血液粘度仪旋转锥体角速度误差分析与补偿.pdf

传感器与微系统( fransducer and Microsystem Technologies)
2011年第30卷第1期
血液粘度仪旋转锥体角速度误差分析与补偿
唐俊铨,田学隆2
(1.重庆大学生物工程学院重庆400030;2.重庆市医疗电子技术工程研究中心,重庆400030)
摘要:剪切池内旋转锥体的角速度是新型锥板式血液粘度仪的主要信息源,其精度取决于光电传感器
和齿形盘。分析了光电传感器的点光源特性和齿形盘的周期性摆动及其加工精度导致的角度误差。针对
锥体角速度的单调递减特性、角度误差在单转内的随机性及整个测量过程中呈周期性,采用有理三次样条
插值算法对角速度误差进行补偿。实验结表明:该方法可提高角速度的测量精度,降低传感器的生产成
本
关键词:角速度;光电传感器;齿形盘;有理三次样条插値算法
中图分类号:R446.11
文献标识码:A
文章编号:10009787(2011)01~060-083
Error analysis and compensation of blood viscometer rotating
cone angular velocity
T'ANG Jun-quan, TIAN Xue-long
1 College of Bioengineering, Chongqing University, Chongqin 400030, China
2. Chongqing Engineering Research Center for Medical Electronics Technology, Chongqing 400030, China)
Abstract: The angular velocity of rotating cone in shear-pool is the main information source of a cone-plate blood
viscometer, and its precision depends on the photoelectric sensor and fluted disc. The error sources of angular
velocity device are analyzed, that is, the pointolite charac eristic of photoelectric sensor, and the angular error due
to the cyclical swing and the machining inaccuracy of fluted disc. Since the cone angular velocity is monoton
decreasing and the angular error is random in one cycle but is cyclical variation during the whole detecting
process, a rational cubic spline interpolation algorithm is adopted to decrease the angular error. Experimental
results show that this method can improve the precision of angular velocity and reduce the production cost of
Key words: angular velocity; photoelectric sensor; fluted disc; rational cubic spline interpolation algorithm
0引言
传感器所测角速度应该具备单调递减特性,其精度直接影
血液粘度是表征人体血液流变特性的重要参数之一,
响最终计算出的粘度值。影响角速度精度的原因主要包括
它反映了血液的力学特性。目前,普遍采用毛细管法、旋转下面两方面:1)测速齿形盘的加工精度造成齿间隔不均匀
法等测量血液粘度。
导致的角度误差;2)光电传感器的点光源特性和齿形盘转
新型锥板式血液粘度仪采用国际血液学标准化委员会动过程中摆动导致的低频干扰。在文献[2]提出用带遗忘
(1CSH)推荐使用的旋转锥板稳态法测量血液粘度,但与因子的回归参数估计误差,然后用模糊算法修正转速;文
传统的锥板式粘度仪不同,它不直接测量扭矩,而是通过测献[3]中用递归最小二乘算法估讦传感器误差。但是这两
量与锥体连接在同一旋转轴上的测速齿形盘的角速度,从种方法只适用于齿形盘保持平衡的情况下,不适用于具备
而求得被测血液在不同转速下对锥体系统的阻力矩,避免单调特性的转速信号,而且,估计的传感器精度不高。文
了使用昂贵的高精度扭矩传感器。
献[4]指出在转速剧烈变化时,采用三次样条插值的方法
剪切池内旋转锥体的角速度是新型锥板式血液粘度仪可获得很高的角速度精度。有理三次样条插值算法在保单
的主要信息源。因为血液属于非牛顿流体,其粘度表现为调性,保形上得到了广泛的应用,本文针对角速度的单调递
在低切变率下相当高,随切变率的升高而逐渐减低,所以,减特性和角度误差在单周期内的随机性,在整个测量过程
收稿日期:2010-05-13
基金项目:重庆市重点科技攻关计划资助项?(2009AB5004)