Page 93 - 《中国医疗器械杂志》2025年第2期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2025 年 第49卷 第2期

设 计 与 制 造

R8
C22 R13
C19 ADC_TP1
R9 +5.0 V
VREF −INA + R10 R11 U3-B
OUTA +INB C23
ТР1 +INA − U3-A OUTB
−INB
C21
R12
C20
R15
VREF
(a) 参考通道调理电路
(a) Reference channel conditioning circuit
R14

C28 R22
C24 ADC_TP2
R18 +5.0 V
VREF −INA + R19 R20 U4-B
OUTA +INB C29
ТР2 +INA − U4-A OUTB
−INB
C27
R21
C26
R26
VREF
(b) 信号通道调理电路
(b) Signal channel conditioning circuit
图5 参考通道与信号通道调理电路
Fig.5 Reference channel and signal channel conditioning circuits

TP_NTC
开机上电
IN+ V− U5 R17
V+ OUT ADC_NTC 否
IN−
R16 +5.0 V 是否进行系统
初始化开机
C25
R24 自检?
是
R23
VREF 定时中断
R25
数据采集
图6 NTC通道调理电路
Fig.6 NTC channel conditioning circuit
流量、温度、压力
3 系统软件设计 信号预处理 监测
否

3.1 下位机软件设计 波形识别、 模块是否异常?
特征点提取
系统软件部分主要基于下位机开发，以便模块 是
集成后在不同环境下使用。下位机功能运行流程如 浓度计算、 错误状态识别
参数补偿
图7所示。开机上电后，首先对系统的各功能器件
进行自检，随后进入定时中断，采集系统各功能传 数据上发
感器的数据。其中，红外传感器数据经过滤波、解 图7 下位机功能运行流程
调、平滑等信号预处理操作后，进行特征点识别， Fig.7 Operation flowchart of lower computer functions
提取呼气末数据点和吸气末数据点，进而计算呼吸 系统通过计算差压传感器输出电压的RMS值，
率；同时，使用采集的环境温度数据对气体浓度的 并使用流量监测仪对电压与流量进行拟合校准，实
计算进行必要的补偿。在系统运行过程中，持续对 现气路流量的调控。但在系统运行过程中，由于操
模块的状态进行监测，若出现电路或气路部件异 作不当、器件使用过久或环境复杂等，可能会出现
[6]
常，可及时做出相应的调整，识别错误状态并发出 气泵损坏、气路堵塞等意外情况 。为了保障气路流
警报。 量的稳定并同时监测系统状态，必须对流量进行实

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