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 )))

[отьявленный прак...]

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 )))

Господин koziy_mf, Вы случаем не на Штаты трудитесь? Космонавты на внешней подвеске американских модулей на колесах с переходными отсеками - это можно посмотреть на Ютубе. Сходство очень большое. Не верится что эта программа закрыта. Уж больно все классно сделано, в железе, ползает!
Кем Вы там работаете?

Сообщение отредактировал отьявленный практик - Nov 6 2010, 18:57

[DRUID3]

Господин koziy_mf, Вы случаем не на Штаты трудитесь? Космонавты на внешней подвеске американских модулей на колесах с переходными отсеками - это можно посмотреть на Ютубе. Сходство очень большое. Не готов пока дать ссылку, но можно поискать.

Принцип давно и хорошо известный. Такие скафандры есть например в стареньком но до сих пор интересном Штамм Андромеда / The Andromeda Strain (1971), там они у команды вирусологов. Даже на постере такой скафандр видно...

2koziy_mf: ...честно скажу - завидую. Да и чего врать - почти все кто выбирает стезю инженеришки(электроника в частности) в душе мечтает заниматься чем-то таким... Далеко не всем так везет .

[koziy_mf]

2koziy_mf: ...честно скажу - завидую. Да и чего врать - почти все кто выбирает стезю инженеришки(электроника в частности) в душе мечтает заниматься чем-то таким... Далеко не всем так везет .

Если бы Вы знали чем приходится жертвовать находясь в этой стране (от отсутствие человеческого общения до выноса этой псевдокультуры) то 10 раз бы задумались стоит ли возможность самореализации, творчества без необходимости думать каждый день где на кус хлеба заработать всех остальных жертв. Всегда есть обратная сторона медали. Не имею право тут об этом говорить (модератор Татьяна точно предупреждение даст), но крыша не съехала у меня еще только потому что 1) на это нет времени - все отнимает работа и учеба, и 2) то что 2 раза в год домой езжу (причем по работе - увольняюсь, и снова устраиваюсь).

Господин koziy_mf, Вы случаем не на Штаты трудитесь? Космонавты на внешней подвеске американских модулей на колесах с переходными отсеками - это можно посмотреть на Ютубе. Сходство очень большое. Не верится что эта программа закрыта. Уж больно все классно сделано, в железе, ползает!
Кем Вы там работаете?

Ну точно, в США "тружусь".. Вообще то работаю я в небольшой компашке занимающейся разработкой микросхем энергосбережения. НАСА посещал только раз, и то как турист ))
Параллельно учусь, и этот проект от универа. Даже совместный проект 2 универов. Грант дали, оформили как работу дипломную. Такие пироги.

Кстати - тот прототип скафандра на фото - через "горб" человек не вылазит. Туда просто цепляется система жизнеобеспечения. А в том скафандре через который вылазят в док-станцию - там шире выход намного со спины. Ну и спец крепление. Остальное аналогично.
Они еще планируют сделать для надежности так чтоб космонавт становился на спец платформу небольшую перед станцией, и кран-робот управляемый изнутри или удаленно, с наблюдением через камеру, подтаскивал к доку, и там уже запускалась процедура закрепления и выхода. Интересно что отдельная команда работала над системой видеонаблюдения, объединила несколько камер в сеть и там через сервер.... так дяди из НАСА все это новшество забраковали, сказали - слишком сложно а значит ненадежно, и сказали использовать обычные аналоговые миниатюрные камеры.