針對(duì)人體呼吸特征監(jiān)測(cè),設(shè)計(jì)了基于氧化石墨烯（GO）的石英晶體微天平（QCM）呼吸傳感器以及傳感系統(tǒng)。傳感器位于鼻子與上唇之間,通過監(jiān)測(cè)呼吸導(dǎo)致的濕度變化來監(jiān)測(cè)人體呼吸特征。通過研究GO敏感膜厚度對(duì)傳感性能的影響,使QCM傳感器對(duì)濕度變化的響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間可分別縮短到0.4 s和1.2 s,滿足了呼吸監(jiān)測(cè)的快速響應(yīng)、恢復(fù)速度要求。傳感系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)呼吸的發(fā)生時(shí)間和強(qiáng)度,可測(cè)量的呼吸頻率大于27次/min,高于成人呼吸頻率（約16～20次/min）,可用于實(shí)際的人體呼吸監(jiān)測(cè)。 

【文章來源】：儀表技術(shù)與傳感器. 2020,(12)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

系統(tǒng)框圖

GO敏感膜厚度不同時(shí)傳感器頻移、響應(yīng)時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間、總時(shí)間的比較

圖5顯示了正常連續(xù)呼吸時(shí)系統(tǒng)測(cè)量的QCM傳感器(GO敏感膜約為300 nm)的諧振頻率偏移。傳感器位于鼻子和上唇之間。當(dāng)人呼出空氣時(shí),諧振頻率迅速下降,說明GO敏感膜隨濕度的增加快速吸附水分子。當(dāng)人呼氣結(jié)束開始吸氣時(shí),QCM周圍的濕度恢復(fù)到與環(huán)境濕度相同的程度,GO敏感膜吸附的水分子迅速脫離,諧振頻率恢復(fù)到原頻率。當(dāng)QCM的位置固定時(shí),呼吸強(qiáng)度直接與諧振頻率的下降量相關(guān)。由于呼吸強(qiáng)度的不均勻,每一次呼吸所引起的頻移是不同的,而且變化很大。如果有意控制呼吸強(qiáng)度,則諧振頻率的下降量在200～4 600 Hz范圍內(nèi)。如果是正常呼吸,諧振頻率的下降范圍為400～1 700 Hz,如圖5所示。因此,通過比較頻移可以確定同一場(chǎng)景下的不同呼吸的強(qiáng)弱。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高精度石英振梁諧振式傳感器測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 孫登強(qiáng),趙玉龍,李波,李村,韓超.  儀表技術(shù)與傳感器. 2018(06)



本文編號(hào)：3226316