Badania modelowe właściwości metrologicznych układu do pomiaru stężenia tlenu w gazie wydechowym z zastosowaniem czujnika elektrochemicznego

mgr inż. Tadeusz Przybyło

Promotor: Prof. dr hab. inż. Michał Szyper – Akademia Górniczo-Hutnicza
Dyscyplina: Elektronika

Rozprawa dotyczy badań nad korekcją właściwości dynamicznych czujnika elektrochemicznego stężenia tlenu, w zastosowaniu do pomiaru fali stężenia tlenu w oddechu. Obecnie w aparaturze medycznej czujniki tego typu są często stosowane. Mają one złożoną i nieliniową dynamikę. Uzasadnia to konieczność konstruowania aparatury pomiarowej wraz układami korygującymi błąd dynamiczny. W rozprawie wykazano, że wybór odpowiedniego modelu czujnika uwzględniającego jego właściwości dynamiczne, umożliwia skuteczne korygowanie błędu dynamicznego czujnika łącznie z analizatorem, którym czujnik jest zamontowany.

W ramach rozprawy zbudowany został model analizatora stężenia tlenu w oddechu złożony z modeli pneumatycznego układu pobierania próbki gazowej i modelu czujnika. W układzie tym badane były dwa sposoby modelowania: fizykalny obejmujący zjawiska fizyczne w czujniku i formalny oddający charakter złożonej dynamiki czujnika. Parametry modeli zostały zidentyfikowane w oparciu o wyniki pomiarowe zarejestrowane na rzeczywistym układzie. Model fizykalny czujnika okazał się trudny do zastosowania w korektorze właściwości dynamicznych układu. Model matematyczny czujnika, stanowi uproszczony opis jego właściwości dynamicznych. Wobec tego nieliniowa dynamika czujnika została zamodelowana za pomocą układu sklejanych równań różniczkowych, przyczym model ten jest odwracalny.

Zaproponowany model sklejany posłużył do budowy układu korektora właściwości dynamicznych analizatora. Algorytm korekcji zaimplementowany został w postaci procedury korekcyjnej w programie Matlab, a także docelowo w mikrokontrolerze typu SOC. Opracowany sposób korekcji poddano badaniu skuteczności jego działania w oparciu o pomiary w rzeczywistym układzie analizatora.

Pełna wersja autoreferatu autoreferat-przybylo.pdf.

1. Przybyło T.: Model pneumatycznego układu pobierania próbki gazowej do analizatora stężenia gazu, w zastosowaniach medycznych, II Sympozjum Modelowanie i Pomiary w Medycynie, Krynica 2000r.
2. Przybyło T.: Autonomiczny system akwizycji danych pomiarowych, XII Konferencja Naukowo - Ttechniczna „Zastosowanie Mikroprocesorów w Automatyce i Pomiarach”, Warszawa 2000
3. Przybyło T.: Porównanie właściwości czujników stężenia tlenu w zastosowaniu do pomiarów metabolicznych, III Sympozjum Modelowanie i Pomiary w Medycynie, Krynica 2001r.
4. Przybyło T.: Model elektrochemicznego czujnika stężenia tlenu w zastosowaniach medycznych, III Sympozjum Modelowanie i Pomiary w Medycynie, Krynica 2001r.
5. Przybyło T.: Porównanie skuteczności cyfrowych filtrów typu „FIR” i IIR” z grzebieniowym filtrem S.C. w eliminacji zakłóceń z sygnałów pomiarowych w pulsoksymetrze, XIII Konferencja Naukowo - Ttechniczna „Zastosowanie Mikroprocesorów w Automatyce i Pomiarach”, Warszawa 2001
6. Przybyło T.: Model układu analizatora stężenia tlenu z elektrochemicznym czujnikiem do zastosowań medycznych, IV Sympozjum Modelowanie i Pomiary w Medycynie, Krynica 2002.
7. Przybyło T.: Korekcja właściwości dynamicznych układu analizatora stężenia tlenu w gazie wydechowym z czujnikiem elektrochemicznym, VI Sympozjum Modelowanie i Pomiary w Medycynie, Krynica 2004r.
8. Przybyło T., Szyper M.: Sklejany model właściwości dynamicznych elektrochemicznego czujnika tlenu, Kongres Metrologii, Kraków 2007. Wydawnictwo PAK.
9. Przybyło T.: Wpływ modelu na błąd korekcji dynamiki analizatora z czujnikiem elektrochemicznym, IX Sympozjum Modelowanie i Pomiary w Medycynie, Krynica 2009r.