[an error occurred while processing this directive]

Оценка погрешности измерения скоростных
и объемных показателей в комплексе СПИРОКОМ

Одним из наиболее сложных моментов построения высококачественных спирографических систем для исследования функции внешнего дыхания человека является коррекция нелинейности преобразования объемной скорости проходящего через дыхательную трубку спирографа воздушного потока, в значение выходного сигнала используемого датчика.

Задача усложняется тем, что для минимизации влияния спирографа на аэродинамические свойства системы вентиляции, измерения следует проводить при минимальной величине аэродинамического сопротивления дыхательной трубки спирографа, которое, как правило, не должно превосходить 100 Па/л/с, при объемном расходе 10 л/с.

В комплексе СПИРОКОМ в качестве датчика используется высокоточный термокомпенсированный дифференциальный датчик давления, регистрирующий падение давления на аэродинамическом сопротивлении дыхательной трубки, составляющем 50 – 60 Па/л/с, при объемном расходе 10 л/с.

В режиме автоматической калибровки, при использовании 2-х или 6-и литрового калибровочного шприца, программа автоматически рассчитывает коэффициенты полиномов для линеаризации характеристики преобразования. Рассчитываются два полинома, для линеаризации характеристики в области положительных и отрицательных значений объемного расхода. Вид полиномов одинаков, отличаются лишь полученные значения коэффициентов:

S+(n) = k1 • n + k2 • n1/2 + k3 • n1/4

S-(n) = k4 • n + k5 • n1/2 + k6 • n1/4

На рис.1 приведена запись регистрируемого текущего объемного расхода, и, рассчитанного путем его интегрирования, объема воздуха, проходящего через дыхательную трубку спирографа в одну и другую сторону. Для удобства сравнения полученных результатов, на рис.1 и всех последующих рисунках отображены модули текущих объемов. Запись регистрируемого текущего объемного расхода (13 кБ)

Рис. 1

Как видно из данных дополнительного окна Параметры, приведенного на рис.1, автокалибровка позволяет получить очень высокое качество линеаризации характеристики преобразования. Максимальные отклонения вычисленных значений объема калибровочного шприца в большую и меньшую стороны, составляют, соответственно,+0,82 % и -0,9%, при нулевом отклонении среднего значения объема.
Калибровка (10 кБ) Калибровка (12 кБ)

Рис. 2

Рис. 3

На рис.2 и рис.3 в укрупненном виде (при скорости записи 100мм/с) приведены отдельные временные участки записи рис.1 и рис. 4 - повторной записи, выполненной с использованием коэффициентов, полученных при автокалибровке по данным рис.1.

Понятно, что максимальные отклонения объемов, полученные по другой записи (не по той, по которой выполнялась автокалибровка), будут выше. По данным рисунков 3 и 4 эти отклонения составляют + 1.14% и – 1.23 %. На рис.3 и рис.4 периоды максимальных отклонений объемов выделены более темным фоном.

Среднее значение объемов, вычисленных по данным записи рис.4, отличается от истинного объема калибровочного шприца всего лишь на 0.05%.

Обращает на себя внимание наличие “звона”, возникающего на записи спиросигнала в момент достижения поршнем шприца крайних положений. Этот “звон” есть не что иное, как вибрация воздушного потока, порождаемая ударом поршня об ограничители интервала его перемещений, и вызывающая колебания стенок шприца. Поскольку объемы шприца при двух крайних положениях его поршня будут существенно разными, разными будут и частоты колебаний стенок шприца.

Калибровка (13 кБ)

Рис. 4
Еще более хорошие результаты получаются при использовании для автокалибровки 6-и литрового шприца, поршень которого приводится в движение с помощью специального кривошипно-шатунного механизма, и в котором нет ограничителей хода поршня, порождающих звуковые колебания стенок шприца.

Максимальные отклонения полученных объемов по данным исходной записи (по которой была выполнена автокалибровка) в этом случае составляют + 0.22% и – 0.19%, а по данных повторных записей – не превосходят 0.6%.

Сергеев В.Г.
E-mail: medic@xai.kharkov.ua

© Copyright 2001. Не допускается копирование или публикация этого документа без согласия автора.
При использовании материала, опубликованного в этом документе, ссылка на источник обязательна.
[an error occurred while processing this directive]