在肺功能研究中，便携式肺功能仪是基本的实验设备。它通过测量呼吸气体的容积、流速和压力的变化，让研究人员或医生用来分析出呼吸问题。比如近年来日益严重的慢阻呼吸性肺病（COPD），哮喘(Asthma)，气道阻塞等常见呼吸疾病。肺功能仪的设计涉及到很多医学、电子相关的知识等，现有机会跟大家共同探讨一下，以减少其他使用SRT95H传感器的工程师们少走弯路。基本设计流程如下，本文考虑讨论前端采集部分，只有采集的数据准确，后面的分析才有意义。
图1 便携式肺功能仪设计流程
使用SRT95H系列超低压产品可以对流量进行检测，其低压差，高稳定性，以及内部温度校准等优势，为简化流量检测设计，提供了很大方便。连接方式见下图：
图2 基于压力传感器SRT95H的流量检测设计电路连接
(备注： SRT95H 有多个I2C地址可以选择。如果传感器的I2C设备地址都是0x28, 为避免总线冲突，需要分开控制传感器。使用多组I2C或者GPIO来控制，都是不错的方式)。
气体采集部分，使用定制的气体采集管，把呼吸气流从湍流变成平流，使流速和压力呈线性关系。再把采集的气体，送给流量和压力传感器进行检测，检测后，把结果通过I2C送给外部的MCU进行分析。
使用时，用呼吸管把气体采集管的+/-端接到SRT95H的+/- 端。这个地方不能接错了，否则，读出的结果和呼吸的方式就是反的。
之前就是没注意区分，导致结果偏差很大。连接好后，就可以对着管子呼吸来进行数据采集了。我们要通过多组数据，找到b1, b2, b3的线性回归系数，获取精确的流量值。
方法如下：
1. 先确保MCU对SRT95H的访问是正确的。SRT95H采用I2C总线，Slave address = 0x28, 采用基于地址的数据读取。
2.从SRT95H读取的直接数据，单位是count, 需要利用公式转换成我们需要的压力格式，这样，我们就可以利用压力值做更多的分析。根据数据表中提供的计算公式来计算
这样，就可以根据上面公式，计算出当前采集的压力差是多少压力值了。
当然SRT95H也提供模拟放大的输出模式，也有相应计算的公式。
3.MCU对 SRT95H 成功进行访问后，就可以采集数据进行分析了。
采集前，先采样SRT95H的静态压力值20 s，采样间隔是2 ms，得到10000个数据, 对得到的数据，绘图，可以看到压差值并不为0，说明气道回路有死区存在，或者SRT95H本身有温漂或者噪声存在。
4.对10000-20000个数据取平均值，就可以得到噪声值或者温漂值参考值，正常读取时，需要把读出的值，减去这个噪声平均值，才是真正的压力值。
实际压力值 = SRT95H读取值 - 噪声平均值
5. 使用3L的定标筒，对着气体采集管吹气，采集20 s,采样间隔2 ms，得到10000个呼吸压力数据。利用上式，计算10000个实际压力值。采集到的，理论上应该是3L。重复500次，得到500组数据，每组10000个，共计500万个压力数据值。 把这500万个数据，组成一个10000*500的矩阵 M（10000，500）。把矩阵 M 代入
Flow(t)= b1 * ΔP(t) + b2 * ΔP(t)² + b3 * ΔP(t)3，进行曲线回归分析，得到b1, b2, b3的系数值。
6.执行新的3L的呼气，计算出新的flow(t), 看是否接近3L，误差在合理范围内, 如果是，说明系数是可以使用的。如果不可以，需要进行重新拟合，直到精度满足。
7.上面是校准的步骤。校准后，就可以测试人的正常呼吸了。
最后，根据该项目设计也总结了以下SRT95H的设计注意事项：
1.SRT95H对电源比较敏感，设计时，需要LDO单独供电，用来减少噪声。
2.SRT95H的I2C最好不要和其他I2C器件共用一组I2C总线，因为2者的初始状态不同，容易导致I2C相互干扰，数据访问不到的情况。如果对SRT95H的I2C不是很熟悉，可以使用MCU的IO口，进行IO口模拟，这样，时序就很容易调整。
3.SRT95H器件底部的金属片，是用来散热用的，不可以接GND, 这个需要特别注意。接到GND,反而会不GND上噪声带过来。
4.选择规格时，需要根据自己的实际应用来选择对应型号和型号对应的参数。
5.SRT95H的参数校准是必须要做的。否则数据会不准。
6.SRT95H的气道通路的参数，需要精确知道，否则，计算出来的没有实际意义。
7.SRT95H的温度读取，主要是用来BTPS校准用的，这个温度参数会影响空气的粘滞系数，也会改变气道的阻力。
如果在气道参数计算时，考虑了温度，就不用读取温度参数。如果没有考虑，就需要读取温度数据，用来计算。
文章来源于：www.ssrt.com.cn，转载请注明出处.
