Приветствую, товарищи-инженеры и любители электроники!

Собственно возникла задача измерять частоту дыхания человека в скафандре. Проблема в том, что ничего в нос и рот засовывать нельзя, как в госпитале. Только внешние датчики, и желательно не ограничивающие движение головы. Кроме того, дыхание возможно и через рот, и через нос. Всякие доплеры итд тоже не подходят из за энергопотребления и сложности крепления на шее ))))

У меня на данный момент несколько вариантов:
1. Измерять температуру термистором расположенным на крепежке микрофона. Вдох-выдох (в том числе из носа) достаточно стабильно детектится выделением переменной составляющей, усилением и фильтрацией. Этот вариант проверил. Плох он тем, что микрофон надо тогда в определенном положении располагать. И при использовании другой модели микрофона, с крепежкой далекой от области выдоха может не работать.
2. Измерение влажности. Выдох естественно у нас с повышенной влажностью. В замкнутой системе дыхания лишняя влага удаляется. Расположив пару сенсоров в области выдоха, например в нижней части обзорного иллюминатора,
можно было бы измерять. Но увы, время отклика у доступных датчиков влажности велико. Даже при нормальном дыхании сливаться будут выходные данные...
3. Измерение давления. В скафандре давление поддерживается постоянным. Но система контроля давления имеет и мертвую зону, и инерционность. Выдох хорошо ушами детектируется - их закладывает ))). Тут есть 2 варианта. Либо мерить абсолютное давление, убирать постоянную составляющую, усиливать и регистрировать вдох выдох по ее провалу-выбросу (проблема - рабочее давление в скафандре пониже атмосферного, но высокое; сложно будет на его фоне выделять очень небольшое отклонение; и кроме того - при движении давление будет тоже прыгать). Либо расположить микросенсор относительного давления например в том же микрофоне; выдох будет создавать градиент давления, которое можно регистрировать.

Если у кого есть идеи интересные, комментарии или дополнения - прошу выложить на обсуждение.
Всем желаю успехов в разработке!

Ленточку на грудь и все дела. Типа как у спортсменов. Наверное даже ничего разрабатывать не придётся - взять стандартный.

Забыл добавить - ленточку пробовал. Прямо с модулем готовым от Nonin. Увы - ленточка работает когда "пациент неподвижен" ))). В стоячем положении [человека] спадает ленточка. И тем более много людей животиком дышит. В общем не подходит. А вот кстати их OEM модуль с датчиком на ушко прекрасно подошел для измерения пульса и насыщения крови кислородом. Кому интересно - www.nonin.com. Но это уже офф...

Если от движений уши не закладывает, то воздушная камера за датчиком относительного давления с небольшим отверстием для выравнивания давления, аналог конденсатора.

Небольшая коробочка. Соединяется с внешним миром трубочкой (трубочка внутри коробочки). В трубочке проволочка вольфрамовая (лампочка без стекла). Термоанемометр. Такими измеряют. Другие потоки...

Поясните пожалуйста. Как я понимаю, имеется в виду воздушная камера подсоединенная ко 2му терминалу датчика относительного давления, с небольшим отверстием. После выдоха, давление снаружи повышается, в камере ниже, датчик формирует разностный сигнал. Благодаря отверстию давление через какой то момент времени выровняется. Правильно понимаю? Камера с жесткими стенками. И размещать ее по идее можно в любом месте скафандра тогда. Например в главном блоке чтоб лишнюю коробку не лепить.
Надо подумать. Спасибо!

PS: От движения уши не закладывает. Но реально чувствуется когда выдыхаешь даже немного (причем в последнем случае давление в ушах постоянно пока не вдохнешь, а если полностью выдохнешь - то на момент выдоха). К сожалению характеристик работы системы подачи дыхательной смеси у меня многих нет. Таких как гистерезис клапана выпускного, редуктора итд.

Ну так аналог закладывающихся ушей. Дифференциальный датчик давления между внутренностия и внешностями коробочки, в стенке которой маленькая дырочка. Такая, чтобы постоянная времени выравнивания давления в коробочке была десятки секунд.

Только не забудьте про тонкий филдьтр снаружи, потому что если пылинка попадет - датчик сдохнет.

Ответственно заявляю, что самый надежный способ детектировать разность давления такого порядка - проволочка в канале между полостями.

А если плоскую коробочку из диэлектрического материала, и превратить деформацию стенки в изменение индуктивности или емкости ? Или, скажем, этакий слоеный пирог из трех элементов и двух диэлектрических проставок, в крайних элементах - отверстия (одно маленькое, другое по-больше, чтобы второе сопротивление воздуха не создавала), и вся конструкция будет представлять собой дифференциальный конденсатор...

А аналог барабанной перепонки в виде упругой мембраны с емкостным датчиком на ней хуже?

Почему-то хуже... это не мое мнение, а уважаемых мною датчикостроителей для ...
Вот вибрации, толчки и пр. продукты жизнедеятельности, к примеру, как на Вашу мембрану будут влиять?

для справки.
Женщины дышут грудью всегда. Животиком дышут мужчины в спокойном состоянии, при физической нагрузке и они переходят на грудной тип дыхания..

Я когда-то делал некую инкарнацию кардиографа, в нем пульс всегда промодулирован дыханием. Разделяются они довольно легко частотными фильтрами. Датчик я не делал. По моему-он какой-то по-типу как в поликлинике. Но... Типа как есть бесконтактные пульсомеры основанные на том, что мочка уха по-разному проводит красный свет когда она наполнена кровью и когда нет. Промодулированны ли эти изменения частотой дыхания - я не знаю. Но можно попробовать.

Ну и еще конечно UWB датчики российского производства.

Вибрации и толчки - они немного в другом частотном диапазоне. Равно как и резонансы самой мембраны.
"Продукты жизнедеятельности" вроде бы в открытом виде в скафандре не предусмотрены?
Микрофоны электретные работают, и очень надежно. Ну а дифференциальный датчик давления можно какой-нибудь и MEMS, такие есть и на миллиметры водяного столба полный диапазон.

Если смотреть в сторону термоанемометров, то можно обратиться к датчика потока (AWM) от Honnywell. Достаточно чувствительные - если он лежит на столе, а в стороне на расстоянии 1 метра чихнуть, то он детектит движение воздуха. Совместив его с коробочкой можно получить искомый девайс. Там еще и направление потока видно.