一种方便更换床单的病床 |
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| 申请号 | CN201610169271.9 | 申请日 | 2016-03-21 | 公开(公告)号 | CN105748220A | 公开(公告)日 | 2016-07-13 |
| 申请人 | 安徽工程大学; | 发明人 | 陈明珠; 王慧娟; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种方便更换床单的病床，属于医疗器械技术领域，为解决针对病人更换床单和护理时的麻烦，所述病床包括床 尾板 、床边板、护栏、床板和床头板，床边板为两个，两个床边板相互平行，床边板的两端分别连接床尾板和床头板；所述护栏和床板都设置在床边板上，其中护栏为两个，两个护栏分别设置在两个床边板的上表面；所述床边板为长方体结构，两个床边板设置在同一个 水 平面上；床边板的上下表面与水平面平行；所述床板由若干个床板模 块 组成，每个床板模块的大小相同，多个床板模块相互并列，床板模块的两端分别与两个床边板的 侧壁 连接具有方便、快捷、没有后遗症的有益效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种方便更换床单的病床，其特征在于：所述病床包括床尾板(1)、床边板(2)、护栏(3)、床板(4)和床头板(5)，床边板(2)为两个，两个床边板(2)相互平行，床边板(2)的两端分别连接床尾板(1)和床头板(5)；所述护栏(3)和床板(4)都设置在床边板(2)上，其中护栏(3)为两个，两个护栏(3)分别设置在两个床边板(2)的上表面；所述床边板(2)为长方体结构，两个床边板(2)设置在同一个水平面上；床边板(2)的上下表面与水平面平行；所述床板(4)由若干个床板模块组成，每个床板模块的大小相同，多个床板模块相互并列，床板模块的两端分别与两个床边板(2)的侧壁连接；所述两个床边板(2)相对的一边上都设有若干条滑道组，每个滑道组、包括三条滑道，每条滑道内部的上端设有方形凹槽，方形凹槽的边长等于滑道的宽度。 |
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| 说明书全文 | 一种方便更换床单的病床技术领域[0001] 本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种病床，具体涉及一种方便更换床单的病床。 背景技术[0002] 病床也可称为医疗床、护理床等，是病人在休养时使用的病床，主要使用场合有各大医院、乡镇卫生院、社区卫生服务中心等。现有病床在更换床单时需要移动病人，对于一般病人来说，移动一下位置可能很简单，但是对那些臀、腰、背、肩、骨折者是个额外痛苦和打击；对于生活不能自理或危重病人，尤其是大小便失禁患者，护理病人大小便是劳动强度大的体力活，而且不文明卫生；对那些骨折患者特别是臀、背、腰、肩骨折未手术之前，换床单、擦身、臀部注射、检查等治疗护理都对患者造成痛苦和打击。而且护理难度大。甚至可能影响治疗效果，引发一些后遗症。 发明内容[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： [0005] 一种方便更换床单的病床，所述病床包括床尾板、床边板、护栏、床板和床头板，床边板为两个，两个床边板相互平行，床边板的两端分别连接床尾板和床头板；所述护栏和床板都设置在床边板上，其中护栏为两个，两个护栏分别设置在两个床边板的上表面；所述床边板为长方体结构，两个床边板设置在同一个水平面上；床边板的上下表面与水平面平行；所述床板由若干个床板模块组成，每个床板模块的大小相同，多个床板模块相互并列，床板模块的两端分别与两个床边板的侧壁连接。 [0006] 所述两个床边板相对的一边上都设有若干条滑道组，每个滑道组、包括三条滑道，每条滑道内部的上端设有方形凹槽，方形凹槽的边长等于滑道的宽度。所述床板模块两端的端部各设有三个突出物；每个床板模块上的六个突出物在同一个平面上且所在平面与水平面平行；设置在同一端的三个突出物中，中间的突出物为圆柱状，两边的突出物的横截面为方形，相邻突出物的轴线之间的距离相等；滑道组中相邻滑道间的距离等于相邻突出物的轴线之间的距离，滑道的宽度等于圆柱状突起的直径；同一个床板模块上一端的三个突出物的轴线与另一端三个突出物的轴线分别重合。所述滑道组内三个滑道中中间的一个滑道内设有升降块，床板模块端部三个突出物中圆柱状的突出物插入滑道组三个滑道中中间的滑道内与升降块活动连接，圆柱状的突出物可以绕其轴线转动，所述升降块为长方体结构，其宽度等于滑道的宽度。所述升降块的长度值加上床板模块宽度值的一半的和小于滑道的长度。所述升降块的底部设有易能森开关。所述床板模块上设有两个伸缩杆，伸缩杆的两端分别连接床板模块两端横截面为方形的突出物,床板模块上还设有控制单元和接收单元，控制单元和接收单元通过导线连接；所述圆柱状的突出物上设有复位开关。所述床板模块的上表面设有床单模块，所述床单模块与床板模块通过维可牢尼龙搭扣连接。所述床单模块的周缘及床板模块上与床单模块周缘连接的部位都设有维可牢尼龙搭扣；所述床单模块包括一层布料和一层海绵，布料覆盖在海绵上面。每个所述床板模块上都设有湿度传感器和报警单元；每个床板模块上的湿度传感器和报警单元都有一个独立的编号。所述温度传感器包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，半导体检测单元中设有两个半导体应变片Rε1(10)和Rε2(11)安装在半径为r0的膜片(9)上，半导体应变片受压发生变化输出电阻响应，半导体检测单元的输出端连接二次转换单元，二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，二次转换单元的输出端连接信号处理单元，信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号，控制模块连接信号处理单元用来获得信号处理单元计算出的安装点的温度、相对湿度和大气压；所述半导体检测单元中，一个半导体应变片安装在圆心位置，另一个半导体应变片安装在以膜片圆心为中心，半径0.89r0的同心圆的位置上。 [0007] 本发明有益效果是:解决了针对病人更换床单和护理时的麻烦，具有方便、快捷、没有后遗症的有益效果；大大缓解了病人由于更换床单带来的痛苦，并且能够及时、有效地提醒护理人员更换病人的床单，为病人提供了舒适的修养环境。附图说明 [0009] 图1是本发明的具体实施方式的传感器中应变片的安装示意图。 [0010] 图2是本发明的具体实施方式的传感器的结构示意图。 [0011] 图3是本发明的具体实施方式的应变片的应变分布图。 [0012] 图4是本发明的具体实施方式的传感器工作原理结构框图。 [0013] 图5是本发明的具体实施方式的传感器的信号流程框图。 [0014] 图6是本发明的具体实施方式的脉宽信号转换电路图。 [0015] 图7是本发明的具体实施方式的方便更换床单的病床的正视图。 [0016] 图8是本发明的具体实施方式的方便更换床单的病床的俯视图。 [0017] 图9是本发明的具体实施方式的方便更换床单的病床的床边板的侧视图。 [0018] 图10是本发明的具体实施方式的床板模块的俯视图。 [0019] 图11是本发明的具体实施方式的床板模块的仰视图。 [0020] 图中1、床尾板，2、床边板，3、护栏，4、床板，5、床头板，6升降块,7杯形支座，8、空气密封腔，9、膜片，10、半导体应变片Rε1，11、半导体应变片Rε2。 具体实施方式[0021] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。 [0022] 一种方便更换床单的病床，所述病床包括床尾板1、床边板2、护栏3、床板4和床头板5。所述床尾板1和床头板5相互平行且长度相等，床边板2为两个，两个床边板2相互平行，床边板2的两端分别连接床尾板1和床头板5，两个床边板2之间的距离小于床尾板1和床头板5的长度。 [0023] 所述护栏3和床板4都设置在床边板2上，其中护栏3为两个，两个护栏3分别设置在两个床边板2的上表面。所述床边板2为长方体结构，两个床边板2设置在同一个水平面上。床边板2的上下表面与水平面平行。 [0024] 所述床板4由若干个床板模块组成，每个床板模块的大小相同，多个床板模块相互并列，床板模块的两端分别与两个床边板2的侧壁连接。床板模块的长度等于两个床边板2相对的一边之间的距离。 [0025] 两个床边板2相对的一边上都设有若干条滑道组，每个滑道组、包括三条滑道，每条滑道内部的上端设有方形凹槽，方形凹槽的边长等于滑道的宽度。床板模块两端的端部各设有三个突出物。每个床板模块上的六个突出物在同一个平面上且所在平面与水平面平行。设置在同一端的三个突出物中，中间的突出物为圆柱状，两边的突出物的横截面为方形，相邻突出物的轴线之间的距离相等。滑道组中相邻滑道间的距离等于相邻突出物的轴线之间的距离，滑道的宽度等于圆柱状突起的直径。同一个床板模块上一端的三个突出物的轴线与另一端三个突出物的轴线分别重合。床边板2上的滑道组的数量等于床板模块的数量且每个床边板2上的滑道组与床板模块一一对应，保证每个床板模块两端的突出物都能插入相应的滑道组中。 [0026] 床板模块两端的突出物插入床边板2上滑道组的滑道内。所述滑道组内三个滑道中中间的一个滑道内设有升降块6，床板模块端部三个突出物中圆柱状的突出物插入滑道组三个滑道中中间的滑道内与升降块6活动连接，圆柱状的突出物可以绕其轴线转动。所述升降块6为长方体结构，其宽度等于滑道的宽度。 [0027] 所述床板模块的上表面设有床单模块，为了方便床单模块与床板模块之间快速分离与连接，所述床单模块与床板模块通过维可牢尼龙搭扣连接。所述床单模块的周缘及床板模块上与床单模块周缘连接的部位都设有维可牢尼龙搭扣。为了使得病床可以让病人舒适的卧床，所述床单模块包括一层布料和一层海绵，布料覆盖在海绵上面。 [0028] 为了使得升降块6下降到滑道底部，床板模块转动时不会与病床上的病人发生干涉，即不会影响到病人，所述升降块6的长度值加上床板模块宽度值的一半的和小于滑道的长度。 [0029] 所述床板模块上设有两个伸缩杆，伸缩杆的两端分别连接床板模块两端横截面为方形的突出物。伸缩杆伸缩时可带动方形的突出物运动。床板模块上还设有控制单元和接收单元，所述控制单元用于控制伸缩杆的伸缩，接收单元用于接收信号。控制单元和接收单元通过导线连接。 [0030] 所述圆柱状的突出物上设有复位开关，当圆柱状的突出物转动360度后，复位开关发出一个复位信号。 [0031] 为了方便设置在床板模块上的床单模块的更换，所述升降块6的底部设有易能森开关，当升降块6下降到滑道底部时，升降块6的底部与滑道的底部接触，易能森开关被挤压，易能森开关发出信号。接收单元接收到易能森开关发出的信号后，控制单元控制伸缩杆收缩，方形的突出物缩回床板模块内部，床板模块可绕圆柱状的突出物的轴线转动，床板模块翻转180度后，可人工更换床板模块上的床单模块；更换床单模块后可将床板模块再次翻转180度，如此圆柱状的突出物转动了360度，复位开关发出复位信号，接收单元接收到复位信号后，控制单元控制伸缩杆伸长，方形的突出物伸出床板模块插入床边板2上滑道组的滑道内；伸缩杆伸长到位后，升降块6带动床板模块上升，直到床板模块回到原来位置，完成一个床板模块的更换，再进行下一个床板模块的更换。这样逐步更换床板模块上的床单模块可以最大限度的减少由于更换床单模块带给病人后遗症，大大降低了病人的痛苦。 [0032] 所述升降块6的顶部设有第二易能森开关，当升降块6上升使得床板模块回到原来位置，升降块6的顶部会与滑道的顶部接触，触发第二易能森开关，第二易能森开关传递给控制单元，控制单元控制伸缩杆二次伸长， [0033] 圆柱状突出物的直径与方形突出物横截面的边长相等。 [0034] 由于床板4是由若干个床板模块组成，而每个床板模块上都设有床单模块，当病人大小便失禁导致病床局部污染时，只需要更换污染部位床板模块上床单模块即可，不必将床单全部更换或在床单上放置尿片。为了及早发现病人是否尿床，每个所述床板模块上都设有湿度传感器和报警单元。每个床板模块上的湿度传感器和报警单元都有一个独立的编号。为了防止报警单元造成太大的干扰，所述报警单元包括两个灯光报警模块和声学报警模块；两个所述灯光报警模块分别设置在床板模块上和护士值班室，灯光报警模块的警报为光学警报且光的亮度非常小；声学报警模块设置在护士值班室，声学报警模块的警报为声学警报但警报声音较大。湿度传感器和报警单元通过导线与控制单元连接。湿度传感器测得床单湿度超标后，湿度传感器会将超标信号发送给控制单元，控制单元控制通过湿度传感器的编号来判断被污染的床板模块的位置，然后控制单元控制相应床板模块的报警单元进行报警，即与灯光报警模块发出光学警报，声学报警模块发出声学警报。 [0035] 所述湿度传感器包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，半导体检测单元中设有两个半导体应变片Rε110和Rε211安装在半径为r0的膜片9上，半导体应变片受压电阻发生变化输出电阻响应，半导体检测单元的输出端连接二次转换单元，二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，二次转换单元的输出端连接信号处理单元，信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号，接收单元连接信号处理单元，控制单元处理信号处理单元计算出的安装点的温度、相对湿度和大气压。 [0036] 所述半导体检测单元中，两个半导体应变片的电阻变化量相等，其中一个半导体应变片安装在圆心位置，另一个半导体应变片安装在半径0.89r0的同心圆的位置上。所述二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，一个半导体应变片对应连接一个脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路包括555定时器、电阻R和电容C，电阻R连接在555定时器的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，555定时器的7号引脚输出脉宽信号连接到信号处理单元。所述脉冲信号转换电路的脉宽转换公式为τ＝ln2·C·R，式中τ为输出脉宽，R是电路中的电阻，C为云母标准电容，脉宽输出τ与各自所接电阻R成正比。所述膜片根据半导体检测单元中的两个半导体应变片的应变变化分为正应变片区和负应变片区，以半径0.63r0的同心圆为界。所述信号处理单元中设有GPS单元和大气压数值表，GPS单元连接在信号处理单元上用来定位传感器安装点的经纬度，查询安装点的大气压数值。所述信号处理单元中设有温度饱和水汽分压表，信号处理单元利用温度调用相应的饱和水汽分压值。所述湿度传感器设置在圆柱形的杯形支座7上，膜片9设置在杯形支座7的上表面，膜片9选用黄铜膜片，杯形支座7和黄铜膜片之间设有空气密封腔8，两个半导体应变片10和11安装在黄铜膜片的表面。 [0037] 所述信号处理单元利用大气中水蒸气分压力与敏感电阻之差，经二次变换后的脉宽及其对始终频率的计数之差成正比，大气环境温度与敏感元件的计数之和呈单值对应函数关系，计算出应变片所受差压值、水蒸气分压值和温度值。所述信号处理单元利用温度饱和水汽分压表，利用温度值调用相应的饱和水汽分压值，根据相对湿度的公式计算出相对湿度。 [0038] 一种湿度传感器的控制方法，所述方法步骤包括：步骤一、连接安装传感器电路，设置两个半导体应变片采集温度和气压；步骤二、调整两个半导体应变片的安装位置，确认两个半导体应变片的电阻变化量相等；步骤三、半导体应变片的电阻变化量输入到二次转换单元进行脉宽转换，输出脉宽信号；步骤四、信号处理单元接收二次转换单元输出的脉宽信号，利用道尔顿定律、应变片原理和解析法分析半导体应变片的变化量，解析出温度和水蒸气分压信息，计算出待测点的相对湿度和大气压；步骤五、信号处理单元连接控制模块，控制模块接收待测点的温度、相对湿度和气压信息。 [0039] 所述信号处理单元利用大气中水蒸气分压力与敏感电阻半导体应变片之差，经二次变换后的脉宽及其对始终频率的计数之差成正比，大气环境温度与敏感电阻的计数之和的对数成反比关系，计算出应变片所受差压值ΔP、水蒸气分压PW和温度值t。所述信号处理单元利用温度饱和水汽分压表，根据温度值调用相应的饱和水汽分压值，根据相对湿度的公式 计算出相对湿度，式中 为相对湿度，PWS为大气压中在某一温度下的饱和水汽分压力。 [0040] 一、大气状态参数 [0041] 道尔顿定律指出，混合大气的总压力等于各组成气体的分压力之和，如公式(1)所示： [0042] PM＝Pd+PW(Pa) (1) [0043] 式中PM(Pa)为混合气体的总压力，Pd(Pa)为干燥大气的分压力，PW(Pa)为空气中所含水蒸气分压力，其中PW在PM占最大份额，仅为5％左右，故PM和Pd压力均比较接近标准大气压。 [0044] 相对湿度 (RH％)的公式为： [0045] 式中 表示相对湿度，PWS为大气压在某一温度下，饱和水汽分压力(Pa)，它随温度而变，可通过已知温度查表或由回归拟合曲线方程求得。由公式(1)可得，若通过仪表能测出差压PM–Pd，即可计算出PW，再以所测温度，在湿空气密度、水蒸气压力、含湿量对照表中找到PWS，便可由公式(2)算出相对湿度 (RH％)。 [0046] 二、应变片及其转换特性 [0047] 传感器中应变片的安装示意图如图1所示，传感器的结构示意图如图2所示，应变片的转换特性及应变分布如图3所示。温集成度相对湿度气压传感器整体是一个圆柱外形外壳，外壳包括杯形支座7和黄铜膜片，黄铜膜片覆盖在杯形支座7上，二者之间形成一个空气密封腔8，两个半导体应变片安装在黄铜膜片上，通过测量半导体应变片的电阻变化计算出湿度传感器安装环境中的温度、相对湿度和大气压数据。分析计算温度、相对湿度和大气压所需的二次转换单元、信号处理单元可以安装在黄铜膜片上，也可以安装在杯形支座的侧边，通过线路连接传递信号。 [0048] 混合大气压PM均匀作用于弹性膜片的外表面，于是膜片两侧的差压为： [0049] ΔP＝PM–Pre＝PW+Pd-Pre(Pa) (3) [0050] 式中Pre＝4·104(Pa)为密封腔中设定的参照压力，Pd＝101325(Pa)为标准大气压，从而可算出大气中水汽分压力PW(Pa) [0051] 在差压ΔP作用下，膜片表面上应力和应变的分布如下式所示： [0052] 径向应力： [0053] 径向应变： [0054] 式中，本发明中选用黄铜膜片弹性更好，E(Pa)为膜片弹性模量，约为7*1010Pa，μ约为0.33，为泊松比，r0为膜片9的外半径40(mm)，h为膜片9的膜片厚度0.1(mm)，b为杯形支座的厚度5(mm)，杯形支座的高度10(mm)，ΔP作用在膜片两侧的差压(Pa)，r(mm)为观察点的半径。 [0055] 若将已知常数代入(4)式，可得圆心应力σr＝0＝8*104*ΔP(Pa) (6)[0056] 应变片的灵敏系数Kε和转换特性如公式(7)所示： [0057] [0058] 式中R0为t＝0℃和εr＝0时应变片电阻(Ω)，Kε约为125，ΔRε则为应变片在εr激励下电阻的变化量(Ω)，将(6)式代入(7)可得： [0059] [0060] 若将E＝7*1010Pa代入式可知，应变片所能输出的相对电阻变化，在最大量程下也只有10-2量级，故需在装置中加入二次变换和信号处理电路，以获取所需的灵敏度和分辨力。 [0061] 三、二次变换和信号传送流程 [0062] 工作原理结构框图如图4所示，湿度传感器包括半导体检测单元、二次转换单元、信号处理单元，半导体检测单元中设有两个半导体应变片，半导体应变片受压电阻发生变化输出电阻响应，半导体检测单元的输出端连接二次转换单元，二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，二次转换单元的输出端连接信号处理单元，信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号，控制模块连接信号处理单元接收信号处理单元计算出的安装点的温度、相对湿度和大气压。 [0063] 信号流程框图如图5所示，二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路由555定时器C1和C2组成，二次转换单元和信号处理单元还设有选通开关，选用C3开关，信号处理单元主要组成为C4单片机。图5中Rε1和Rε2在PW和t激励下，各自产生不同的R1和R2响应，它们经两个相同的脉冲信号转换电路的C1、C2芯片555变换后，各自产生τ1和τ2(S)脉宽输出，该脉宽信号经C3开关选通后再送至C4单片机进行信号处理。脉冲信号转换电路如图6所示，电阻R连接在C定时器555的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，555定时器的7号引脚输出脉宽信号连接到信号处理单元。由于应变片的不同，两个脉冲电路中的电阻和输出脉宽可以用R1和R2、τ1和τ2表示。 [0064] 脉宽转换公式：τ＝ln2·C·R(S)对应到两个脉冲信号转换电路即为： [0065] τ1＝ln2·C0·R1(S) (9) [0066] τ2＝ln2·C0·R2(S) (10) [0067] 式中τ1和τ2为两个半导体应变片对应的两路脉宽输出信号，R1和R2为半导体应变-6片的电阻变化值计量单位为Ω，C0(F)为云母标准电容，约为0.72×10 F，上式表明脉宽输出与各自所接电阻R1和R2成正比。 [0068] 四、在多因素输入时，合成响应的解耦处理 [0070] R1和R2电阻变化公式为： [0071] [0072] [0073] 式中R0＝1000Ω为基准电阻；B＝4850(K)为半导体应变片的阻温系数；T0＝273(K)为参照温度；T(K)为输入温度；ΔRε1和ΔRε2分别为R1和R2在大气压力激励下各自产生的电阻增量。由以上两式可知，如能让ΔRε1和ΔRε2数值相同，但正负相反，即(11)和(12)式可变成： [0074] [0075] [0076] 将以上两式相减或相加，就可分离出PW和t两种输入信息，即相加时R1+R2＝ft(T)，和相减时R1-R2＝fε(PW)，即和与差的结果只与单一输入信息一一对应，ΔRε1＝-ΔRε2＝ΔRε。 [0077] 参见图2，整个膜片外表面在差压ΔP作用下，以半径r＝0.63r0为界，区分为正负两个应变区。靠圆心部分内圆为正ε区，而靠周边外圆部分则为负ε区，在此两个区域的合适位置上，可以找到ε数值相等但极性相反的两个点，其一在圆心处，r1＝0，而另一点经(5)式计算为r2＝0.89r0处。在此两点上配置两片性能相同的半导体应变片，并让其中心与膜片上参照点重合，于是就实现了(13)和(14)式的定量关系。 [0078] 将(13)式加(14)式得 [0079] 上式中已消除了ε信息对(R1+R2)数量上的干扰，然而R1和R2分别联接到555芯片的充放电电路中，故已无法将R1和R2直接相加，此时就需经过数据运算处理来实现。若让脉宽τ1和τ2在单片机中对时钟频率f0计数，则有计数值N1和N2为： [0080] N1＝τ1·f0 (16) [0081] N2＝τ2·f0 (17) [0082] τ1+τ2＝(N1+N2)/f0(S) (18) [0083] 联立以上公式，并经过整理可得： [0084] [0085] 摄氏温度：t＝T-273(℃) (20) [0086] 式中各常系数是在R0＝1000Ω，C0＝7.2*10-6F和f0＝10MHZ条件下算出的。从R1和R2的二次转换信息中分离出应变和水蒸气分压PW等信息，将(13)式减去(14)式，可得[0087] R1-R2＝2ΔRε＝2R0Kε·ε(Ω) (21) [0088] 再利用τ1-τ2＝(N1-N2)/f0和(5)、(9)、(10)式等联立，经整理可得，[0089] ΔP＝102(N1-N2)(Pa) (22) [0090] 公式(19)和(22)即为传感器的两种输入-输出特性方程，均有足够的灵敏度和分辨力。已知 式中PWS可通过温度t经查表或下述回归方程算出， [0091] PWS＝a2EXP(b·t)(Pa) (23) [0092] 式中a为6.16(Pa)，b为0.064(1/℃)为拟合常数，于是得 [0093] PWS＝6.16·EXP(0.064·t)(Pa) (24) [0094] 大气压力不是一个定值，随着地区海拔高度的不同而存在差异，同时还随季节温度变化而稍有改变，对PW计算可近似地用下式描述： [0095] PW＝ΔP+Pre-Bf(T)+h·8.76(Pa) (25) [0096] 式中h为当地海拔高度(m)，系数8.76(Pa/m)为大气压衰减斜率，f(T)为温度修正系数可经过实验测量数据的拟合曲线而加以估算。由于在沿海地区冬夏气压变化比为1.02，而在青海地区冬夏比仅为1.0026。均随温度下降而略有增加。故当不考虑温度微小影响，且在沿海地区时，(25)式可简化为： [0097] PW＝ΔP+(Pre-B)＝10(N1-N2)+(Pre-B)(Pa) (26) [0098] 本文解析过程的理论基础之一是标准大气压为常数，实际的大气压随当地海拔高度而变，当装置使用地区海拔高度与参照高度差异较大时，公式(3)中Pd应通过软件予以校正，以维持水汽分压力的数据转换精度。所以本发明在信号处理单元中设有GPS单元和大气压数值表，GPS单元连接在信号处理单元上用来定位传感器安装点的经纬度，查询安装点的大气压数值即传感器中的干燥空气腔内的分压力，结合信号处理单元计算出的大气中水蒸气分压力值，进而利用公式(1)：PM＝Pd+PW(Pa)计算出混合大气的压力值，即安装点的压力值。 [0099] 至此，温度、相对湿度和大气压的数值都能计算求解出来。本发明提供的湿度传感器具有结构简单、易于实施。本发明中经解析法得到：大气中水蒸气分压力与敏感电阻之差，即经二次变换后的脉宽及其对始终频率的计数之差，成正比，而大气环境温度则与敏感元件的计数之和的对数成反比关系。本文解析过程的理论基础是物理大气压为常数，实际的大气压随当地海拔高度而变，当装置使用地区海拔高度与参照高度差异较大时，应通过软件予以校正，以维持水汽分压力的数据转换精度。 [0100] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。 |
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