文档介绍：肺活量测量仪
引言
肺活量在一定意义上反映了呼吸机能的潜在能力。测量肺活量,可判断健康人呼吸机能的强弱、某些呼吸机能减低的性质和程度以及疾病恢复后的劳动能力。
用气体压力传感器测量肺活量具有下述突出的优点:气压传感器体积小,精度高,受外界干扰影响较小;价格较低,降低了整机的成本。
1 绪论
本课题的研究意义
本课题的发展现状
主要通过气压传感器或者气体流量传感器来对肺活量进行测量。随着全民健身计划的提出以及《学生体质健康标准》试行方案的出台,,如肺活量计还沿用三十年前的机械式产品。市场上急需一种可以替代现有产品的便携式电子肺活量计。
其原理为:肺活量是指一次深吸气后的最大呼出的气体容积。由于人体呼出的气体密度比水轻,在水中会上升,所以可以用“排水法”制作简易肺活量计。在塑料桶中装满水后倒过来放在水中,通过导管向桶内吹气,利用气体上升把桶底的水排出、水受重力自动向下流而水面下降的原理,可以进行肺活量测量。人体吹出气体的体积,就是桶内被排出的水所占的体积,即桶内被排空部分的容积。
虽然比成百上千元精密的肺活量仪便宜且容易实现,但其缺点是不够精确不够智能化,无法实现显示以及语音播报等功能。
本课题的发展趋势
课题的主要研究工作和各章内容安排
本课题主要研究肺活量测量并与上位机通信的问题,由于关键问题在通信上,所以必须对单片机与上位机间的通信有一定的研究,以及如何实现,实际上整个课题的难点就在于单片机与上位机间的通信上。
各章内容安排:第一二章两章主要是基础理论知识的介绍。主要有本课题的研究意义、肺活量的相关理论知识以及简要的分析了一下所用到芯片相关理论知识;第三章主要从总体方面分析系统的设计以及用到的相关原理;第四章是本次系统设计的硬件电路设计部分,详细分析了每一模块的原理、功能、相关原理图以及元件和参数的选择;第五章系统的软件部分设计,分模块介绍显示功能的软件编程;第六章主要讲述了误差的分析情况;最后是主要是总结和参考的文献。
2相关技术和基础理论介绍
肺活量测量相关概述

肺活量是指一次尽力吸气后,再尽力呼出的气体总量。肺活量是一次呼吸的最大通气量,在一定意义上可反映呼吸机能的潜在能力。成年男子肺活量约为3500毫升,女子约为2500毫升。壮年人的肺活量最大,幼年和老年人较小。健康状况愈好的人肺活量愈大,肺组织损害如肺结核、肺纤维化、肺不张或肺叶切除达一定程度时都可能使肺活量减小;脊柱后凸,
胸膜增厚,渗出性胸膜炎或气胸等,也可使肺扩张受限,肺活量减小。因此,肺活量明显减小是限制性通气障碍的表现。由于肺活量的测定方法简单,重复性较好,故是健康检查常用的指标。测定肺活量因不限呼气的速度,而测不出呼吸道通气不畅的疾病,因此采用时间肺活量测定法,作为肺功能的动态指标较为理想。时
间肺活量就是最大吸气后用力作最快速度呼气,直至呼完为止。同时分别记录第1、2、3秒末呼出的气量。正常人应分别呼出其肺活量的83%、96%和99%。患肺阻塞性肺部疾病者往往需要5~6秒或更多时间才能呼出全部肺活量;呼吸运动受限的许多病理状态下,第1秒时间肺活量增加,并可提前呼完全部肺活量。所以,时间肺活量可作为鉴别阻塞性或限制性通气障碍的参考。

气压是作用在单位面积上的大气压力,即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。气象上使用的所有气压表的刻度均应以hPa分度。在标准条件下,。压阻式气压传感器的原理是大气压作用于覆盖有抽空的小盒的敏感元件上,通过它电阻受到压缩或拉伸应力的作用,由于压电效应,电阻值的变化与气压成正比。

将气压传感器置于已知截面积的细管中,在被测量者向管中吹气时,便可通过各时刻的气压与流速的关系得出相应的气流速,再结合测量时间计算得出气体总流量。
测量的原理框图如下:
气体压力气体流速气体流量

计算机内部能识别的是二进制的数字信号,因此输入计算机的信号必须转换为离散的数字信号,即将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。模拟的非电量(电流、电压)必须先通过传感器,把非电量的模拟信号,如湿度、温度、压力、流量等模拟量转换为电信号。
A/D转换器
微型计算机只能对以二进制形式表示的信息进行运算和处理,运算和处理的结果也只能是这种数字量。但在各种自动测量、采集和控制系统中遇到的变量,时间上和幅度上大多是连续变化的物理量,即模拟量。比如用计算机对导弹、卫星