，從而使整個(gè)水下呼吸模擬裝置的氣體輸出端排出相應(yīng)體積的呼吸氣體。

本實(shí)施例中，二氧化碳補(bǔ)充裝置340位于壓力艙310內(nèi)，用于對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)耗氧裝置320的呼吸氣體補(bǔ)充二氧化碳，以模擬人體產(chǎn)生二氧化碳。

本實(shí)施例中，采用耗氧裝置320模擬人體消耗氧氣的過(guò)程，采用二氧化碳補(bǔ)充裝置340模擬人體產(chǎn)生二氧化碳，從而將兩個(gè)過(guò)程完全分開，便于對(duì)氧氣消耗和二氧化碳生成進(jìn)行定量控制，并且在一定的條件下，還可以省略二氧化碳補(bǔ)充裝置340，從而簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，本實(shí)施例將人體對(duì)于消耗氧氣并形成二氧化碳的氣體交換過(guò)程，分開成兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行處理。

本實(shí)施例中，加濕裝置350位于壓力艙310內(nèi)，用于對(duì)呼吸氣體加濕，以模擬人體呼出氣體的濕度。加濕裝置350可以是產(chǎn)生水汽的裝置，并且加濕裝置可以根據(jù)需要，將相應(yīng)的呼吸氣體加濕至人體呼出氣體的濕度水平。

本實(shí)施例中，氣體混合裝置360位于壓力艙310內(nèi)，用于將經(jīng)過(guò)耗氧裝置320的呼吸氣體與補(bǔ)充的二氧化碳(二氧化碳由二氧化碳補(bǔ)充裝置340提供)和水汽(水汽由加濕裝置350提供)進(jìn)行混合。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖6，耗氧裝置320的氣體輸入端連接至氣源3000，耗氧裝置320的氣體輸出端連接至氣體抽排裝置330的第一氣體輸入端。

本實(shí)施例中，氣源3000也可以位于壓力艙310內(nèi)。氣源3000可以為裝有液態(tài)空氣的氣瓶。氣瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)可以30MPa～40MPa。其它實(shí)施例中，氣源3000也可以位于壓力艙310外。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖6，氣體抽排裝置330的第二氣體輸入端連接二氧化碳補(bǔ)充裝置340的氣體輸出端，二氧化碳補(bǔ)充裝置340補(bǔ)充的二氧化碳直接補(bǔ)充至氣體抽排裝置330中。

本實(shí)施例中，二氧化碳補(bǔ)充裝置340可以在氣體抽排裝置330進(jìn)行抽氣的過(guò)程中，將二氧化碳補(bǔ)充至氣體抽排裝置330內(nèi)，也可以在氣體抽排裝置330進(jìn)行排氣的過(guò)程中，將二氧化碳補(bǔ)充至氣體抽排裝置330內(nèi)，并被所述排氣過(guò)程中，一同排出氣體抽排裝置330。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖6，氣體混合裝置360的第一氣體輸入端連接氣體抽排裝置330的氣體輸出端，氣體混合裝置360的第二氣體輸入端連接加濕裝置350的輸出端。

本實(shí)施例中，氣體混合裝置360具有兩個(gè)氣體輸入端，并且氣體混合裝置360的第一氣體輸入端與氣體抽排裝置330的氣體輸出端連接，氣體混合裝置360的第二氣體輸入端與加濕裝置350的輸出端連接。其它實(shí)施例中，氣體混合裝置360也可以具有三個(gè)以上的氣體輸入端，只要保證將上述各輸出端連接至氣體混合裝置360的輸入端即可。

本實(shí)施例中，氣體混合裝置360內(nèi)部可以具有氣體混合渦輪(未示出)，通過(guò)所述渦輪的旋轉(zhuǎn)，使輸入氣體混合裝置360內(nèi)部的不同成分充分混合。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖6，氣源3000與耗氧裝置320之間具有第一減壓閥371和第二減壓閥372，第一減壓閥371和第二減壓閥372位于壓力艙310內(nèi)，第二減壓閥372位于第一減壓閥371和氣體抽排裝置330之間。

本實(shí)施例中，通過(guò)第一減壓閥371和第二減壓閥372的減壓作用，能夠使氣源3000中的呼吸氣體從30MPa～40MPa的壓強(qiáng)范圍降低至與壓力艙310內(nèi)的環(huán)境壓強(qiáng)基本相等，也可以在經(jīng)過(guò)第一減壓閥371和第二減壓閥372的減壓作用后，使呼吸氣體的壓強(qiáng)范圍降低至比壓力艙310內(nèi)的環(huán)境壓強(qiáng)(此時(shí)環(huán)境壓強(qiáng)即為壓力艙300內(nèi)的壓強(qiáng))略大，例如比環(huán)境壓強(qiáng)大0kPa～500kPa左右。其中，第一減壓閥371可以將30MPa～40MPa的壓強(qiáng)降低至約10MPa左右。

本實(shí)施例將第一減壓閥371和第二減壓閥372設(shè)置在壓力艙310內(nèi)，可以令第一減壓閥371和第二減壓閥372在更加接近真實(shí)潛水的壓強(qiáng)環(huán)境中工作，從而提高整個(gè)水下呼吸模擬裝置的模擬水平。

本實(shí)施例中，第一減壓閥371和第二減壓閥372屬于整個(gè)水下呼吸模擬裝置的一部分，但是，其它實(shí)施例中，水下呼吸模擬裝置也可以不包括第一減壓閥371和第二減壓閥372，而是將第一減壓閥371和第二減壓閥372作為對(duì)應(yīng)潛水呼吸器的一部分。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖6，第二減壓閥372與氣體抽排裝置330之間具有第一單向閥301，耗氧裝置320與氣體抽排裝置330之間具有第二單向閥302。

本實(shí)施例中，第一單向閥301用于控制相應(yīng)的呼吸氣體從第二減壓閥372向耗氧裝置320單向流動(dòng)。第二單向閥302用于控制相應(yīng)的呼吸氣體從耗氧裝置320向氣體抽排裝置330單向流動(dòng)。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖6，二氧化碳補(bǔ)充裝置340與氣體抽排裝置330之間具有第三單向閥303，氣體抽排裝置330與氣體混合裝置360之間具有第四單向閥304，加濕裝置350與氣體混合裝置360之間具有第五單向閥305，加濕裝置350的氣體輸出端具有第六單向閥306。

本實(shí)施例中，通過(guò)第三單向閥303，控制呼吸氣體從二氧化碳補(bǔ)充裝置340向氣體抽排裝置330單向流動(dòng)。通過(guò)第四單向閥304，控制氣體抽排裝置330內(nèi)的呼吸氣體向氣體混合裝置360單向流動(dòng)。通過(guò)第五單向閥305，控制加濕裝置350補(bǔ)充的水汽向氣體混合裝置360單向流動(dòng)，通過(guò)第六單向閥306，控制混合后的氣體從氣體混合裝置360單向輸出。

需要說(shuō)明的是，圖6中雖未顯示，但本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置還包括溫度控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)用于控制氣體抽排裝置330和氣體混合裝置360中至少其中一個(gè)裝置內(nèi)部氣體的溫度。具體的，所述溫度控制系統(tǒng)可以僅用于控制氣體抽排裝置330內(nèi)部氣體的溫度，也可以僅用于控制氣體混合裝置360內(nèi)部氣體的溫度，還可以同時(shí)用于控制氣體抽排裝置330內(nèi)部氣體的溫度和氣體混合裝置360內(nèi)部氣體的溫度。上述對(duì)各裝置內(nèi)部氣體溫度的控制通常是指對(duì)裝置內(nèi)的氣體進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訙?，從而使相?yīng)的氣體達(dá)到人體真實(shí)呼吸時(shí)相當(dāng)?shù)臏囟?。通過(guò)所述溫度控制系統(tǒng)，使上述各裝置內(nèi)的氣體溫度控制在約37℃左右，從而更好地模擬人體呼吸過(guò)程中的氣體溫度。

需要說(shuō)明的是，考慮到熱脹冷縮會(huì)對(duì)氣體抽排裝置330造成影響，從而會(huì)進(jìn)一步影響到氣體抽排裝置330工作過(guò)程中受到的阻力大小，因此，通常對(duì)氣體抽排裝置330內(nèi)部氣體的溫度的控制為恒溫控制。

本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，氣體抽排裝置330的具體結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的使用方法可以參考圖2及其對(duì)應(yīng)實(shí)施例相應(yīng)內(nèi)容。本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，耗氧裝置320的具體結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的使用方法可以參考圖3和圖4及其對(duì)應(yīng)實(shí)施例相應(yīng)內(nèi)容。需要說(shuō)明的是，除了圖2中提供的氣體抽排裝置，本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置還可以采用其它氣體抽排裝置模擬人體的吸氣和呼氣動(dòng)作，除了圖3和圖4所示的耗氧裝置，本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置還可以采用其它耗氧裝置模擬人體對(duì)氧氣的消耗。

本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置中，采用氣體抽排裝置330用于將呼吸氣體從氣源3000抽入，并且抽入后的氣體先經(jīng)過(guò)耗氧裝置320，用于消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對(duì)氧氣的消耗，然后呼吸氣體被進(jìn)一步從耗氧裝置320被抽入氣體抽排裝置330，并且后續(xù)又被氣體抽排裝置330排出其自身，以模擬人體的吸氣和呼氣動(dòng)作。也就是說(shuō)，本實(shí)施例采用所述兩個(gè)裝置的配合能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)潛水員真實(shí)潛水時(shí)的呼吸過(guò)程的模擬，因此，所述水下呼吸模擬裝置能夠用于對(duì)潛水呼吸器進(jìn)行測(cè)試，從而不必通過(guò)潛水員真實(shí)潛水就能夠測(cè)試潛水呼吸器的各項(xiàng)性能，例如能夠測(cè)試潛水呼吸器的呼吸阻力。從而節(jié)約測(cè)試成本，并杜絕人員的安全隱患。同時(shí)，由于不必通過(guò)潛水員真實(shí)潛水就能夠測(cè)試潛水呼吸器，還能夠提高潛水呼吸器的測(cè)試便捷性能。

需要特別說(shuō)明的是，上述水下呼吸模擬裝置可以與開式潛水呼吸器配合使用，可以與半封閉式潛水呼吸器配合使用，還可以與封閉式潛水呼吸器配合使用。其中，由于所述水下呼吸模擬裝置能夠與各種不同類型的潛水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模擬裝置可以用于測(cè)試不同類型潛水呼吸器的各種性能。

本發(fā)明另一實(shí)施例還提供另一種水下呼吸模擬裝置的水下呼吸模擬方法，所述水下呼吸模擬方法適用于前述實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬裝置，因此所述水下呼吸模擬裝置可以參考前述實(shí)施例相應(yīng)內(nèi)容。

所述水下呼吸模擬方法包括：將水下呼吸模擬裝置的總氣體輸入端連接至氣源3000，然后采用氣體抽排裝置330從氣源3000將呼吸氣體抽入水下呼吸模擬裝置(圖6中氣源3000與壓力艙310之間的箭頭代表呼吸氣體的抽入方向)，此時(shí)呼吸氣體首先進(jìn)入耗氧裝置320，耗氧裝置320消耗呼吸氣體中的至少部分氧氣，以模擬人體對(duì)氧氣的消耗，之后，呼吸氣體被繼續(xù)抽入氣體抽排裝置330，然后從氣體抽排裝置330排出，以模擬人體的吸氣和呼氣動(dòng)作。與此同時(shí)，采用二氧化碳補(bǔ)充裝置340向氣體抽排裝置330內(nèi)補(bǔ)充二氧化碳，以模擬人體產(chǎn)生二氧化碳。所述呼吸氣體被氣體抽排裝置330排出后，繼續(xù)被排放進(jìn)入氣體混合裝置360。與此同時(shí)，采用加濕裝置350對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)耗氧裝置320的呼吸氣體增加濕度，以模擬人體呼出氣體的濕度，加濕裝置350補(bǔ)充的水汽直接補(bǔ)充至氣體混合裝置360。之后，通過(guò)氣體混合裝置360將已經(jīng)經(jīng)過(guò)耗氧裝置320的呼吸氣體與補(bǔ)充的水汽混合均勻。最后通過(guò)氣體混合裝置360的氣體輸出端，將混合后的呼吸氣體排出(圖6中位于氣體混合裝置360的氣體輸出端的箭頭代表呼吸氣體的排出方向)。

本實(shí)施例中，通過(guò)第一減壓閥371和第二減壓閥372降低呼吸氣體的氣壓，從而使呼吸氣體的氣壓在進(jìn)入耗氧裝置320之前達(dá)到與壓力艙300內(nèi)氣壓基本相等的程度。

本實(shí)施例中，通過(guò)在第二減壓閥372與耗氧裝置320之間設(shè)置第一單向閥301，控制呼吸氣體從第二減壓閥372向耗氧裝置320單向流動(dòng)，通過(guò)在耗氧裝置320與氣體抽排裝置330之間設(shè)置第二單向閥302，控制呼吸氣體從耗氧裝置320向氣體抽排裝置330單向流動(dòng)。

本實(shí)施例中，通過(guò)在二氧化碳補(bǔ)充裝置340與氣體抽排裝置330之間設(shè)置第三單向閥303，控制所補(bǔ)充的二氧化碳從二氧化碳補(bǔ)充裝置340向氣體抽排裝置330單向流動(dòng)。通過(guò)在氣體抽排裝置330與氣體混合裝置360之間設(shè)置第四單向閥304，相應(yīng)的所述呼吸氣體從氣體抽排裝置330向氣體混合裝置360單向流動(dòng)。通過(guò)在加濕裝置350與氣體混合裝置360之間設(shè)置第五單向閥305，控制加濕裝置350補(bǔ)充的水汽向氣體混合裝置360單向流動(dòng)，通過(guò)在氣體混合裝置360的氣體輸出端設(shè)置第六單向閥306，控制混合后的氣體從氣體混合裝置360單向輸出。

本實(shí)施例中，當(dāng)氣體抽排裝置330從氣源3000抽入呼吸氣體時(shí)，第一單向閥301、第二單向閥302和第三單向閥303打開，第四單向閥304、第五單向閥305和第六單向閥306關(guān)閉，此時(shí)呼吸氣體先被抽入耗氧裝置320，在經(jīng)過(guò)耗氧裝置320后，被繼續(xù)抽入氣體抽排裝置330中，同時(shí)所補(bǔ)充的二氧化碳也通過(guò)第三單向閥303進(jìn)入氣體抽排裝置330中。當(dāng)氣體抽排裝置330排出呼吸氣體，第一單向閥301、第二單向閥302和第三單向閥303關(guān)閉，第四單向閥304、第五單向閥305和第六單向閥306打開，此時(shí)呼吸氣體從氣體抽排裝置330向外排出，并排向氣體混合裝置360，與此同時(shí)，加濕裝置350向氣體混合裝置360補(bǔ)充水汽，從而使氣體混合裝置360內(nèi)部的氣體成分混合均勻，而原來(lái)位于氣體混合裝置360內(nèi)部已經(jīng)混合均勻的呼吸氣體在其它部分氣體輸入時(shí)，被排出氣體混合裝置360，并通過(guò)打開的第六單向閥306，向壓力艙310外排出。

在其它實(shí)施例中，具體的各單向閥打開和關(guān)閉也可以采用另一種方式進(jìn)行：當(dāng)氣體抽排裝置從氣源抽入呼吸氣體時(shí)，第一單向閥和第二單向閥打開，第三單向閥、第四單向閥、第五單向閥和第六單向閥關(guān)閉，此時(shí)呼吸氣體先被抽入耗氧裝置，在經(jīng)過(guò)耗氧裝置后，被繼續(xù)抽入氣體抽排裝置中。當(dāng)氣體抽排裝置排出呼吸氣體，第一單向閥和第二單向閥、第三單向閥、第四單向閥、第五單向閥和第六單向閥打開，此時(shí)呼吸氣體從氣體抽排裝置向外排出，并排向氣體混合裝置。與此同時(shí)，所補(bǔ)充的二氧化碳也通過(guò)第三單向閥進(jìn)入氣體抽排裝置中，并且隨同其它呼吸氣體從氣體抽排裝置向外排出。與此同時(shí)，加濕裝置向氣體混合裝置補(bǔ)充水汽，從而使氣體混合裝置內(nèi)部的氣體成分混合均勻，而原來(lái)位于氣體混合裝置內(nèi)部已經(jīng)混合均勻的呼吸氣體在其它部分氣體輸入時(shí)，被排出氣體混合裝置，并通過(guò)打開的第六單向閥，向壓力艙外排出。

經(jīng)過(guò)上述各單向閥的聯(lián)動(dòng)控制后，本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了整個(gè)人體呼吸過(guò)程中，吸氣和呼氣過(guò)程的模擬，并且所述吸氣和呼氣過(guò)程的模擬還包括對(duì)氧氣消耗過(guò)程和二氧化碳生成過(guò)程的模擬，同時(shí)還對(duì)呼出氣體的濕度水平進(jìn)行了模擬。此外，本實(shí)施例還可以利用相應(yīng)的溫度控制系統(tǒng)對(duì)呼吸系統(tǒng)的溫度進(jìn)行調(diào)整，以模擬人體呼出氣體的溫度。

本實(shí)施例中，可以通過(guò)調(diào)整耗氧裝置320消耗氧氣的量(多少)與二氧化碳補(bǔ)充裝置340補(bǔ)充二氧化碳的量(多少)，使水下呼吸模擬裝置的模擬呼吸商控制為0.855～0.860，或者控制為0.860～0.875，或者控制為0.875～0.900，或者控制為0.900～0.910。在上述三種不同的呼吸商條件下，使用所述水下呼吸模擬裝置，從而分別模擬人體在輕度活動(dòng)(呼吸商為0.855～0.860)、睡眠(呼吸商為0.860～0.875)、中度活動(dòng)(呼吸商為0.875～0.900)和重度活動(dòng)(呼吸商為0.900～0.910)過(guò)程中的呼吸情況，從而保證可以采用所述呼吸模擬方法對(duì)各種呼吸情況下對(duì)潛水呼吸器進(jìn)行測(cè)試。

需要說(shuō)明的是，圖6中未顯示，但是根據(jù)前述內(nèi)容可知，本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬方法可以通過(guò)溫度控制系統(tǒng)，控制耗氧裝置320和氣體混合裝置360中，至少其中一個(gè)裝置內(nèi)部氣體的溫度。

需要說(shuō)明的是，其它實(shí)施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運(yùn)用于沒(méi)有氣體混合裝置360的水下呼吸模擬裝置，此時(shí)，相應(yīng)的不需要設(shè)置第四單向閥304及打開和關(guān)閉第四單向閥304的步驟。此時(shí)，加濕裝置350補(bǔ)充的水汽可以直接輸入至同一管路中進(jìn)行混合。當(dāng)然，如果增加氣體混合裝置360能夠使氣體混合后更加均勻，可以更好地模擬人體的呼吸。

需要說(shuō)明的是，其它實(shí)施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運(yùn)用于沒(méi)有二氧化碳補(bǔ)充裝置340的水下呼吸模擬裝置，此時(shí)，相應(yīng)的不需要設(shè)置第三單向閥303及打開和關(guān)閉第三單向閥303的步驟。當(dāng)然，如果增加二氧化碳補(bǔ)充裝置340，可以更好地模擬人體呼吸過(guò)程中呼出的氣體。

需要說(shuō)明的是，其它實(shí)施例中，所述水下呼吸模擬方法也可以運(yùn)用于沒(méi)有加濕裝置350的水下呼吸模擬裝置，此時(shí)，相應(yīng)的不需要設(shè)置第五單向閥305及打開和關(guān)閉第五單向閥305的步驟。當(dāng)然，如果增加加濕裝置350，可以更好地模擬人體呼吸過(guò)程中呼出氣體的濕度。

所述水下呼吸模擬方法可以控制壓力艙310內(nèi)的壓強(qiáng)范圍為4MPa～5MPa。

本實(shí)施例所提供的水下呼吸模擬方法能夠利用所述水下呼吸模擬裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)潛水員真實(shí)潛水時(shí)相應(yīng)呼吸過(guò)程的模擬，所述模擬過(guò)程簡(jiǎn)單，從而節(jié)省測(cè)試時(shí)間，提高測(cè)試效率。

需要特別說(shuō)明的是，上述水下呼吸模擬方法可以與開式潛水呼吸器配合使用，可以與半封閉式潛水呼吸器配合使用，還可以與封閉式潛水呼吸器配合使用。其中，由于所述呼吸模擬方法能夠與各種不同類型的潛水呼吸器配合使用，因此，所述水下呼吸模擬方法可以用于測(cè)試不同類型潛水呼吸器的各種性能。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種潛水呼吸器的呼吸阻力測(cè)試方法，包括步驟一至步驟四。

步驟一，提供水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器。所述水下呼吸模擬裝置如圖6所示，具體包括壓力艙310、耗氧裝置320和氣體抽排裝置330。耗氧裝置320和氣體抽排裝置330位于壓力艙310內(nèi)。耗氧裝置320的氣體輸入端連接至氣源3000，耗氧裝置320的氣體輸出端連接至氣體抽排裝置330的氣體輸入端。水下呼吸模擬裝置還包括位于壓力艙310內(nèi)的二氧化碳補(bǔ)充裝置340，以及位于壓力艙310內(nèi)的加濕裝置350，更多水下呼吸模擬裝置的內(nèi)容可參考本說(shuō)明書前述內(nèi)容。

步驟二，將所述水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器裝配在一起。

本實(shí)施例中，所述水下呼吸模擬裝置和潛水呼吸器的裝配方式相當(dāng)于人體穿戴潛水呼吸器后的方式，例如，潛水呼吸器的空氣咬嘴連接至所述水下呼吸模擬裝置中的氣體輸入端，具體所述氣體輸入端為耗氧裝置320的氣體輸入端，可參考圖6。換言之，本實(shí)施例中，耗氧裝置320的氣體輸入端連接至氣源3000，而氣源3000為所述潛水呼吸器的一部分。氣源3000具體可以為所述潛水呼吸器中的氣瓶。并且，本實(shí)施例中，所述潛水呼吸器也位于壓力艙310。

步驟三，對(duì)壓力艙310進(jìn)行加壓，達(dá)到潛水呼吸器使用時(shí)的水下壓強(qiáng)環(huán)境。此時(shí)，所述潛水呼吸器也處于與所述水下呼吸模擬裝置相同的水下壓強(qiáng)環(huán)境。

本實(shí)施例中，對(duì)壓力艙310進(jìn)行加壓，具體可以加壓至壓力艙310的壓強(qiáng)達(dá)到4MPa～5MPa，從而模擬出相應(yīng)的潛水壓強(qiáng)環(huán)境。

步驟四，使用水下呼吸模擬裝置進(jìn)行人體呼吸模擬，測(cè)試水下呼吸模擬裝置中，氣體抽排裝置330在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力。

本實(shí)施例中，氣體抽排裝置120在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力即為潛水呼吸器的呼吸阻力。

本實(shí)施例中，使用水下呼吸模擬裝置進(jìn)行人體呼吸模擬包括：采用氣體抽排裝置330模擬人體對(duì)呼吸氣體的吸入和呼出。具體的模擬過(guò)程可以參考圖2對(duì)應(yīng)的氣體抽排裝置330及其使用方法。

需要說(shuō)明的是，正如前面所述，可以通過(guò)控制(圖2所示)氣體抽排裝置330中，活塞1212的運(yùn)動(dòng)速度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同呼吸強(qiáng)度和不同呼吸頻率的模擬，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同呼吸強(qiáng)度和不同呼吸頻率條件下，對(duì)潛水呼吸器的呼吸阻力進(jìn)行測(cè)試。也就是說(shuō)，本實(shí)施例可以測(cè)試氣體抽排裝置330在不同工作條件下，氣體抽排裝置330在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力，也就是說(shuō)，可以模擬測(cè)試在人體不同呼吸情況下，潛水呼吸器的呼吸阻力。

本實(shí)施例中，使用水下呼吸模擬裝置進(jìn)行人體呼吸模擬包括：采用耗氧裝置320模擬人體對(duì)呼吸氣體中氧氣的消耗。具體的模擬過(guò)程可以參考圖3和圖4對(duì)應(yīng)的耗氧裝置320及其使用方法。

本實(shí)施例中，由于存在二氧化碳補(bǔ)充裝置340，因此，測(cè)試二氧化碳補(bǔ)充裝置340在進(jìn)行二氧化碳補(bǔ)充前，氣體抽排裝置330在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力，并測(cè)試二氧化碳補(bǔ)充裝置340在進(jìn)行二氧化碳補(bǔ)充后，氣體抽排裝置330在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力。為了準(zhǔn)確測(cè)試潛水呼吸器的呼吸阻力，可以反復(fù)測(cè)試二氧化碳補(bǔ)充裝置340對(duì)所述阻力的影響，從而更加準(zhǔn)確地測(cè)度所述阻力。

其它實(shí)施例中，當(dāng)不存在二氧化碳補(bǔ)充裝置340時(shí)，可以不考慮二氧化碳補(bǔ)充裝置340對(duì)相應(yīng)阻力的影響。也就是說(shuō)，本實(shí)施例可以測(cè)試耗氧裝置320和二氧化碳補(bǔ)充裝置340在不同工作條件下，氣體抽排裝置330在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力。

需要說(shuō)明的是，正如前面所述，可以通過(guò)控制耗氧裝置320對(duì)呼吸氣體中氧氣消耗量的多少，以及控制二氧化碳補(bǔ)充裝置340對(duì)補(bǔ)充的二氧化碳的多少，實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸商的控制。因此，本實(shí)施例可以通過(guò)對(duì)上述兩個(gè)裝置的調(diào)整和控制，實(shí)現(xiàn)在不同呼吸商條件下，對(duì)潛水呼吸器的呼吸阻力進(jìn)行測(cè)試。

本實(shí)施例中，由于存在加濕裝置350，因此，測(cè)試加濕裝置350在進(jìn)行加濕前，氣體抽排裝置330在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力，并測(cè)試加濕裝置350在進(jìn)行加濕后，氣體抽排裝置330在抽排氣體過(guò)程中受到的阻力。其它實(shí)施例中，當(dāng)不存在加濕裝置350時(shí)，可以不考慮加濕裝置350對(duì)相應(yīng)阻力的影響。為了準(zhǔn)確測(cè)試潛水呼吸器的呼吸阻力，可以反復(fù)測(cè)試加濕裝置350對(duì)所述阻力的影響，從而更加準(zhǔn)確地測(cè)度所述阻力。

本實(shí)施例采用上述測(cè)試方法能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)潛水呼吸器的呼吸阻力進(jìn)行測(cè)試，并且杜絕了人員安全問(wèn)題。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。