Измерение частоты дыхания в скафандре, способы, варианты, методы Опции

[koziy_mf]

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!

[Stanislav]

Спектрометрические и иные методы контроля СО2 в реальном времени, похоже, существуют в портативных вариантах.
Автору темы рекомендую поискать нужное среди капнографов (капнометров).
Навскидку - вот такой, или подобный.
http://www.triton.ru/index.php?page=10

Здесь ещё много инфы по теме:
http://www.capnography.narod.ru/

[koziy_mf]

Спектрометрические и иные методы контроля СО2 в реальном времени, похоже, существуют в портативных вариантах.
Автору темы рекомендую поискать нужное среди капнографов (капнометров).
Навскидку - вот такой, или подобный.
http://www.triton.ru/index.php?page=10

Здесь ещё много инфы по теме:
http://www.capnography.narod.ru/

Спасибо. Интересная информация.
Однако "дяди сверху" дали указание не заниматься изобретательством, а использовать вот это -
http://www.ufiservingscience.com/DS11321.html

Причем специально для тех кто дышит животом - вторую полоску такую расположим в районе живота. Оба датчика будут вшиты прямо в одежду космонавта, под трубками водяного охлаждения. Чтоб не сползало. В общем полет фантазии поддержан не был.

Тем не менее я собрал макет термо анемометра на лампочке, почти как описывается здесь -
http://www.fonema.se/anemom/anemom.html
При 1мА нити и комнатной температуре дыхание чувствует без вопросов, с 20-30см. Я уверен что добавив немного направленности, трубкой небольшой прямо как паренек в статье описывает, можно вполне выделять сигнал дыхания. И фильтровать от скачков вызванных внутренними возд. потоками проблем больших не будет. Чувствительность оптимально выбрать... Может после того как будет сделан весь блок и останется время, можно будет попытаться внедрить сие добро.

Выражаю огромную благодарность всем участвовавшим в обсуждении!
Можно тему [пока] закрывать.

[Stanislav]

Однако "дяди сверху" дали указание не заниматься изобретательством, а использовать вот это - 
http://www.ufiservingscience.com/DS11321.html

Не работает что-то ссылочка. Но, в целом, понятно.


 

Тем не менее я собрал макет термо анемометра на лампочке, почти как описывается здесь -
http://www.fonema.se/anemom/anemom.html
При 1мА нити и комнатной температуре дыхание чувствует без вопросов, с 20-30см.

Результат впечатляет!
В скафандре условия специфичны, но метод можно было бы довести до ума, наверное.

[koziy_mf]

Собственно условия не особенно жесткие, с точки зрения воздушных потоков...
Особенности - то что при пониженном давлении работать может. А поэтому все что в нем, должно тоже уметь работать в таком режиме - например при третей части нормального давление, 4-5psi.
Свежая смесь дыхательная подается через серию трубочек прямо над головой, это создает дополнительные потоки. И это только один из выходов системы; туда постоянно подается свежая смесь, и через отдельные каналы выводится, к фильтрам и регенератору. Еще дополнительно имеется канал для компенсации давления - там все дело побыстрей идет; он компенсирует утечку воздуха, резкие перепады итд; туда воздух подается прямо с баллона? тогда когда необходимо (ну не прямо с баллона ))), через редуктор и клапана...в общем суть понятна думаю).

Конечно доведу до конца, если время будет. Еще и при такой отличной поддержке на форуме. Интересно что бы было, если бы из участников этого форума организовали одну компанию по разработке электроники? С таким потенциалом и челнок с крыши дома запустить возможно.

Вот сей скафандр, кстати!

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stanislav]

...Интересно что бы было, если бы из участников этого форума организовали одну компанию по разработке электроники?

Мордобоем, и отнюдь не виртуальным. До появления вожака...

...С таким потенциалом и челнок с крыши дома запустить возможно.

Такой потенциал может работать согласованно только в шараге.

Вот сей скафандр, кстати!

Не марсианский, часом?

 

Солидно. А что это у него на рукавах? Привод принудительного движения руками?

На разгрузку похоже больше. Компенсаторы...

[koziy_mf]

Мордобоем, и отнюдь не виртуальным. До появления вожака...
Такой потенциал может работать согласованно только в шараге.
Не марсианский, часом?
 На разгрузку похоже больше. Компенсаторы...

Да верно, марсианский. Особенность этой конструкции - то что космонавт сможет выходить из базовой станции без необходимости каждый раз с 0 надевать скафандр, включать всю систему, шлюз и назад в том же духе. Эти скафандры будут специальным образом "парковаться" к стенке станции спиной, с помощью специального крепления, далее задняя часть открываться вовнутрь, и человечек тоже спиной будет выбираться. Там ребята уже макет сделали этой надувной базовой станции, и механики трудятся сейчас над герметичным и простым механизмом стыковки.

И тоже верно - компенсаторы, чтобы легче было руки поднимать )))

[Tanya]

Да верно, марсианский.

Звездочка? А я думала, что для водолазов.

[Stanislav]

 

Звездочка? А я думала, что для водолазов.

Таня, Вы когда-нибудь скафандр для водолазов видели? Ну, хотяб на фотографиях?

 

Ну, посодють всех за известные закрома - мечта и сбудется.  

Руки коротки. Да и растут не из того места. 

 

Эти скафандры будут специальным образом "парковаться" к стенке станции спиной, с помощью специального крепления, далее задняя часть открываться вовнутрь, и человечек тоже спиной будет выбираться.

Вау, прикольно!
А я-то думал, что за хрень там на горбу...