医疗制氧机中的应用

应用场景

制氧机需要精确控制氧气输出流量(如医用制氧机通常需调节至 1~10L/min)，超声波传感器可实时监测流量并反馈至控制系统，确保输出精度。

技术原理：超声波时差法

工作原理：

1. 在管道两侧安装一对超声波传感器(发射端 T 和接收端 R)，两者与气流方向成一定角度(通常为 45°)。

2. 当气体流动时，超声波顺流传播速度(v+u)与逆流传播速度(v−u)存在差异(v为超声波在静止气体中的速度，u为气体流速)。

3. 通过测量顺流和逆流的传播时间差(Δt)，计算气体流速 u，进而得出流量 Q。

公式：u=2⋅t1​⋅t2​L⋅Δt​(为传感器间距，、为顺/逆流时间)Q=u⋅S(为管道截面积)

优势：

1. 非接触式测量，不干扰气流，适用于洁净氧气环境(避免机械磨损或污染)。

2. 响应速度快(毫秒级)，可实时动态调节流量(如根据患者呼吸频率自动调整)。

典型应用

· 医用制氧机：精准控制氧气流量(如慢阻肺患者需低流量持续吸氧，流量误差需 < 5%)。

· 工业制氧设备：监测大型制氧机的氧气输出效率，优化能耗。

典型应用案例

医用分子筛制氧机：

采用超声波流量传感器监测氧气输出流量，结合 PID 控制器实现自动调节(如从 1L/min 切换至 5L/min 时，响应时间 < 2 秒)。

湿化瓶内置超声波液位传感器，当水位低于安全线时，自动暂停制氧并点亮报警灯。

家庭保健制氧机：

通过超声波气泡传感器检测湿化瓶内气泡，若因缺水导致气泡过多，自动启动补水泵(连接净水桶)，维持稳定湿化效果。

高原制氧设备：

在低气压环境下，利用超声波传感器监测压缩机吸气流量，动态调整工作频率，确保高原地区氧气输出稳定。