CN102597719B - 具有温度补偿的流体感测装置 - Google Patents

Abstract

一种使用来测量流体的装置，所述温度系数是针对所述装置预校准的，所述流体在所述装置内。所述装置包括：压差传感器，配置为响应于流径内的压差来生成压差信号；温度传感器，配置为感测所述压差传感器附近的温度。差分放大器放大来自所述压差传感器的压差信号。处理器接收来自所述压差传感器的信号、来自所述差分放大器的放大的信号、以及来自温度传感器的信号。至少基于预定温度系数对放大的信号进行了校正，并且所述处理器基于所述压差传感器的所校正的表示对流速进行计算。

Description

具有温度补偿的流体感测装置

技术领域

本发明涉及用于流体的测量的装置，并且，特别地涉及使用针对该装置预校准的温度系数的流体感测装置。

背景技术

在麻醉投药期间、在重症监护环境中、以及在训练程序和其它医学测试的过程之前和期间对运动员和其他个体的身体状况的监测中，呼吸流量测量为评估心肺功能和呼吸线路完整性提供有价值的信息。

诸如流量计的压差测量装置常规地用于获得呼吸流量测量。压差测量装置的一个用途是在CPAP(连续气道正压通气(continuouspositiveairwaypressure))治疗中，可以将其用于治疗阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)。CPAP用于将人气道中的气压保持在恰好略微高于大气压的恒定水平(在由医生规定的精确压力水平)，使得坍缩的气道通过增加的气压来用夹板张开。不论人处于他/她的呼吸周期的哪个点，此压力水平理想地保持恒定。然而，当逆着增加的压力呼气时，一些病人会感觉到不适，并且从而可能完全放弃治疗。对于这些病人，通过增加各种已知形式的压力减轻中的任一种，能够增强他们对于CPAP治疗的低顺应性。

为了传递压力减轻，压力支持装置应当恰当地确定病人何时呼气，并且操纵与病人的整个呼吸循环恰当同步地传递至病人的气道的气压量。压力支持装置使用压差测量装置来获得流速的测量，使得能够给病人传递正确的压力减轻量。压差测量装置也可以用在其它机器中，诸如通风机、汽车发动机和内燃机，或任何使用流体的装置。

在一些压差测量装置中，当ΔP>＝0时，根据公式Q＝K*√(ΔP)来计算流速Q，而当ΔP<0时，根据公式Q＝-1*K*√(-1*ΔP)来计算流速Q，其中Q是气流流速，ΔP是跨限流物的口的压力下降(或压差)，并且K是适当的比例常数。通常，压力传感器与限制物操作地耦合来感测跨限制物的压差。由于前面提到的等式的非线性，与流量低于预定阈值(例如，在0上或接近0)时系统所能够“看见”或分辨的变化相比，流量高于预定阈值时系统能够“看见”或者分辨流量中小得多的变化。即，流量信号的分辨率在流量高于预定阈值时比流量低于预定阈值时好得多。因此，当流量低于预定阈值时，诸如接近0，可能缺少流量信号的足够分辨率。

发明内容

本发明的一个方面涉及使用温度系数来测量流体的装置，所述温度系数是针对所述装置预校准的，所述流体在所述装置内。所述装置包括流径和设置在所述流径中并且在所述流径内产生压差的限流部分。所述装置还包括配置为响应所述流径内的所述压差来生成压差信号的压差传感器和配置为感测所述压差传感器处或附近的温度的温度传感器。所述装置还包括放大来自所述压差传感器的压差信号的差分放大器。所述装置还包括接收来自所述压差传感器的信号的处理器，所述信号包括来自所述差分放大器的放大信号。基于预定的温度系数来校正所述放大信号。所述处理器基于来自所述压差传感器的信号来计算流速。

本发明的另一方面提供了使用温度系数来测量流体的装置，所述温度系数是针对所述装置预校准的，所述流体在所述装置内。所述装置包括流径和设置在所述流径中并且在所述流径内产生压差的限流部分。所述装置中的压差传感器配置为基于所述流径内的所述压差来生成压差信号。所述装置中的温度传感器配置为感测所述压差传感器处或附近的环境温度。所述装置还包括配置为生成脉宽调制信号的处理器。

所述脉宽调制信号具有基于所述预定的温度系数、来自所述压差传感器的感测的第一压差、来自所述温度传感器的感测的第一温度、和来自所述温度传感器的感测的第二温度而变化的占空比。在生成通过所述装置的流体之前感测所述第一压差和所述第一温度。所述装置还包括接收来自所述压差传感器的反映感测的第二压差的第二压差信号并且还接收所述脉宽调制信号的差分放大器，其中所述差分放大器基于所述第二压差信号与所述脉宽调制信号之间的放大的差来输出差信号，并且其中在感测了所述第一温度和所述第一压差信号之后感测所述第二压差和所述第二温度。所述装置还包括用于接收来自所述差分放大器布置的所述放大的差信号和所述第二压差信号并且数字化用于传输至所述处理器的所述放大的差和所述第二压差信号的A-D转换器。所述处理器使用来自所述A-D转换器的所数字化的放大的差信号和/或所数字化的第二压差信号来计算流速。

另一方面提供了使用针对测量流体的装置进行了预校准的温度系数的方法。所述方法包括在流径内产生压差并且基于所述流径内的所述压差使用压差传感器来生成压差信号的步骤。所述方法还包括感测在所述压差传感器处或附近的温度并且放大来自所述压差传感器的所述压差信号的至少部分的步骤。所述方法还包括基于来自所述压差传感器的信号来计算流速的步骤。基于预定的温度系数来校正放大的信号。

参照附图考虑以下描述和所附的权利要求，本发明的这些和其它目的、特征和性质以及操作方法和结构的有关元件的功能和部分的组合和制造的经济将会变得更加明显，所有的这些附图形成此说明书的一部分，其中在不同的图中相似的参考数字表示相应的部分。应当明白地理解的是，附图仅是为了示例和描述的目的而不是限制本发明。此外，应当懂得，于此的任何一个实施例中所示的或所描述的结构特征也能够用于其它实施例中。然而，应当明白地理解，附图仅是为了示例和描述的目的而并非意在作为本发明的界限的限定。除非上下文清楚地规定，否则如用于说明书和权利要求中的单数形式的“一”包括多个指示物。

附图说明

图1是根据实施例的装置的流量测量系统的示意图；

图2示例了根据本发明的一个实施例的包括承载操作地耦合至处理器的传感器的气道适配器的呼吸线路；

图3是示出作为A-D计数的函数的流速曲线图；

图4是示例根据实施例的对装置进行校准以获得温度补偿系数的方法的流程图；

图5是示例根据实施例的实施温度补偿系数的方法的流程图；

图6示例了根据图1中所示的实施例的使用该装置获得流速的方法；以及

图7是示例根据一个实施例的装置的示意图。

具体实施方式

在使用具有限制的模拟至数字转换器分辨率的A-D转换器来数字化用于传输至处理器的压差信号的流量测量实施例中，压力水平中的一比特或一个计数的改变可以对应于在低流量的大流量差，从而导致如上所讨论的在低流量的差的流量读取精度。为了更精确地测量通过限制物的由低于预定阈值的流量所产生的压力下降，必须放大来自感测压力的压差换能器的信号以允许精确的读取。然而，当放大来自压差换能器的信号时，也放大了热漂移效应。即，由于在正常操作期间装备的内部加热或通过外部的环境温度的改变，压差换能器的输出读数可能不同于限流物内的实际压差。对于CPAP治疗，这能够导致可以在压力减轻传递的计时中和最终传递的压力减轻的量中显现错误的不精确。于此公开的温度补偿系统和方法能够用于缓解一些或所有的这些问题。

图1示意性地示出了在装置12(参见图7)中使用的流量测量系统10的范例性实施例，诸如例如CPAP装置，其中针对每个单独的装置预校准温度补偿系数来测量装置12中的流量。装置12的流量测量系统10包括具有限流部分14的流量感测系统11，限流部分14布置在流径16中并在流径16内产生压差或压力下降。装置12还包括配置为感测由限流部分14所产生的压差的压差传感器80。

限流部分14可以包括阻塞物36，其阻挡沿流径16的呼吸流体或其它气体或气体混合物的部分，并且至少部分地位于压力端口32与压力端口34之间来产生其间的气流的压差。限流部分14和/或阻塞物36可以由廉价的、容易大规模生产的材料形成，诸如注入可塑塑料。在一些实施例中，压力传感器80和限流部分14可以是由美国专利申请序列号11/805,074中所描述的类型，于此通过引用并入了该专利申请整体。也可以使用压力限制物和压力传感器的其它实施例，诸如，例如美国专利序列号11/705,561中所描述的，于此通过引用并入了该专利的整体。

图2示出了根据本发明的一个实施例的设置在呼吸线路17的部分中的流量感测系统11。除其它事情外，呼吸线路17包括，第一端13、第二端15以及限流部分14。呼吸线路17的第一端13适合于将气流传递至病人。例如，呼吸线路10的第一端13可以包括配置为与病人21的气道19连通的病人接口器械。病人接口器械的一些范例可以包括，例如气管导管、气管切开插管或其它病人接口器械。呼吸线路17的第二端15配置为与气源30连通(参见图1)。例如，气源30可以包括环境大气、墙气(wallgas)、鼓风机或其它气源。

回过来参考图1，流量感测系统11包括流径16以及与流径连通的两个压力端口32和34。压差传感器80基于端口32与34之间的压力差来感测压差。压差传感器80传输反映所感测的压差的信号。在一个实施例中，压差传感器80可以包括桥式电路，该桥式电路包括电阻器阵列并且能够监测压差。例如，压差传感器80可以包括具有压电电阻器的硅隔膜，其包括输出类似于施加至压差传感器的压差的电桥。可以任选地使用其它类型的压差传感器80。

在此实施例中，装置12的流量测量系统10还包括配置为感测在压差传感器80处或附近的温度的温度传感器20。压差传感器80周围或压差传感器80处的温度可以影响压差传感器的输出读数，压差传感器的输出读数于此也称为压差读数。因此，温度传感器20放置在压差传感器80处或附近来测量环境温度或者在压差传感器80处或附近的物理温度，使得可以将此测量用于补偿热漂移，稍后将对此进行更详细描述。

在一个实施例中，温度传感器20可以是热敏电阻，然而能够使用其它温度传感器，诸如例如温度计、热电堆或其它温度感测装置。温度传感器20可以是微控制器28内的嵌入式特征并且其温度能够由处理器22通过I²C(内部集成电路(Inter-IntegratedCircuit)通信来读出。在一些实施例中，将温度传感器20分开地和操作地与微控制器28连接。

处理器22也配置为使用由压差传感器80感测的压差以及对装置12预校准的温度补偿系数来计算流速。处理器22也可以包括调制传输通过差分放大器或差分放大器布置24的信号的脉宽调制器。脉宽调制信号的占空比可以基于预校准的温度补偿系数以及来自压差传感器和温度传感器的读数而变化，稍后将会更详细地描述。使用脉宽调制信号来补偿热漂移在下文中将被称为“粗调”或“粗校正”，并且稍后将会更详细地描述。如于此使用的，术语“补偿”不限制于值的增加、值的减少、值的百分比或值的任何数学关系或公式化。

在一个实施例中，微控制器28可以包括处理器22和转换设备26，然而可以任选地分开地提供这些部件。在此实施例中，转换设备26采取A-D转换器的形式。尽管在此实施例中处理器22示为位于微控制器28上，计算流量的处理器或微控制器28的其它部件可以任选地位于装置12中的其它控制器或单元上。另外，为了此公开的目的，能够将微处理器或装置的任选的集合认为是单个微处理器或装置，然而其部件可以设置为分开地和操作地互连。在部件是分开地和操作地互连的一些实施例中，只是举例说明，可以使信号的传输沿计算机通信线缆或通过诸如红外传输的无线传输来进行。此外，流量测量系统10的部件不是意在限制并且上文提到的各种部件可以是其它系统的部分。

来自压差传感器80的电模拟信号在A/D转换器26中变换为用于输入至处理器22中的数字信号。在以软件或固件的形式的一个或多个程序的控制下，处理器22于是可以基于由此接收的信号，采用已知原理和算法来计算呼吸流量。

A/D转换器26可以包括“低增益信道”和“高增益信道”。如上面所提到的，当使用具有有限的模拟至数字转换分辨率的A-D转换器来数字化压差信号以传输到处理器22时，压力水平的一个计数改变可以对应于在低流量处的大的流量差，从而导致在低流量处的较低的精度。同样地，当流量低时，对压差信号使用较高的增益来建立足够的分辨率。换句话说，为了精确测量由通过限制物14的低流量所产生的压差，必须放大来自压差传感器80的信号来允许更精确的读数。

如图3中所示，当将“高增益信道”用于低于预定流速阈值，诸如例如低于45LPM(升每分钟)，的流量时，每个A-D计数对应于较小的流量差。然而，也如图3中所示，由于信号“以轨道供应(rail)”或“达到稳定状态(plateau)”，所以“高增益信道”不能用于高于预定流速阈值的流速。在另一方面，在此实施例中“低增益信道”可以用于高于45LPM的流速。“低增益信道”对应于设置为使得最大期望范围导致将适合A-D转换器26的输入的输入范围内的信号的增益。

在一个实施例中，压差读数会通过低增益信道和高增益信道进入到A-D转换器26中。处理器22可以选择使用哪些信号来进行气流流速计算——从低增益信道接收到的信号，或是从高增益信道接收到的信号，或其组合。选择可以取决于接收到的信号的范围和分辨率。例如，在一个实施例中，处理器22可以先分析从低增益信道接收到的信号。但是，如果由处理器确定的分辨率超出较低增益(高流量)区域，或相反不充足，则可以使用来自高增益信道的信号。

如图1中所示，装置12也包括用于放大与低于预定阈值的压差相关的信号的差分放大器布置24以及用于转换由第一传感器生成的以传输至处理器22的信号的转换设备26。差分放大器布置24可以包括差分放大器42和固定增益放大器44，然而也考虑差分放大器布置24可以任选地只是一个放大输入信号之间的差的差分放大器部件。差分放大器42可以配置为输出反映两个输入信号之间的差的信号。在一些实施例中，差分放大器42也可以用于放大输出信号。固定增益放大器44可以具有可以用于放大或增大从差分放大器42接收到的信号的预定的增益级。在一些实施例中，固定增益放大器44可以以10、100或其它值的因数增大信号。

尽管在此实施例中差分放大器42和固定增益放大器44是两个部件，但是预期的是，在其它实施例中可以将差分放大器和固定增益放大器一起认为是一个差分放大器。即，除了接收两个输入信号和传输信号之间的差之外，差分放大器也能够在传输信号之间的差之前放大信号之间的差。差分放大器布置24的输出是来自压差传感器80的信号与来自处理器22的脉宽调制信号之间的差的放大的输出。

RC滤波器40可以操作地连接到差分放大器布置24并且可以配置为将从处理器22接收到的调制的(或脉宽调制的)信号转换为DC信号。即，RC滤波器40可以用于将来自处理器22的数字信号转换为用于输入到差分放大器42中的模拟信号。RC滤波器40可以例如通过将从处理器22接收到的脉宽调制信号的脉冲串的平均值传输至差分放大器42来实现这个。RC滤波器40还可以用于去除噪声或其它信号伪像。在一些实施例中，诸如数模转换器的转换器(未示出)操作地连接到处理器22，并且用于将来自处理器的数字信号转换为待由差分放大器42接收的模拟信号。在一些实施例中，数模转换器位于微控制器28上。在一些实施例中，数模转换器分开地并操作地连接至微控制器28。

如上文所提到的，“高增益信道”对应于“升压的(boosted)”或放大的信号，使得当流量或压差接近零时能够获得更加精确的流速。然而，放大来自压差传感器80的信号时，也放大了热漂移效应。同样地，能够使用温度补偿系数来提取更精确的流量计算。

在一个实施例中，能够根据实验获得预定的温度系数，并将其编程到所有的装置12中(基于实验的用于所有装置12的最佳系数或平均系数)。在另一实施例中，可以对每个单独的装置12获得或校准温度补偿系数。即，装置12可以具有存储在诸如微控制器28上的存储器(未示出)的电子存储装置中的它自身的单独的温度补偿系数。温度补偿系数可以在“磨合(run-in)”时段中任选地获得，其中新近组装的单元“磨合”达一时间段来在电动机轴承中恰当地分布润滑剂并潜在地清除电子控制电路中的任何初始问题。

在一些实施例中，为了获得温度系数，在“磨合”时段的开始测量第一压差读数和第一温度，也称作“冷态”。在这种实施例中，在“磨合”时段的结束获得第二压差读数和第二温度，也称作“热态”。当通过装置12生成流量时，诸如当在装置中的相同实际压差或流量处获得第一压力读数和第二压力读数时，可以获得第一压差(或第一压差读数)和第一温度的输出以及第二压差(或第二压差读数)和第二温度的输出。例如，在一些实施例中，在跨限流物14的第一压力下降处(例如，在启动或冷温度)获得第一压差读数和第一温度。然后加热压差传感器80达一时间段，直到温度稳定。只是举例说明，可以通过操作装置12(利用鼓风机30操作)达一时间段来加热压差传感器80。在该时间段以后，并且在跨限流物36的压力下降与获得第一压差读数(第一压力下降)的时候的压力下降相同时，获得第二压力读数和第二温度。在一个实施例中，第一压力下降和第二压力下降可以是零或其它一些相同的压力下降。

图4示例了一种根据一个实施例校准特定装置12来获得温度补偿系数的方法46。方法46在步骤48开始，其中使用压差传感器80来获得第一压差读数并且通过温度传感器20来测量第一温度。在跨限流部分14的第一压力下降处使用压差传感器80来获得第一压差读数。在一个实施例中，在鼓风机30开启之前并且在装置12操作之前执行步骤48，并且换句话说，跨限流物14的压力下降是零(从而流量是零)。在一些实施例中，在具有“冷态”的“磨合”时段的开始作出这些测量。装置12可以在它的存储器中存储这些测量结果。

方法46然后进行到步骤50，其中加热压差传感器80达一时间段，直到压差传感器附近的温度稳定。在一些实施例中，由运转的装置12实现加热。特别地，开启包括鼓风机30的装置12并且通过该装置生成流体。可以操作该装置(和鼓风机30)，诸如，例如达一个小时、两个小时或会加热装置的任何其它时间间隔。例如，可以加热装置12直到它达到稳定的温度。然后关闭该装置。作为加热的结果，使该装置的电子部件变暖，使得在该部件处或附近的温度升高。

方法46进行到步骤54，其中使用压差传感器80来获得第二压差读数并且使用温度传感器20来测量第二温度。当跨限流物14的压力下降与当获得第一压力读数的时候的压力下降相同的时候，获得第二压差读数。例如，当流体不连续的通过12使得压力下降为零的时候，能够获得第二压差读数。在一些实施例中，可以在“磨合”时段的结束时或“热态”执行这些测量。然后方法46进行到步骤56，其中获得了温度补偿系数。可以使用以下等式(等式1.1)计算温度补偿系数：

$\mathrm{TempCo}=\frac{(\mathrm{\&Delta;}{P}_1-\mathrm{\&Delta;}{P}_0)}{(T_1-T_0)},$

其中

TempCo＝温度补偿系数，

ΔP₁＝来自于压差传感器的第二压差读数，

ΔP₀＝来自于压差传感器的第一压差读数，

T₁＝第二温度值，以及

T₀＝第一温度值。

温度补偿系数TempCo是一个温度补偿值，当已经将传感器加热时(从而导致输出读数的热漂移)，该温度补偿值会反映来自压差传感器80的输出读数的变化。

如先前所提到的，在一个实施例中，当鼓风机关闭的时候(当通过装置生成的流体是零时)获得了第一压差值、第二压差值、第一温度和第二温度。在装置12已经操作了某个时间间隔之后，获得了第二压差值和第二温度，该时间间隔可以足以使该装置的明显变暖发生。在每个装置12处于执行方法46的校准模式之后，每个装置可以具有稍后施加至压差传感器80的输出端来补偿热漂移的它自己的预校准温度补偿系数。

在另一实施例中，能够在除零以外的预定的恒定压力下降处得到第一和第二读数。

在已经获得温度补偿系数之后，可以将温度补偿系数存储在每个装置12的存储器中，以稍后用于补偿压差传感器80的压差输出的热漂移。

图5示出了根据一个实施例实施温度补偿系数来补偿压差传感器80的压差输出的方法58。方法58在步骤60开始，其中装置12使其传感器自动归零，包括压差传感器80。这可以在由鼓风机30通过流径生成流体之前执行。然后方法58进行到步骤62，其中使用压差传感器80来获得第一压差读数或参考压差读数。在此步骤期间，使用温度传感器20也获得了第一温度或参考温度。在此实施例中，在通过装置12生成流体之前(在开启鼓风机30之前)执行步骤62。

方法58然后进行到步骤64，其中在常规使用期间通过装置12生成流体(在开启鼓风机之后)。方法58然后进行到步骤66，其中使用温度传感器20来测量第二温度。第二温度可以高于、等于或低于参考温度。在一些情况下，由于夜间较低的环境温度或室温，所以第二温度可以较低。在此步骤66中，使用压差传感器80也获得了第二压差读数或原始压差读数。也可以将原始压差读数称为当前压差读数，其是将会被补偿热漂移来计算流速的压差读数。同样地，当将流体提供给病人时，可以在治疗期间执行步骤66。

然后方法58进行到步骤68，其中使用以下等式(等式1.2)来获得补偿的压差值：

ΔP_Comp＝ΔP_Raw-[ΔP_Ref+TempCo*(T₁-T_Ref)]，

其中

ΔP_Comp＝补偿压差，

ΔP_Raw＝原始压差值，

ΔP_Ref＝参考压差值，

TempCo＝温度补偿系数(从上文所示的等式1.1获得)，

T₁＝第二温度值(或者当前温度值)，以及

T_Ref＝参考温度值。

在上文提到的等式的括号内发现的表达式或项ΔP_Ref+TempCo*(T₁-T_Ref)在下文中将被称为“补偿值”。补偿值是在第二温度T₁处在零流量(如果在零流量获得温度系数)处的压差传感器80的估计输出读数。从而，通过从原始压差值减去补偿值，获得补偿热漂移的压差值(补偿压差值)。然后，方法58进行到步骤70，其中使用补偿压差值获得流速。可以使用以下等式(等式1.3)获得流速：

当ΔP_Comp≥0时，并且

当ΔP_Comp<0时， $Q=-1*K*\sqrt{-1*\mathrm{\&Delta;}{P}_{\mathrm{Comp}}}$

其中：

Q＝流速(例如，升每分钟)

K＝比例常数，并且

ΔP_Comp＝补偿压差值。

然后方法58可以回到步骤66来在另一时间段获得第二压差。可以以常规间隔或在使用装置12期间的任何时间执行步骤66。在执行步骤66的每个时间之后，方法58然后可以进行到步骤68和70。这使得能够进行环境温度的连续测量以及原始压差的连续温度补偿来获得流速。可以在预定时间间隔或在任何时间周期性地执行步骤62，诸如正好在关闭包括鼓风机30的装置12之后。

上文提到的等式1.3假设压差传感器80的输出随温度线性改变。然而在压差传感器的输出不随温度线性改变的情况下，即热漂移效应与温度不线性相关，可以任选地用非线性近似替换“补偿值”。补偿值不限于上文提到的线性表达式。通过使用(基于温度的)查找表可以任选地获得“补偿值”。

在一些实施例中，为了从压差传感器80提取正确的流速(已经进行了热漂移补偿或校正的流速)，需要在没有流体生成的时候的压差传感器80的输出值。等式1.3使得能够计算没有流体生成的时候，压差传感器80的输出(或者压差读数)。特别地，温度补偿系数、参考压差读数、参考温度和第二温度使得能够经由表达式ΔP_Ref+TempCo*(T₁-T_Ref)计算没有流体通过装置12生成的时候，压差传感器80的输出(或者压差读数)。同样地，可以使用此表达式，而无需中断治疗期间的流体，获得或估计没有流体通过装置12生成时压差传感器80的读数，或没有压力下降时的压差。

可以由处理器22根据在其中存储的指令(软件代码)来执行方法46和58。当处理器22根据在其中存储的指令对原始压差读数的热漂移进行补偿的时候，诸如根据方法58的步骤68，这在下文中将称为“细调”或“细校正”。

使用脉宽调制或粗调可以执行另外的温度补偿。在粗调期间，可以修改输入至A-D转换器26的信号。以下将会描述粗调的细节。

如早前所提到的，可以周期性地使压差传感器80自动归零(auto-null)。在此时间期间，处理器22可以调节从处理器传输的脉宽调制信号的占空比，使得高增益信号(由高增益信道从处理器接收到的信号)基本上在中尺度或以A-D转换器“为中心”。这使得能够对对应于正和负流量的高增益信号(正和负两者)实现最大对称变化或摆动。在一些实施例中，每次使传感器80自动归零时，处理器22查找使得信号能够以A-D转换器的范围为中心的占空比。可以“锁定”此占空比或者将其用作默认占空比。然而，在一些情况下(在某些温度在压差传感器处或压差传感器附近)，热漂移可以是如此明显，以致可以移位对应于压差读数的信号，使得“以轨道供应”信号或反向于电源轨道驱动信号。

在这种情况下，高增益信道可以不提供有用的读数。为了缓解此问题，可以将处理器22配置为计算这种移位会发生的地方的温度，并且相应地设定脉宽调制信号的占空比，使得信号能够适当地重新以高增益信道的范围为中心或者适合于高增益信道的范围内。例如，基于固定增益放大器44和/或差分放大器的增益以及脉宽调制信号的分辨率，处理器22可以能够计算A-D计数的数目，能够通过改变脉宽调制信号一个计数来移位高增益流量信号的范围。处理器22也可以能够计算需要移位高增益流量信号的温度。从而，处理器22可以增大或减小脉宽调制信号的占空比来使用于输入到A-D转换器26的高增益信道中的高增益信号的范围回到中心位置。处理器22可以能够根据在其中存储的指令来执行粗调。

在一些实施例中，可以不必要对每个原始压差读数进行粗调。例如，当高增益信号能够适合于高增益信道输入的范围内的时候，或者换句话说，信号不是“以轨道供应的”，占空比的调节不是必须的。如上文所提到的，处理器22可以能够计算何时调整是必须的。相反，每次获得的原始压差读数时可以执行细调。在一些实施例中，在细调期间，处理器22可以根据存储在处理器中的指令来执行方法58的步骤68，来通过使用至少温度补偿系数补偿原始压差读数的热漂移。在细调期间，可以将温度补偿施加到反映从高和低增益信道接收到的信号的压差值。在一些情况下，施加到从低增益信道接收到的压差值的补偿量可以是不明显的(并且基本上为零)。

图6示例了根据图1中所示的实施例的装置12的操作的方法72。由于如先前所提到的，方法58描述了为获得正确流速的温度补偿系数的实施，当执行方法72时，可以执行方法58。方法72在步骤74开始，其中流体还未通过装置12生成。在此步骤74，已经获得了装置12的温度补偿系数并且已经将温度补偿系数存储在装置的存储器中。方法72然后进行到步骤76，其中使用压差传感器80获得参考压差读数并且使用温度传感器20获得参考温度。压差传感器80将反映参考压差读数的参考压差信号传输至A-D转换器26。在此步骤76期间，装置12可以使压差传感器80自动归零。在此步骤76期间，处理器22还可以设定脉宽调制信号的占空比，使得信号以A-D转换器的高增益信道的范围为中心。

方法72行进到步骤78，其中通过A-D转换器26将参考压差信号从模拟信号转换为数字信号以由处理器22处理。在此步骤78期间或者在此步骤78之后，可以通过装置生成流体。在通过装置12生成流体之后，方法72进行到步骤82，其中使用压差传感器80获得原始压差读数并且使用温度传感器20获得第二温度。压差传感器80生成反映原始压差读数的原始压差信号。将原始压差信号传输至A-D转换器26和差分放大器42的低增益信道。

方法72进行到步骤84，其中处理器22确定脉宽调制信号的占空比是否需要改变，如果是，则该变量基于温度补偿系数、第二温度、参考温度以及参考压差读数。然后处理器22可以改变传输至RC滤波器40的脉宽调制信号的占空比。如先前所描述的，RC滤波器40将数字信号转换为模拟信号。尽管由RC滤波器40输出的信号现在是模拟信号，但是为了简化，也将它称为脉宽调制信号。

方法72然后进行到步骤86，其中通过从原始压差信号减去脉宽调制信号来获得补偿压差信号。方法72进行到步骤88，其中通过固定增益放大器44来放大补偿压差信号。在一些实施例中，能够组合步骤86和88并且通过一个差分放大器42来执行步骤86和88。

方法72然后进行到步骤90，其中通过A-D转换器26的高增益信道来接收放大的补偿压差信号，并且将其转换为由处理器22处理的数字信号。也将通过A-D转换器26的低增益信道接收的原始压差信号用处理器22转换为数字信号来处理。如上文所描述的，处理器确定使用哪个信号——是由高增益信道接收的信号，还是由低增益信道接收的信号。在处理器22已经确定了使用哪个信号之后，处理器执行细调，使得能够对从高增益信道信号或低增益信道信号(由低增益信道接收到的信号)获得的压差值进行热漂移补偿。在执行了细调之后，处理器获得了补偿压差值或校正压差值。处理器22可以根据存储于其中的指令来执行细调。

当处理器22对反映高增益信号的压差值执行细调时，处理器也可以代管(factor)脉宽调制信号的调节的占空比中来获得补偿压差信号值。如上文所提到的，由于在步骤84从处理器22传输的脉宽调制信号的占空比可能已变化为使脉宽调制信号“再集中”于高增益信道的范围，所以这可以是有用的。方法72然后进行到步骤92，其中处理器22基于补偿的压差值获得了流速。方法72还可以返回到步骤82来获得下一个原始压差读数和温度，以便连续地获得装置12的正确的流速值。

图7是根据实施例的装置12的示意图。在此实施例中，装置是CPAP装置。该CPAP装置可以是任何类型，诸如，例如，由飞利浦伟康(PhilipsRespironics)制造的系列的CPAP装置。装置12包括压力生成系统200，其接收来自于诸如环境大气的呼吸气源的呼吸气体的供应，并且以大于环境大气压力的压力产生呼吸气体流。用箭头B指示来自压力生成器30的呼吸气体流。然后诸如鼓风机、叶轮、牵引压缩机、风扇、活塞、或风箱或其它装置的压力生成器30以大于环境大气压力的压力产生呼吸气体流。压力生成器30通常是鼓风机，其中由在控制器204的控制下的发动机操作驱动风扇或叶轮，控制器204典型地是能执行存储的算法的处理器。

在一些实施例中，控制器204可以与微控制器28相同，并且可以包括处理器22。出口管202传送来自压力生成器30的出口的呼吸气体流。其它传感器206可以用在装置12中来感测装置12内的状况或者流体的性质(温度、湿度等)。流量感测系统11和控制器204可以形成流量测量系统10的部分。装置12可以通过使用温度补偿系数补偿来自压差传感器80的压差读数来获得精确的流量测量。根据方法46、58和72，该装置可以获得精确的流量测量。

可以以硬件、固件、软件或其各种组合来实现本发明的实施例。本发明也可以实施为存储在处理器中的指令。处理器可以包含机器可读介质或软件，可以使用一个或多个处理装置或机器来读取和运行该机器可读介质或软件。处理器可以包括，例如，只读存储器、随机存取存储器、磁盘存储介质、光存储介质、闪存装置和/或其它用于存储信息的介质，并且机器可读传输介质可以包括传播信号的形式，该传播信号包括载波、红外信号、数字信号和其它用于传输信息的介质。虽然可以根据执行某些动作的特定范例性方面和实施例在上文的公开中描述固件、软件、例程或指令，但是明显的是这种描述仅是为了便利并且这种动作实际上是由计算机装置、处理装置、处理器、控制器或其它运行固件、软件、例程或指令的装置或机器产生的。

尽管已经基于目前认为是最实用和最优选的实施例为了示例的目的详细描述了本发明，但是应当理解，这种细节仅仅为了该目的并且本发明不限于公开的实施例，相反地，而是意在覆盖所附的权利要求的精神和范围内的修改和等同布置。例如，应当理解本发明在可能的范围预期能够将任何实施例的一个或多个特征与任何其它实施例的一个或多个特征进行组合。

Claims (14)

1.一种使用预定的温度系数来测量流体的装置(12)，所述预定的温度系数是针对所述装置预校准的，所述流体在所述装置内，所述装置包括：

流径(16)；

限流部分(14)，设置在所述流径中并且在所述流径内产生压差；

压差传感器(80)，配置为基于所述流径内的所述压差来生成压差信号；

温度传感器(20)，配置为感测所述压差传感器处或附近的温度；

处理器(28)，配置为接收来自所述温度传感器的第一温度和第二温度、和来自所述压差传感器的第一压差信号和第二压差信号，并且所述处理器还配置为至少基于所述第一温度、所述第一压差信号、所述第二温度、以及所述预定的温度系数来生成输出信号，其中在生成通过所述装置的流体之前获得所述第一压差信号和所述第一温度，并且在生成通过所述装置的流体时感测所述第二压差信号和所述第二温度；以及

差分放大器(24)，接收来自所述压差传感器的所述第二压差信号和来自所述处理器的所述输出信号，所述差分放大器还配置为输出与所述第二压差信号与来自所述处理器的所述输出信号之间的差相关的放大的信号，

其中基于所述预定的温度系数来校正所放大的信号和所述第二压差信号，并且其中所述处理器基于所校正的放大的信号和/或所校正的第二压差信号来计算流速。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置是连续气道正压通气装置、通风机或内燃机。

3.如权利要求1所述的装置，其中，来自所述处理器的所述输出信号是数字信号，并且所述装置还包括D-A转换器，所述D-A转换器将来自所述处理器的所述数字信号转换为用于传输至所述差分放大器的模拟信号。

4.如权利要求1所述的装置，还包括A-D转换器，所述A-D转换器将所放大的信号和/或所述第二压差信号转换为用于由所述处理器处理的数字信号。

5.如权利要求1所述的装置，其中，来自所述处理器的所述输出信号是数字信号，并且所述装置还包括RC滤波器，所述RC滤波器用于将从所述处理器接收的所述数字信号转换为用于传输至所述差分放大器的模拟信号。

6.如权利要求5所述的装置，其中，来自所述处理器的所述输出信号是脉宽调制信号，并且其中，所述差分放大器接收来自所述RC滤波器的所述脉宽调制信号的平均值。

7.如权利要求1所述的装置，其中，来自所述处理器的所述输出信号是脉宽调制信号，并且其中，所述处理器选择性地使所述脉宽调制信号的占空比变化以校正所放大的信号。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述处理器将所述数字信号转换为值并且至少基于由所述转换得到的所述值来计算补偿压差。

9.如权利要求4所述的装置，其中，所述A-D转换器包括高增益信道和低增益信道，并且其中，所放大的信号由所述高增益信道接收。

10.如权利要求9所述的装置，其中，当流速低于预定阈值时，所述处理器处理由所述高增益信道接收的压差信号来计算流速。

11.如权利要求9所述的装置，其中，当流速处于或高于预定阈值时，所述处理器处理由所述低增益信道接收的压差信号来计算流速。

12.如权利要求1所述的装置，其中，来自所述处理器的所述输出信号是脉宽调制信号，并且其中所述处理器基于所述预定的温度系数、所述第一压差信号、以及所述第一温度和所述第二温度来选择性地使所述脉宽调制信号的占空比变化。

13.如权利要求1所述的装置，其中由所述差分放大器输出的所放大的信号是基于所述第二压差信号与来自所述处理器的所述输出信号之间的放大的差值。

14.一种使用针对测量流体的装置(12)预校准的预定的温度系数的方法，包括：

在流径(16)内产生压差；

基于所述流径内的所述压差，使用压差传感器(80)来生成压差信号；

感测在所述压差传感器处或附近的温度；

接收第一温度和感测的第二温度、来自所述压差传感器的第一压差信号和第二压差信号，并且至少基于所述第一温度、所述第一压差信号、所述第二温度、以及所述预定的温度系数来生成输出信号，其中在生成通过所述装置的流体之前获得所述第一压差信号和所述第一温度，并且在生成通过所述装置的流体时感测所述第二压差信号和所述第二温度；

接收来自所述压差传感器的所述第二压差信号和所述输出信号，输出与所述第二压差信号与所述输出信号之间的差相关的放大的信号；以及

基于所述预定的温度系数来校正所放大的信号和所述第二压差信号，并且基于所校正的放大的信号和/或所校正的第二压差信号来计算流速。