1、隨著全民健身計劃的提出以及《學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》試行方案的出臺,市場上對肺活量計產(chǎn)品的需求量越來越大.然而中國的體質(zhì)檢測儀器與國外相比還比較落后,如肺活量計還沿用三十年前的機(jī)械式產(chǎn)品.市場上急需一種可以替代現(xiàn)有產(chǎn)品的便攜式電子肺活量計.該文論述了一種便攜式,精度高于現(xiàn)在普遍使用的機(jī)械式容積測定型肺活量計的新型電子肺活量計的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)方法.它主要包括以下三個方面的內(nèi)容:節(jié)流裝置的設(shè)計——該設(shè)計以標(biāo)準(zhǔn)圓錐文丘利節(jié)流管為原型,在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的基礎(chǔ)上

2、,縮小了尺寸,增大了節(jié)流裝置的口徑比,設(shè)計出一種非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的節(jié)流裝置.其公稱通徑為10mm,僅是標(biāo)準(zhǔn)圓錐文丘利截流管通徑的1/10~1/100,體積小,便于攜帶,適合于便攜式儀器上使用.硬件系統(tǒng)——為了提高測量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性,硬件系統(tǒng)盡量選用了高集成、高穩(wěn)定的集成電路設(shè)計,結(jié)構(gòu)緊湊.其主要包括擴(kuò)散硅差壓傳感器、儀表放大器、采樣保持器、雙積分A/D轉(zhuǎn)換器、微控制器、低壓電子開關(guān)、穩(wěn)壓器、液晶顯示器和μP監(jiān)控電路.其突出特性體現(xiàn)在:(1

3、)采用高精度恒流源為傳感器電橋供電,為傳感器提供了更好的溫度補(bǔ)償.(2)儀表放大器與電橋傳感器配合,有效地抑制了共模信號,而且高輸入阻抗的儀表放大器使放大電路效果更理想.(3)采樣保持器有效地消除了A/D轉(zhuǎn)換期間所附帶的孔徑誤差.(4)雙積分A/D轉(zhuǎn)換器與MCU內(nèi)部軟件配合,降低了成本.(5)μP監(jiān)控電路提供了電源電壓檢測和看門狗電路,使MCU軟件工作更穩(wěn)定可靠.(6)采用低功耗、低壓差穩(wěn)壓器,使電池工作更持久.軟件設(shè)計——軟件分為兩個

4、模塊:①運(yùn)行于PC機(jī)的算法標(biāo)定軟件,其功能主要是用來確定氣體流經(jīng)節(jié)流裝置時差壓和流量的函數(shù)關(guān)系,解決了使用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸文丘利節(jié)流裝置的補(bǔ)償問題.②固化于MCU中的系統(tǒng)測量軟件.該軟件除了完成基本的測量功能外,還合理地利用了MCU的軟件休眠技術(shù),降低了系統(tǒng)功耗.同時測量軟件中還增加了異步通信接口,使測量數(shù)據(jù)可以直接輸出,為將來聯(lián)網(wǎng)測試奠定了基礎(chǔ).在有限的時間和經(jīng)費(fèi)下,經(jīng)過不斷的努力,克服許多困難,最后終于完成了可以產(chǎn)品化的新型便攜式高精度電