[发明专利]一种密闭空间氧气浓度自动保持控制装置

说明书

本发明公开一种密闭空间氧气浓度自动保持控制装置，包括气泡传感器、气泡检测器、电解制氧器三个组成部分；电解制氧器利用电解制氧原理产生氧气，气泡传感器感应电解制氧器中产生的氧气的气泡直径，并将气泡信号传输给气泡检测器，该气泡信号包括气泡直径和数量；气泡检测器采集气泡传感器的气泡信号，并进行分析、处理，按照预设算法计算出固定周期内产生氧气气泡的累计体积及制氧量，并结合密闭空间的体积计算出相应的氧气浓度，将计算得到的氧气浓度与预设氧气浓度范围进行比较，产生控制信号以控制电解制氧器的制氧工作状态。本发明实施例提供的技术方案，解决了密闭空间中氧气的持续供给及浓度保持问题。

技术领域：

本发明涉及但不限于信号处理技术及自动控制技术领域，尤指一种密闭空间氧气浓度自动保持控制装置。

背景技术：

在飞机驾驶舱、潜艇、空间站等密闭空间的开发研制中，氧气补给技术是一项关键技术，正常的人体需要一定浓度的氧气，氧气浓度过低或过高都对人体有伤害，威胁人的生命安全。传统的供氧方式为氧气筒供氧，该方式供氧量有限，无法满足长时间持续供氧的要求。电解制氧技术是目前公认的最具合理性的密闭空间氧气补给技术。

目前公开发表的文献大都是针对制氧方法的描述，对于氧气浓度监测及保持控制方法少有涉及，而这一方法对于氧气的持续、合适供给，对于飞行员或航天员生命安全是至关重要的。

发明内容：

本发明的目的是：本发明实施例提供了一种密闭空间氧气浓度自动保持控制装置，以解决密闭空间中氧气的持续供给及浓度保持问题。

本发明的技术方案是：

本发明实施例一种密闭空间氧气浓度自动保持控制装置，包括：气泡传感器、气泡检测器、电解制氧器；

其中，所述电解制氧器，用于通过电解制氧方式产生氧气，并将产生的氧气输送到气泡传感器；

所述气泡传感器，用于感应电解制氧设备中所产生氧气的气泡直径，并将气泡信号传输给气泡检测器，所述气泡信号包括气泡直径和数量；

所述气泡检测器，用于采集气泡传感器传输的气泡信号，并进行分析、处理，按照预设算法计算出固定周期内产生氧气气泡的累计体积及制氧量，并结合密闭空间的体积计算出相应的氧气浓度，将计算得到的氧气浓度与预设氧气浓度范围进行比较，产生控制信号以控制电解制氧器的制氧工作状态。

可选地，如上所述的密闭空间氧气浓度自动保持控制装置中，所述气泡检测器，包括：气泡信号处理单元、氧气浓度监测单元和电解制氧使能控制单元；

其中，所述气泡信号处理单元，用于根据气泡传感器传输的气泡信号，经信号调理进行模数转换，缓存一个分析周期的气泡数字信号并进行数据运算，解算出氧气气泡的累计体积及制氧量；

所述氧气浓度监单元，用于根据解算出的制氧量及氧气消耗量，估算当前密闭空间的氧气浓度，并将计算出的氧气浓度作为观测量与预设氧气浓度范围进行比较，将比较差值作为电解制氧使能控制单元的输入；

所述电解制氧使能控制单元，用于根据比较差值产生开关量控制信号，以控制电解制氧器的制氧工作状态为开启或关闭。

可选地，如上所述的密闭空间氧气浓度自动保持控制装置中，所述气泡信号处理单元解算出的一个分析周期内产生的氧气气泡的累计体积为v_气泡，及制氧量为z＝ρv_气泡，其中，ρ表示常温常压条件下的氧气密度；

所述电解制氧器在一个分析周期内产生的氧气气泡的累计体积v_气泡为柱状气体体积v1、不规则气泡体积v2和单气泡体积v3之和，即：

v_气泡＝v1+v2+v3。

可选地，如上所述的密闭空间氧气浓度自动保持控制装置中，