Система автоматического регулирования температуры дыхательной смеси в аппаратах внешнего дыхания

• Автор: Синицын, Михаил Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные обозначения, принятые в тексте.

Введение
Аналитический обзор тенденций развития современных аппаратов внешнего дыхания. Постановка задачи работы и е общая характеристика.

Обзор современного состояния проблемы.

Постановка задачи диссертационной работы и ее

краткое содержание

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ

Исследование тенлофизических характеристик

нагревательного элемента.

Анализ основных теплофизических свойств системы нагревательвоздушный патрубок в аппаратах
внешнего дыхания
УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА.
Конструкция малогабаритного стального нагревателя
Методика расчта усредннных параметров элементов
конструкции пластинчатого нагревателя.
Методика испытаний и анализ результатов измерения
теплофизических параметров нагревателя
Исследование динамической системы автоматического управления температурой газовой
смеси в аппаратах внешнего дыхания.
Определение структуры системы автоматического управления температурой газовой смеси в АВД.
3.2. Анализ структурной схемы системы автоматического
управления температурой дыхательной смеси.
3.3. Устойчивость САУ тепловым процессом
3.4. Оценка качества регулирования в САУ температурой
дыхательной смеси.
3.5. Основные принципы выбора электронных функциональных модулей и подтверждение реализуемости
блоксхем предложенных ПИ и ПИДрегуляторов
Анализ двухпозиционных регуляторов температуры дыхательной смеси
Методика расчта электротехнических параметров
нагревателя.
Схемотехническое моделирование системы
Анализ поведения системы методом построения е фазового портрета.
Синтез двухпозиционного регулятора температуры
для АВД с открытой маской.
Синтез электронной схемы астатического двухпозиционного регулятора переменной структуры, выполненной на интегральных микросхемах без применения мощных транзисторов и оценка е метрологических параметров
5.1. Синтез регулятора переменной структуры с астатиз
мом первого порядка и анализ его динамики
5.2. Вычисление среднеквадратичной ошибки и определение оптимальных параметров системы.
5.3. Особенности применения изолирующих усилителей в
АВД гальваническое разделение.
Глава IV.
4.2.
4.4. Глава V.
5.4. Анализ интегральных усилителей мощности
Заключение
Список литературных источников


Любая конструкция нагревателя дыхательной смеси [, , , 2] должна в той или иной степени соответствовать следующим требованиям: обеспечивать безопасность, нагрев дыхательной смеси до требуемой температуры, стабильность тепловых параметров, надежность работы в тяжелых условиях, отсутствие помех для дыхания, удобство в эксплуатации. Широкий спектр возмущающих воздействий [, 3] в системе нагрева газовой дыхательной смеси требует применения автоматической системы управления уровнем температуры смеси на входе в маску для дыхания (респиратор). Среди этих воздействий - нестационарность газового потока через нагреватель из-за чередования вдоха и выдоха. Необходимо также отметить изменение среднего расхода газовой смеси, изменение се состава, давления и температуры. Все эти возмущения приводят к значительным изменениям температуры [, 8] газовой смеси на выходе из нагревателя. На вышеназванные противоречивые требования, предъявляемые к АВД, накладываются особенности эксплуатации устройств в различных сферах деятельности человека: водолазные работы, авиационные и космические полёты, профилактическая медицина, службы спасения и др. Водолазное дело. Вопросам влияния водной среды на тепловое состояние человека посвящено значительное количество работ [2, , , ]. Доказано, что общее охлаждение, сопровождающееся даже незначительным снижением ректальной температуры, приводит к снижению психомоторной и умственной работоспособности [, , , , ]. Такие нарушения, обусловленные сужением периферических сосудов под влиянием холода, могут вызвать появление ошибок в деятельности водолаза. Если дыхательные теплопотери при нормальном атмосферном давлении могут достигать 8 - % от величины общих теплопотерь, то при дыхании гелио-кислородной смесью при повышенном давлении теплопотери на нагрев газа могут составлять до % от общих теплопотерь. Таким образом, структура тепловых потерь в этом случае значительно изменяется. В различных научных источниках [, , ] показано, что величина респираторных теплопотерь в зависимости от глубины погружения, состава газовой смеси, температуры окружающей среды и легочной вентиляции изменяется в широком диапазоне (табл. Таблица 1. Столь ярко выраженные теплопотери через дыхательные пути отражаются на общем тепловом состоянии организма. В настоящее время установлено, что поддержание необходимого теплового состояния водолаза во время глубоководных погружений невозможно без дополнительного обогрева вдыхаемой газовой смеси [2, , ]. Учитывая описанные выше особенности теплообмена человека через дыхательный тракт в гипербарической среде, можно предположить, что подачей для дыхания водолазу подогретой дыхательной смеси, обладающей высокой теплоемкостью при постоянном объеме, можно нс только предотвратить теплопотери через дыхательные пути, но и осуществить ингаляционный обогрев водолаза, в дополнение к обогреву костюма. Необходимость подогрева подаваемой водолазу для дыхания газовой смеси при спусках на большие глубины можно считать доказанной, но, несмотря на имеющиеся данные о теплопотерях человека через респираторный тракт в этих условиях, пока нет обоснованных данных, позволяющих нормировать температуру вдыхаемой газовой смеси в зависимости от ее состава и глубины погружения. Решение этой задачи необходимо для создания эффективных средств защиты водолаза от переохлаждения. Современные способы индивидуальной защиты человека в воде заключаются в увеличении пассивной теплоизоляции снаряжения и активном подведении тепла к участкам тела или всей его поверхности. Общий подход к проблеме тепловой защиты водолаза и создание для него теплокомфортных условий для работы при глубоководных спусках заключается в решении двух взаимосвязанных задач. Первая задача: максимальное уменьшение теплоотдачи водолаза в окружающую среду посредством улучшения теплозащитных свойств спецодежды и специального снаряжения. Ее практическим решением, в одном из вариантов, является применение в системе дыхания теплообменников, принцип работы которых основан на использовании энергии выдыхаемой смеси.