[实用新型]数字式医用超声波气泡探测器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种探测管路流体内气泡的传感装置，特别是一种数字式医用超声波气泡探测器。

背景技术：

现有的测量流体管路内气泡的探测器，有多种光学或连续超声波探测器，其原理均为直接检测透射过管路的光强信号或超声波信号强度，并根据转换后的电压信号的变化来判断管路中是液体还是气泡。其共同的特点是均属于模拟电路范畴，灵敏度调节复杂、对管路材料适应性差，对外界环境因素影响较敏感，与微控制器接口复杂。光学探测方式易受外界光光强干扰，对管路的透明度，颜色的一致性要求极高。在连续超声波探测方式中，超声波发射持续进行，接收器收到的信号中既包含直接穿透管路的透射波，又包含由此波引起的管路内反射回波。两种类型的波交杂在一起，大大增加了所需信号识别难度，造成检测精度低，误报率高，产品调试复杂，一致性差。在一些医学领域，比如人体输液及血液成份回输，上述探测器有可能造成管路中存在的气泡不受控制地进入人体血液循环系统，从而引发血液循环系统局部空气栓塞，对人体健康造成严重危害。

发明内容：

鉴于现有技术存在的现状，本实用新型的目的是针对目前现有技术存在的缺陷，设计一种对管路液体中气泡测量精度高、响应及时、不易受外界因素影响、适应性强、调试方便的数字式医用超声波气泡探测传感装置。

本实用新型通过如下技术措施达到上述目的：

本数字式医用超声波气泡探测器，由发光二极管、发射超声波换能器、探测头、控制电路板、紧固件、信号输出线、后盖、接收超声波换能器构成，探测头顶端开有一凹槽，凹槽内有医用高分子材料管路通过，其特征在于发射超声波换能器及接收超声波换能器为两片参数相同、对称牢固附着于凹槽两侧外壁的压电陶瓷振荡片，发光二极管装于探测头顶部，发射超声波换能器和接收超声波换能器正反两面各引出一组两根连线，与发光二极管连线分别与控制电路板相连，控制电路板的信号输出线从后盖底部穿出，控制电路板、后盖通过紧固件与探测头装配成一整体。

上述的控制电路可由信号发生、信号放大滤波、数字信号处理三部分电路组成，信号发生部分由时基，断续波发生电路、超声震荡波发生电路组成；信号放大滤波部分由信号放大电路、回波信号提取电路组成；数字信号处理部分由脉冲计数电路、逻辑判断输出电路组成，时基、断续波发生电路有时基1和时基2两路输出，时基1输出端分别与回波信号提取电路和脉冲计数电路连接，时基2输出端分别与超声震荡波发生电路和脉冲计数电路连接，超声震荡波发生电路的输出端与发射超声波换能器连接，接收超声波换能器的输出端与信号放大电路连接，信号放大电路的输出端与回波信号提取电路连接，回波信号提取电路输出端与脉冲计数电路连接，脉冲计数电路输出端与逻辑判断电路连接，逻辑判断电路的输出端与发光二极管管脚相连。

为了提高抗外界因素干扰能力和提高探测器对存在细微差异的管路适应性，保证可靠检测液体中的气泡，本实用新型在电子电路中设计了时基，断续波发生电路和超声震荡波发生电路，采用了独特的断续超声波发射，令断续的超声波振荡驱动电信号经发射超声波换能器转换为超声波并发射，穿透凹槽内管路和管路中的被检测液体，由安装于凹槽另一侧的接收超声波换能器接收，同时，时基，断续波发生电路与回波信号提取电路结合，提取分析发射端停止发射超声波瞬间管路中存在的回波信号，完全屏蔽掉直接透射信号的干扰，从接收到的信号中提取出准确可靠的回波信号。

为了保证对高频微弱信号的放大倍数，本实用新型在信号放大滤波电路中的信号放大器使用高增益带宽积的电流型运算放大器，同时，将放大处理后的回波信号，直接转换为数字脉冲信号进行脉冲滤波、计数处理，大大提高了探测器抗干扰能力。该传感器对微小气泡反应快速，可在管路100ml/分钟流速下可靠检测体积≥0.05ml的气泡，响应时间小于30ms。

本实用新型数字式医用超声波气泡探测器的灵敏度由计数脉冲值来决定。将脉冲计数标准值设置得偏小可提高探测器的敏感程度，反之则降低探测器的敏感程度。计数标准值可通过电子开关切换计数器引脚接线通断来实现。本探测器无任何传统可调电阻或电容，降低了调试难度，保证很高的产品一致性。与微处理器接口也很简单，直接由微处理器控制电子开关即可实现灵敏度的程序控制。

由于本发明采用了10mm×10mm×1mm压电陶瓷振荡片作为超声波换能器并具确独特结构的电子控制电路，使本发明数字式医用超声波气泡探测器具有检测精度高、生产难度降低，产品一致性好，抗扰性及管路适应性强的显著优点。

附图说明：

图1数字式医用超声波气泡探测器结构示意图