автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка математического обеспечения САПР акустического спирометра

На правах рукописи

0050000оо

ЖЕРДЕВ Алексей Александрович ^

Разработка математического обеспечения САПР акустического спирометра

Специальность 05.13.12 Системы автоматизации проектирования (промышленность).

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 ЛЕН ?011

Москва 2011

005005388

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный горный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

ШКУНДИН СЕМЕН ЗАХАРОВИЧ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

РЯБОВ ЛЕОНИД ПАВЛОВИЧ доктор технических наук, ДЬЯЧЕНКО АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие национальный научный центр горного производства институт горного дела им. А.А. Скочинского (г. Люберцы).

Защита состоится «ДО» декабря 2011 года в Ц часов РО минут на заседании диссертационного совета Д.212.128.07 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 6.

С диссёртацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета (МГТУ).

Автореферат разослан « » ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Процесс добычи угля сопровождается интенсивным пылевыделением в выработках. Горнорабочие подвергаются постоянному воздействию различных опасных и вредных факторов, что в совокупности с неудовлетворительным уровнем контроля над состоянием условий труда приводит к тому, что угольная промышленность по-прежнему занимает первое место по числу ежегодно вновь выявляемых профессиональных заболеваний в России. Заболевания органов дыхания, обусловленные вредным воздействием пыли, занимают одно из первых мест по количеству выявленных патологий. В связи с этим применение средств мониторинга состояния органов дыхания горнорабочих является неотъемлемой частью комплекса мероприятий по предупреждению заболеваний пылевой этиологии.

Особое место в мероприятиях по оценке функции внешнего дыхания уделяется методам и средствам, позволяющим выявить заболевания на ранней стадии, когда еще велика вероятность ремиссии. На кафедре Электротехники и информационных систем Московского государственного горного университета под руководством профессора Шкундина С.З. был разработан акустический метод измерения скоростей и расходов газовоздушных потоков. Впервые метод был успешно реализован для контроля вентиляции в шахтах России и Украины.

В акустических расходомерах, которые используются в настоящее время, пьезокерамические электроакустические преобразователи расположены в канале датчика симметрично по отношению к краям воздуховода. В случае акустического спироанализатора, для соблюдения санитарно-эпидемиологического режима, симметрия нарушается необходимостью использования стерильного одноразового мундштука.

Разработка новых и совершенствование имеющихся приборов на основе акустического метода измерений невозможны без адекватных моделей их функционирования. Специалистами кафедры Электротехники и информационных систем Московского государственного горного университета созданы математи-

1

ческие модели процессов, протекающих в аэрометрическом канале, представляющем собой волновод-воздуховод, однако эти модели не учитывают асимметрию канала, которая вносится мундштуком, что в свою очередь не позволяет использовать имеющиеся модели распространения акустического сигнала при проектировании приборов с асимметричным каналом. Поэтому задача разработки математического обеспечения САПР акустического спирометра является актуальной, как задача совершенствования акустических приборов функциональной диагностики дыхания.

Цель работы заключается в разработке математического обеспечения системы автоматизированного проектирования акустических спирометров, учитывающего габаритные размеры используемого совместно с прибором одноразового стерильного мундштука.

Идея работы состоит в том, чтобы на основе созданной математической модели распространения акустического сигнала в асимметричном канале разработать алгоритмы САПР акустического спирометра.

Объект исследования - процесс аэроакустического взаимодействия в спирометре, включающем мундштук.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

• получена зависимость, описывающая влияние изменения скорости звука в канале акустического спирометра на частоту распространения акустического сигнала, использование которой позволяет оценить вклад параметров внешней среды (температуры, влажности, давления, состав) в погрешность производимых прибором измерений;

• разработано математическое обеспечение САПР акустического спирометра, включающее в себя математическую модель распространения акустического сигнала в асимметричном цилиндрическом волноводе конечной длины с потоком и алгоритм выбора длины мундштука, позволяющие проектировать приборы с асимметричным расположением пьезокерамических преобразователей относительно открытых концов канала на основе акустического метода из-

мерения расходов с заранее заданными характеристиками по точности производимых ими измерений;

• установлена зависимость изменения разности фаз акустического сигнала, распространяющегося в волноводе по и против потока, от геометрических размеров мундштука, использование которой в качестве алгоритмов САПР акустического спирометра позволяет получить удовлетворительные по точности и надежности характеристики проектируемых приборов;

• доказана возможность искробезопасного шахтного использования спирометрического модуля, совмещение которого с аппаратами защиты дыхания позволяет повысить эффективность применения последних.

Обоснованность и достоверность научных выводов, положений и рекомендаций подтверждаются:

• непротиворечивостью аналитических выводов с применением методов обыкновенных дифференциальных уравнений, уравнений математической физики, линейной алгебры, теории функций комплексного переменного;

• совпадением результатов моделирования зависимости разности фаз в спирометрическом канале от длины мундштука в диапазоне от 0 до 62 мм с экспериментальными данными (расхождения не превышают 16%);

• положительными результатами технических испытаний акустического спирометра «СПИРИТ-1» в ФГУ «ВНИИИМТ» Росздравнадзора, который проектировался с учетом рекомендаций представленной работы.

Научная новизна полученных результатов исследования состоит:

• в разработке математической модели распространения акустического сигнала в спирометрическом канале, впервые учитывающей асимметрию в расположении пьезокерамических преобразователей относительно концов волновода;

• в установлении зависимости разности фаз акустического сигнала, распространяющегося по и против потока в спирометрическом канале, от длины мундштука;

• в установлении аналитической зависимости изменения частоты колебаний акустического сигнала от изменения скорости звука в спирометрическом канале.

Практическое значение работы состоит:

• в программной реализации разработанных алгоритмов в САПР, позволяющей создавать акустические спирометры с заранее заданными характеристиками по точности;

• в разработке прикладного программного обеспечения акустического спирометра для проведения спирографических тестов.

Реализация работы.

• Созданная система автоматизации проектирования использована при разработке акустического спироанализатора «СПИРИТ-1» в ЗАО ЦНИИ «Волна». Кроме того, система используется при разработке новых спирометрических устройств.

• Результаты исследований использованы при разработке учебного курса по дисциплине «Информационно-измерительные системы» на кафедре ЭИС Московского государственного горного университета для подготовки студентов специальности 230201 «Информационные системы и технологии».

Апробация результатов работы.

Научные положения и основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2009, 2010 гг.), XIV Международной экологической конференции студентов и молодых ученых «Горное дело и окружающая среда. Инновации и высокие технологии XXI века» (Москва, МГГУ, 2010 г.), II Международной научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, ВВЦ, 2010 г.), семинарах кафедры ЭИС МГГУ (2009-2011 гг.).

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано семь научных статей, в том числе пять - в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, трех приложений и списка использованной литературы из 107 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность проблемы исследований, сформулирована цель диссертационной работы, изложены основные научные положения, выносимые на защиту, отмечены научная новизна и практическая ценность работы, указаны сведения об апробации работы. Обоснована необходимость разработки САПР для проектирования приборов с асимметричным расположением пьезокерамических преобразователей.

В первой главе проанализированы существующие методы спирометрии, дана оценка реализованным на их основе средствам измерения: выявлены их основные достоинства и недостатки, а также предложены пути их устранения. Выдвинуто предложение о возможности использования спирометрического модуля в составе аппаратов защиты дыхания, сформулированы задачи исследования.

Методы современной спирометрии позволяют специалистам диагностировать заболевания органов дыхания на ранних стадиях. Точность диагноза напрямую зависит от характеристик используемых при диагностике средств измерения. В настоящее время среди методов, заложенных в основу приборов, распространены тахометрический, термоанемометрический, оптический, вихревой, метод перепада давлений и акустический. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками, что позволило выделить критерии их сравнения.

В ходе диссертационного исследования были рассмотрены спирометры современных российских и зарубежных производителей: Schiller (Швейцария), Диамант (Россия), Draeger (Германия) и т.д. Как показал анализ, наиболее предпочтительными являются спирометры на основе акустического метода измерения расходов, поскольку при отсутствии явных недостатков они обладают такими достоинствами, которые не присущи средствам измерения на основе других методов.

В основе предложенного предшественниками акустического метода измерения лежит ускорение либо замедление акустических колебаний, излучаемых и принимаемых пьзокерамическими преобразователями в проходящий через аэрометрический канал поток. Преобразователи имеют форму колец и расположены в стенках канала и не создают дополнительного сопротивления потоку.

Волновод-воздуховод 211 1 Пьезокерамические преобразователи Картонный / \ мундштук / \ ! \

Ш//////////1 гТ

сГ Т] 1 1 у;//////////////*// 1 1

.. V

1 1 1 1 1

///¿/Ш//Ш/. шшш/шш/ш 1"

-1-.

Рис. 1. Измерительный канал акустического спирометра с кольцами Разрабатываемый акустический метод спирометрии включает измерение интервала времени, за который излученный сигнал достигает приемника, на металлических обкладках которого возникает переменная разность потенциалов (прямой пьезоэффект), регистрируемая электроникой прибора. Затем приемное кольцо переключается в режим передачи, и акустический сигнал распространяется по каналу в противоположном направлении за время Т2. Время одного цикла измерения зависит от расстояния Ь (рис. 1) и для 64 мм составляет 3,3-10"3 с.

Акустический сигнал в канале спирометра распространяется в виде суммы нескольких мод, и расчет скорости производится на основании разности фаз п-й рабочей моды:

л 1аП т

= = сг_у2> С1)

где с - скорость распространения звука в среде при данных условиях; со — частота излучения; к - волновое число; V - скорость потока;

I - расстояние между центрами пьезокерамических преобразователей; //„ - корни функции Бесселя первого рода первого порядка;

где М — число Маха.

Далее оба сигнала, излученные по и против потока, подаются на фазовый детектор, где из соотношения (1) вычисляется скорость потока.

Указанный способ измерения не позволяет учитывать длину мундштука при вычислении скорости либо расхода. Акустические средства измерения уже успешно себя зарекомендовали во многих областях, но во всех используемых к настоящему моменту приборах пьезокерамические преобразователи располагаются симметрично по отношению к концам измерительного канала.

Для создания САПР акустических спирометров было необходимо разработать алгоритмы, которые позволят учитывать наличие мундштука и оптимизировать его длину.

Спирометрический модуль может быть использован в качестве ресурсоме-ра в аппаратах - изолирующих самоспасателях. В этом случае он должен быть искробезопасным, т.е. удовлетворять требованиям, предъявляемым к рудничному оборудованию группы I по ГОСТ Р 51330. Для подтверждения возможности использования спирометрического канала с пьезокерамическими преобразователями необходимо провести исследования величины накапливаемого на преобразователях электрического заряда.

На основании вышеизложенного были сформулированы основные задачи исследования:

1. Разработать математическую модель распространения акустического сигнала в спирометрическом канале, позволяющую учесть изменение длины мундштука при проектировании приборов.

2. На основании результатов моделирования аэроакустического взаимодействия в канале с мундштуком разработать алгоритмы САПР акустического спирометра.

3. Автоматизировать процесс разработки акустического спирометра путем программной реализации САПР.

4. Оценить чувствительность разработанной математической модели к допустимым изменениям входных параметров, включая состав выдыхаемого воздуха.

5. Экспериментально оценить адекватность результатов моделирования лежащего в основе САПР математического обеспечения.

6. Разработать прикладное программное обеспечение для проведения спи-рографических тестов с помощью акустического спирометра.

7. Испытать спирометрический модуль на возможность применения в аппаратах защиты дыхания горняков (соответствие рудничному оборудованию первой группы по ГОСТ Р 51330).

Во второй главе проводится анализ и выбор наиболее подходящей модели для применения в САПР спирометра по критериям адекватности, точности и экономичности. Разрабатывается модель, на основании которой будет исследоваться возможность разработки алгоритмов САПР акустического спирометра, способных учесть изменение длины мундштука.

Одной из самых важных составляющих алгоритмов проектирования акустических спирометров является математическая модель волновода-воздуховода спирометрического канала, которая связывает состав проходящей через него газовоздушной смеси, геометрические размеры канала, а также акустическое давление на приемопередающих электроакустических преобразователях.

Описанию процессов, происходящих в цилиндрическом волноводе-воздуховоде, посвящено множество работ как отечественных, так и зарубежных авторов (Лепендина Л.Ф., Исаакович М., Скучика Е.). Значительная часть этих работ связана с теоретическими аспектами данной проблемы и является неприменимой для практического использования в САПР. После предварительного анализа были отобраны три математические модели, применение которых возможно и обосновано в САПР акустического спирометра. Это модели, предложенные проф. Шкундиным С.З., доц. Кремлевой O.A. и доц. Румянцевой В.А., которые посвящены описанию аэроакустического взаимодействия в канале волновода-воздуховода акустического анемометра, на основе которых и разрабаты-

вается новый медицинский прибор. Это следующие модели волновода-воздуховода:

1. Волновод с бесконечно тонкими стенками и учетом длины канала (Метод Винера-Хопфа).

2. Описание той же модели методом сшивания.

3. Описание волновода со стенками конечной толщины с прямоугольными фланцами.

Основой для создания математической модели распространения акустического сигнала с мундштуком была выбрана модель доц. Кремлевой O.A.

В рамках диссертационной работы была разработана математическая модель спирометрического канала, представляющего собой волновод-воздуховод, с новыми граничными условиями:

Ф (r,z) = е~Ф± +е

J {В\ • В2)"В1Ф+ + X {В\ ■ В2)" Ф_

,л=0 п=1

где вектор Ф± =(Ф^,Ф2,...)Г;

+ е

(2)

■Л

Ф+ =А+

п

/V

MmJ

exi

:р (-i-sp„z0);

Л

п Jin

JM

ср (-i-snnz0)-,

л+ = ~2Ко •' • sin(sPn 'h) ' Jo(M„) . spn-a-an-J[{ßn)-On

_ -2V0 ■¿■sin(sn„ -h)-J0(ßn)

Лп - I >

snn ■ a-on ■ Jx (pn)-0n mnm = bnm ■ exp(i • spnzx - i ■ snmz{); ß2™ = Km ■ exP0 • snnz2 - i ■ spmz2);

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

где зрп,япт, тп,зрт - радиальные составляющие волновых чисел мод, рас-

пространяющихся в положительном и отрицательном направлениях, равные

кМ - а„ кМ + а„ р2 01 '

где сгп =

п<М,

-г-Л| Рг^\-кг п>М2

Мг - количество распространяющихся мод;

Ъпт — коэффициенты трансформации моды с номером п в моду с номером т на открытом конце волновода с координатой г = 0, т.е. на конце, из которого выходит поток, равные:

Л =-

пт

Ну

•п

у'=о

V +«

где = ехр Г = ехр

¿у + '>„ '•■?'

2 к к п 2 1

У

-У/II

1-с+Ы

V /

\

I]

1—

лн-(н') + К/(и') „ Цкг-цг„,к>ц„

1п

1+

<1м>

л =

(9)

(10) (П) (12)

Л" = -

ка

7,(х) - Функция Бесселя второго рода первого порядка; #,(2)(х) - Функция Ханкеля второго рода первого порядка, равная: Я1(2,(х) = У1(х)-/^(х); С - постоянная Эйлера.

В случае акустического спирометра с мундштуком координата г, = 0, а гг е[-(/ + /я);-/], где / - длина волновода, а 1т - длина мундштука.

В третьей главе проводится анализ чувствительности выбранной математической модели к изменениям входных характеристик проектируемых на её ос-

10

нове приборов. Установлена зависимость точности измерений акустического спирометра от длины мундштука, которая может быть использована в алгоритмах САПР с асимметричным расположением преобразователей акустических приборов. Исследуются зависимости влияния внешней среды на результаты измерений, производимых прибором. Приводится вывод зависимости, описывающей влияние изменения скорости звука в канале акустического спирометра на частоту распространения акустического сигнала.

Получение адекватных по точности акустических приборов, разрабатываемых с использованием САПР, невозможно без оценки чувствительности математического обеспечения, лежащего в основе САПР, к изменениям входных параметров.

Выбранная математическая модель была реализована в пакете программ математического моделирования МаЛСАБ.

Расчет расхода в акустических приборах производится по формуле (13), которая может быть получена из (1):

с2 .А<р. — .Я

де=—_ 18.° , аз)

2-со-1

где с - скорость звука при данных условиях;

со - частота излучения; / - расстояние между преобразователями;

Аср - разность фаз акустического сигнала по и против потока в градусах;

5 - площадь сечения измерительного канала.

Из (15) следует, что изменение Д<р на 0,1° влечет к изменению расхода на 0,05 л/с.

В ходе математического моделирования осуществляется сравнение результатов, полученных по формуле (13) - А<р(0)этадо„, с результатами из реализованной программы, учитывающей асимметрию канала при однократном отражении от открытых концов волновода - ¿\ipiQ, Ь)теор. Ь - далее будем использовать для

обозначения длины мундштука в мм.

Входные данные моделирования: = 0 (м) - координата правого конца; Ц = (-0,45;- 0,15] (м) - координата левого конца; Z = -42 - Ю-3 {м) - координата приемника; Z0 = —108• 10_3 {м) - координата излучателя; а = 1,4-10~3 (м) -

радиус канала; р = 1,2929 - плотность воздуха при н.у; h = 7 ■ 10-3 (м) -

м

высота колец; с = 343 (—) - скорость звука при н.у; а = 2 • л ■ fi^—) - круго-с с

вая частота излучения.

На рис. 2 изображены зависимости расхода от разности фаз для симметричного канала.

V №

200

100

0 Ь<Рт„р 10 (0,1 = 0) С

Рис. 2. Зависимости А(ртеор((),Ь = 0) и Д(рзталон{0) для симметричного канала

Из рисунка видно, что зависимости совпадают, и в случае симметричного волновода использование для расчетов формулы (13) обосновано.

Для большей наглядности при сравнении вычтем из каждого графика ЬфэталонШ) (Рис- 3)- Очевидно, что первый при этом обратится в ноль.

0.4

0.2

0 5 10 ''■■•J5 О (—) С

-о.>

-0.4 — btp,m(0) - (О) ... ±(pmeop(Q.L = Q)-&<plm(Q)

Рис. 3. Зависимости A<pmeop{Q,L = 0)-А^тало„(2) и А

12

Из рис. 3 видно, что зависимость расхода и разности фаз, полученная с помощью математической модели, не является линейной, но при симметрии канала не приводит к существенным изменениям.

На рис. 4 представлены зависимости A<pmeop(Q,L) для спирометрического

канала с мундштуком длиной от 0 до 150 мм при различных расходах: 0, 4 и 8 л/с.

2 = 0, 2 = 4,£ = 8л/с Из рисунка видно, что зависимость t±(pmeop{Q,L) от длины мундштука присутствует и для асимметричного канала она изменяется в существенном диапазоне. Исходя из графика на рис. 4 можно предположить, что при этом сохраняется линейная зависимость от расхода потока.

На рис. 5 изображены зависимости Д<pmeop(Q,L) при заданных длинах

мундштука: 30, 70 и 150 мм и нулевом расходе. Такую составляющую зависимости далее будем называть «линейной».

, о А

-10 5------!- iij ■1?— i

-30

--J0 — 30 ым ■ • 70 мы -- 150 mi

Рис. 5. «Линейное» смещение для мундштуков длин 30, 70 и 150 мм Для большей наглядности сравнения другой составляющей зависимости, далее будем называть её «нелинейной», введем вспомогательную функцию:

13

Как видно из рис. 6, изменение длины мундштука вносит «нелинейную» составляющую в зависимость разности фазы и расхода. В результате моделирования было установлено, что разница «линейных» и «нелинейных» составляющих для соседних значений длин мундштука (±0,4 мм с шагом 0,2 мм) увеличивается в местах резкого возрастания функции &.(ртеор(<2,Ь) и практически не наблюдается там, где резкие изменения отсутствуют.

Методом центральных разностей была получена производная функции А(ртеор{0.,1^) по ей,. На основании данных, полученных из математической модели, было установлено, что зависимость А<ртеор(0,Ь) для длин Ь из областей,

находящихся в экстремумах производной, с разбросом в ±0,4 мм изменяется существенно (на каждые 0,1 мм разность фаз смещается на 3-15°). Для длин мундштука из диапазона областей, находящихся вблизи нулей производной, зависимость является гораздо менее существенной (на каждые 0,1 мм разность фаз смещается на 0,05-0,1°). Учет указанной закономерности просто необходим, т.к. мундштук устанавливается в канал спирометра вручную, и незначительные его смещения по оси измерительного канала могут привести к существенной погрешности измерений.

Несмотря на то что акустический спирометр повторяет принцип действия своего предшественника - акустического анемометра, при его проектировании возникают такие проблемы, которые не свойственны последнему. Во время дыхания постоянно изменяется состав газовой среды в канале. Как было показано ранее, расход потока является функцией в т.ч. от скорости звука и от частоты.

При резком изменении скорости звука возможно возникновение погрешности и её просто невозможно не брать во внимание.

С целью оценки влияния газового состава среды на точность измерения была установлена зависимость частоты распространения акустического импульса в канале акустического спирометра от скорости звука, которая имеет вид:

Л/(г) = /0-^, (14)

с(т) ат

где Ь - расстояние между кольцами; /0 - частота в момент Т0;

с(г) - скорость звука как функция времени; г - время.

Проведение численного эксперимента показало, что изменение состава среды не сможет оказать существенного влияния на точность прибора. Было показано, что при изменении скорости звука на 1 м/с за время одного измерения погрешность результатов измерения не увеличится более чем на 0,017%.

Исследования влияния нестабильности частоты кварцевого генератора, участвующего в формировании электрического сигнала, который подается на электроакустические преобразователи, показали, что её колебания в пределах установленной производителями точности не оказывают существенного влияния на результат измерений проектируемых приборов (погрешность не превышает 0,01%).

В четвертой главе описывается эксперимент, в ходе которого измеряется значение величины разности фаз акустического сигнала, распространяющегося по и против потока, для различных длин мундштука и расходов. При сравнении полученных экспериментальных данных с результатами имитационного моделирования была подтверждена установленная ранее зависимость разности фаз от длины мундштука. С учетом этой зависимости разрабатывался алгоритм САПР акустического спирометра.

Схема проведения эксперимента изображена на рис. 7.

1. Соединяем устройства таким образом, как это указано на рис. 7.

2. Устанавливаем частоту возбуждения генератора 30 кГц.

3. Устанавливаем текущее положение муфты компрессора.

4. Через 120 секунд определяем объем воздуха, прошедший через спирометр, по показаниям счетчика газа. Время измеряется секундомером.

Рис. 7. Схема проведения эксперимента

5. Из отношения объема ко времени измерения определяем величину расхода и записываем её в таблицу эксперимента.

6. Последовательно выбираем следующее значение длины мундштука, который устанавливаем в канал акустического спирометра.

7. Через несколько секунд после установки мундштука в канал записываем полученное установившееся значение информативной разности фаз в градусах для текущих условий (расход и длина мундштука) в таблицу эксперимента.

8. Повторяем последовательность действий, указанную в п.п. 3-7, для всех оставшихся значений расходов.

В ходе статистической оценки результатов эксперимента и математического моделирования было установлено, что расхождение практических и теоретических данных не превышает 6% для точек из окрестности нулей производной и 16% - для точек из окрестностей экстремумов. Следовательно, математическая модель является адекватной и может быть заложена в алгоритмы САПР для проектирования асимметричных акустических приборов. Разработанный на основании установленной зависимости алгоритм представлен на рис. 8.

Рис. 8. Алгоритм проектирования длины мундштука спирометра С использованием САПР установлено, что совместно с акустическим спирометром необходимо применять мундштуки длиной 27,4 мм, 41,5 мм, 52 мм и 59,3 мм.

В пятой главе доказана возможность искробезопасного шахтного исполнения спирометрического модуля для аппаратов защиты дыхания (испытания на соответствие рудничному оборудованию I группы по ГОСТ Р 51330). Приведено

описание разработанного прикладного программного обеспечения акустического спирометра, позволяющего производить спирографические тесты.

Актуальным является вопрос совмещения акустического спирометра и аппаратов защиты дыхания изолирующего типа. Поскольку время функционирования такого аппарата обратно пропорционально интенсивности дыхания человека, то просто необходимо учитывать информацию об оставшемся запасе кислорода. Такие данные могут быть получены путем интеграции спирометрического модуля в подобные аппараты.

Пьезокерамические преобразователи, входящие в состав датчика спирометра, при воздействии на них способны выделить опасный электрический заряд, поэтому для возможности использования в составе аппаратов защиты дыхания горнорабочих спирометрический модуль должен соответствовать требованиям по электробезопасности, предъявляемым к рудничному оборудованию I группы ГОСТ Р 51330, часть 2, п. 10.11.

Как устройство, содержащее в своем составе пьезокерамические элементы, оно было подвергнуто следующим испытаниям: спирометрический канал устанавливали под боек ударной установки, последовательно нанесли 2 удара в 20 Дж и контролировали пиковое напряжение, выделявшееся при ударе бойком.

В ходе испытаний было установлено, что энергия искры при каждом из ударов не превышает предельно установленного по ГОСТ Р 51330 значения в 1500 мкДж, следовательно, спирометрический модуль может использоваться в составе аппаратов защиты дыхания.

Таблица 1. Результаты испытаний спирометра на искробезопасность

№ опыта Напряжение, В Ёмкость, мкФ Энергия, выделенная при г с'и2 ударе, мкДж(£- )

1 187 4 69,94

2 169 57,12

Разработанное прикладное программное обеспечение для акустического спирометра успешно прошло технические испытания в ФГУ «ВНИИИМТ»

Росздравнадзора и рекомендовано к государственной регистрации в Росздрав-надзоре совместно с прибором.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе представлено решение актуальной научной задачи - разработки математического обеспечения САПР акустического спирометра, позволяющего проектировать акустические приборы, учитывая влияние изменения длины мундштука на точность производимых приборами измерений.

Основные выводы, научные и практические результаты, полученные в работе:

1. Разработана математическая модель распространения акустического сигнала в асимметричном волноводе конечной длины с потоком с бесконечно тонкими, жесткими стенками, позволяющая учитывать геометрические размеры кольцевых пьезокерамических преобразователей.

2. На основании результатов моделирования выбранного математического обеспечения САПР разработан алгоритм, позволяющий выбрать длину мундштука при проектировании новых акустических приборов.

3. САПР, в основе которой лежат разработанные алгоритмы, реализована программно в среде Ма&САЕ) и позволяет создавать акустические приборы с заданными характеристиками.

4. Произведена оценка чувствительности математического обеспечения САПР на основе разработанных алгоритмов к допустимым изменениям входных параметров.

5. Экспериментальная оценка точности измерений создаваемых с использованием САПР акустических приборов подтвердила работоспособность разработанных алгоритмов на практике (расхождения не превышают 16%).

6. Разработанное прикладное программное обеспечение акустического спирометра успешно прошло технические испытания в ФГУ «ВНИИИМТ» Росздравнадзора и рекомендовано к государственной регистрации.

7. Доказана возможность нскробезопасного шахтного исполнения спирометрического модуля для аппаратов защиты дыхания (испытания на соответствие рудничному оборудованию I группы но ГОСТ Р 51330).

Основные положения диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Шкундин С.З., Жердев A.A. Электроискробезопасность шахтных анемометров на основе акустического метода измерения скоростей и расходов газовоздушных потоков / Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - № 2. - С. 245-251.

2. Шкундин С. 3., Жердев А. А. Турбулентность в канале акустического анемометра / Научный вестник МГГУ. - 2010. - № 2. - С. 58-61.

3. Жердев A.A. Проблемы акустического способа измерения расходов / Сборник научных докладов II международной научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях».-2010. - С. 207-208.

4. Шкундин С.З., Буянов С.И., Жердев A.A. Требования к современным спирометрам / Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала). - 2011. - №5. - С. 5-10.

5. Жердев A.A. Алгоритм выбора длины мундштука акустического спирометра / Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала). - 2011. - №5. - С. 11-15.

6. Шкундин С.З., Румянцева В.А., Жердев A.A. Анализ чувствительности измерения акустического спирометра / Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала). - 2011. - №7. -С. 3-7.

7. Жердев А.А, Танцов П.Н., Петров Е.Г. Прикладное программное обеспечение акустического спирометра / Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала). - 2011. - №7. -С. 8-12.

Подписано в печать //. 2011г. Формат 60x90x16

Объем 1 печл. Тираж 100 экз. Заказ № ¡'£>¿2.

Отдел печати Московского государственного горного университета 119991, Москва, Ленинский пр., 6

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В РАБОТЕ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.„.

Глава 1. Обзор современных методов и средств спирометрии и задачи исследования.

1.1 Профессиональные заболевания органов дыхания шахтеров и возможности современной спирометрии.:

1.2 Анализ современных средств спирометрии.

1.3 Метод акустической спирометрии и его проблематика.

1.4 Применение акустического спирометра в составе аппаратов защиты дыхания.

1.5 Выводы по главе 1 и задачи исследования.

Глава 2. Разработка математического обеспечения САПР акустического спирометра.

2.1 Обзор математических моделей распространения акустических волн в цилиндрических волноводах.

2.2 Модель распространения акустического сигнала в спирометрическом канале.

2.3 Выводы по главе 2.

Глава 3. Анализ чувствительности разработанной математической модели к изменениям входных параметров.

3.1 Теоретическая оценка влияния длины мундштука на точность измерения акустического спирометра.

3.2 Исследование проявления эффекта Доплера в спирометрическом канале

3.3 Оценка чувствительности математического обеспечения САПР к нестабильности частоты возбуждения пьезокерамических преобразователей

3.4 Исследования аэродинамического режима в канале вдоха-выдоха акустического спирометра.

3.5 Выводы по главе 3.

Глава 4. Экспериментальные исследования акустического спирометра и разработка алгоритмов его САПР.

4.1 Описание экспериментальной установки и методика проведения эксперимента.

4.2 Основные результаты эксперимента.

4.3 Использование математической модели распространения акустического сигнала для выбора длины мундштука спирометра.

4.4 Алгоритм проектирования длины мундштука.

4.5 Выводы по главе 4.

Глава 5. Испытания спирометрического канала и разработка прикладного программного обеспечения акустического спирометра.

5.1 Испытания искробезопасности спирометрического канала.

5.2 Разработка прикладного программного обеспечения акустического спирометра.

5.3 Выводы по главе 5.

Процесс добычи угля сопровождается интенсивным пылевыделением в выработках. Горнорабочие подвергаются постоянному воздействию различных опасных и вредных факторов, что в совокупности с неудовлетворительным уровнем контроля над состоянием условий труда приводит к тому, что угольная промышленность по-прежнему занимает первое место по числу ежегодно вновь выявляемых профессиональных заболеваний в России. Заболевания органов дыхания, обусловленные вредным воздействием пыли, занимают одно из первых мест по количеству выявленных патологий. В связи с этим применение средств мониторинга состояния органов дыхания горнорабочих является неотъемлемой частью комплекса мероприятий по предупреждению заболеваний пылевой этиологии.

Особое место в мероприятиях по оценке функции внешнего дыхания уделяется методам и средствам, позволяющим выявить заболевания на ранней стадии, когда еще велика вероятность ремиссии. На кафедре Электротехники и информационных систем Московского государственного горного университета под руководством профессора Шкундина С.З. был разработан акустический метод измерения скоростей и расходов газовоздушных потоков. Впервые метод был успешно реализован для контроля вентиляции в шахтах России и Украины.

В акустических расходомерах, которые используются в настоящее время, пьезокерамические электроакустические преобразователи расположены в канале датчика симметрично по отношению к краям воздуховода. В случае акустического спироанализатора, для соблюдения санитарно-эпидемиологического режима, симметрия нарушается необходимостью использования стерильного одноразового мундштука.

Разработка новых и совершенствование имеющихся приборов на основе акустического метода измерений невозможны без адекватных моделей их функционирования. Специалистами кафедры Электротехники и информационных систем Московского государственного горного университета созданы математические модели процессов, протекающих в аэрометрическом канале, представляющем собой волновод-воздуховод, однако эти модели не учитывают асимметрию канала, которая вносится мундштуком, что в свою очередь не позволяет использовать имеющиеся модели распространения акустического сигнала при проектировании приборов с асимметричным каналом. Поэтому задача разработки математического обеспечения САПР акустического спирометра является актуальной, как задача совершенствования акустических приборов функциональной диагностики дыхания.

Цель работы заключается в разработке математического обеспечения системы автоматизированного проектирования акустических спирометров, учитывающего габаритные размеры используемого совместно с прибором одноразового стерильного мундштука.

Идея работы состоит в том, чтобы на основе созданной математической модели распространения акустического сигнала в асимметричном канале разработать алгоритмы САПР акустического спирометра.

Объект исследования - процесс аэроакустического взаимодействия в спирометре, включающем мундштук.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

• получена зависимость, описывающая влияние изменения скорости звука в канале акустического спирометра на частоту распространения акустического сигнала, использование которой позволяет оценить вклад параметров внешней среды (температуры, влажности, давления, состав) в погрешность производимых прибором измерений;

• разработано математическое обеспечение САПР акустического спирометра, включающее в себя математическую модель распространения акустического сигнала в асимметричном цилиндрическом волноводе конечной длины с потоком и алгоритм выбора длины мундштука, позволяющие проектировать приборы с асимметричным расположением пьезокерамических преобразователей относительно открытых концов канала на основе акустического метода измерения расходов с заранее заданными характеристиками по точности производимых ими измерений;

• установлена зависимость изменения разности фаз акустического сигнала, распространяющегося в волноводе по и против потока, от геометрических размеров мундштука, использование которой в качестве алгоритмов САПР акустического спирометра позволяет получить удовлетворительные по точности и надежности характеристики проектируемых приборов;

• доказана возможность искробезопасного шахтного использования спирометрического модуля, совмещение которого с аппаратами защиты дыхания позволяет повысить эффективность применения последних.

Обоснованность и достоверность научных выводов, положений и рекомендаций подтверждаются:

• непротиворечивостью аналитических выводов с применением методов обыкновенных дифференциальных уравнений, уравнений математической физики, линейной алгебры, теории функций комплексного переменного;

• совпадением результатов моделирования зависимости разности фаз в спирометрическом канале от длины мундштука в диапазоне от 0 до 62 мм с экспериментальными данными (расхождения не превышают 16%);

• положительными результатами технических испытаний акустического спирометра «СПИРИТ-1» в ФГУ «ВНИИИМТ» Росздравнадзора, который проектировался с учетом рекомендаций представленной работы.

Научная новизна полученных результатов исследования состоит:

• в разработке математической модели распространения акустического сигнала в спирометрическом канале, впервые учитывающей асимметрию в расположении пьезокерамических преобразователей относительно концов волновода;

• в установлении зависимости разности фаз акустического сигнала, распространяющегося по и против потока в спирометрическом канале, от длины мундштука;

• в установлении аналитической зависимости изменения частоты колебаний акустического сигнала от изменения скорости звука в спирометрическом канале.

Практическое значение работы состоит:

• в программной реализации разработанных алгоритмов в САПР, позволяющей создавать акустические спирометры с заранее заданными характеристиками по точности;

• в разработке прикладного программного обеспечения акустического спирометра для проведения спирографических тестов.

Реализация работы.

• Созданная система автоматизации проектирования использована при разработке акустического спироанализатора «СПИРИТ-1» в ЗАО ЦНИИ «Волна». Кроме того, система используется при разработке новых спирометрических устройств.

• Результаты исследований использованы при разработке учебного курса по дисциплине «Информационно-измерительные системы» на кафедре ЭИС Московского государственного горного университета для подготовки студентов специальности 230201 «Информационные системы и технологии».

Апробация результатов работы.

Научные положения и основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, Mi l У, 2009, 2010 гг.), XIV Международной экологической конференции студентов и молодых ученых «Горное дело и окружающая среда. Инновации и высокие технологии XXI века» (Москва, МГТУ, 2010 г.), II Международной научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, ВВЦ, 2010 г.), семинарах кафедры ЭИС МГГУ (2009-2011 гг.).

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано семь научных статей, в том числе пять - в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, трех приложений и списка использованной литературы из 107 наименований.

5.3 Выводы по главе 5

В результате исследований, описанных в рамках 5-ой главы настоящей диссертации, было установлено, что:

1. Экспериментально подтверждена возможность искробезопасного использования спирометрического модуля в составе аппаратов защиты дыхания, т.к. энергия искры, выделяющаяся при механическом воздействии на спирометрический канал (давление), меньше предельно допустимой по ГОСТ Р 51330.10-99 часть 2.

2. Разработанное прикладное программное обеспечение успешно прошло технические испытания в ФГУ ВНИИМТ «Росздравнадзора».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе представлено решение актуальной научной задачи - разработке математического обеспечения САПР акустического спирометра, позволяющих проектировать акустические приборы, учитывая влияние изменения длины мундштука на точность производимых ими измерений. Основные научные и практические результаты работы, полученные лично соискателем, заключаются в следующем:

1. Разработана математическая модель распространения акустического сигнала в асимметричном волноводе конечной длины с потоком с бесконечно тонкими, жесткими стенками, позволяющая учитывать геометрические размеры кольцевых пьезокерамических преобразователей.

2. На основании результатов моделирования выбранного математического обеспечения САПР разработан алгоритм, позволяющий выбрать длину мундштука при проектировании новых акустических приборов.

3. САПР, в основе которой лежат разработанные алгоритмы, реализована программно в среде Ма&САО и позволяет создавать акустические приборы с заданными характеристиками.

4. Произведена оценка чувствительности САПР на основе разработанных алгоритмов к допустимым изменениям входных параметров.

5. Экспериментальная оценка точности измерений создаваемых с использованием САПР акустических приборов подтвердила работоспособность разработанных алгоритмов на практике (расхождения не превышают 16%).

6. Разработанное прикладное программное обеспечение акустического спирометра успешно прошло технические испытания в ФГУ «ВНИИИМТ» Росздравнадзора и рекомендовано к государственной регистрации.

7. Доказана возможность искробезопасного шахтного исполнения спирометрического модуля для аппаратов защиты дыхания (испытания на соответствие рудничному оборудованию I группы по ГОСТ Р 51330).

Разработанная математическая модель, и реализованный на её основе комплекс программ с использованием численных методов используются при проектировании конструкции спирометров и могут служить инструментом для разработки новых приборов аналогичных конструкций. Необходимость использования совместно с акустическим спирометром мундштуков соответствующих длин зафиксирована в эксплуатационной документации к прибору. Внедрение комплекса программ в процесс проектирования спирометров позволит создавать приборы с заданными характеристиками по точности и надежности.

1. Айсанов З.Р., Кокосов А.Н., Овчаренко С.И., Хмелькова Н.Г., Цой А.Н., Чучалин А.Г., Шмелев Е.И. Хронические обструктивные болезни легких. Федеральная программа. М.: Consilium Medicum Том 2/N 1/2000.

2. Аржаников Н.С., Мальцев В.Н. «Аэродинамика», Государственное издательство оборонной промышленности, Москва 1956 г., 484 стр.

3. Бабинцев В.А., Виноградов Е.А., Шипилов К.Ф. Влияние влажности на скорость звука в воздухе. Журнал «Исследовано в России». Том 6. 2003 г., стр. 2509-2512.

4. Баранов В.Л., Куренкова И.Г., Казанцев В.А., Харитонов М.А. Исследование функции внешнего дыхания. СПб.: Элби-СПб., 2002 г., 302 стр.

5. Березин И.С. Жидков Н.П., Методы вычислений 3-е издание т.1, Москва, 1966 г., 464 с.

6. Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. М.: Металлургия, 1964 г.

7. Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. -М. «Наука», 1981.

8. Буянов С.И., Румянцева В.А. Пути компенсации дополнительной погрешности акустического анемометра, связанной с изменением состава контролируемого потока. ГИАБ №6-2006, издательство «Горная книга», стр. 330-339.

9. Волгагаз промышленное газовое оборудование Электронный ресурс.: Саратов URL: http://www.volgagas.ru/sg/rvg.html (дата обращения 01.09.2010).

10. Воробьева З.В., Стручков П.В., Учебно-методическое пособие «Спирометрия» (Кафедра клинической физиологии и функциональной диагностики ФМБА ИПК), Москва 2006 г.

11. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. Издательство «Наука», Москва, 1977 г., 872 с.

12. Геппе H.A., Малышев B.C., Лисицын М.Н., Селиверстова H.A., Поденова Т.А. Бронхофонография в комплексной диагностике бронхиальной астмы у детей // Пульмонология. 2001, Т .11, № 2.

13. Гладков Ю.А., Козлюк А.И., Привалов Н.И., Ильин А.Е. «Справочник горноспасателя». Донбасс, 1988 г., 248 стр.

14. ГОСТ Р 50267.0 92. Изделия медицинские электрические. Часть 1. Общие требования безопасности.

15. ГОСТ Р 51330.0-99 «Часть 0. Электрооборудование взрывозащищенное. Общие требования».

16. ГОСТ Р 51330.10-99 «Часть 2. Электрооборудование взрывозащищенное. Общие требования».

17. Гриппи М. Патофизиология легких: Пер. с англ. М.: БИНОМ, 1997 г., 327 стр.

18. Гришин О.В., Грошев Д.Е., Кузминский А.Ю. и др. Особенности спиротахоанализатора ЭЛЬФ ЛАСПЕК-01 // Мед. техника. 1997. № 6. С. 42-43.

19. Группа компаний «Газовик» Электронный ресурс.: Саратов URL: http://www.gazovik-gaz.ru/catalogue/consum/domestic/004/ (дата обращения 01.09.2010).

20. Давыдовская Е.И., Барановская Т.В., Маничев И.А., Щербицкий В.Г. «Ранняя диагностика и мониторирование респираторной патологии в реальной практике профосмотров», Научно-практический медицинский журнал «Медицина» выпуск №2 за 2010 г., стр. 74-77.

21. Джонс Дж.К. Методы проектирования. М.: Мир, 1986. - 326 с.

22. Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход. -М.:Мир, 1981.-454 с.

23. Думбай В.Н., Бугаев К.Е. «Физиологические основы валеологии труда и спорта» Учебное пособие для студентов высших учебных заведений под редакцией Г.А.Кураева Ростов-на-Дону 2002 г.

24. Зосимов А.Н., Ходзицкая В.К., Черкасов С.А. Детская пульмонология. Принципы терапии. Издательство «Эксмо», Москва, 2008 г., 736 стр.

25. Исаакович М.А. Общая акустика. М.: Наука, 1973. - 495 с.

26. Калманова E.H. Исследование респираторной функции у больных легочными заболеваниями // http://www.medlinks.ru/ 2003.

27. Клеменс Г., Эталоны времени и частоты, «Успехи физических наук», 1957, т. 62, в. 4.

28. Клемент Р.Ф., Зильбер H.A. Функционально-диагностические исследования в пульмонологии: Методические рекомендации. СПб, 1993 г., 47 стр.

29. Колесников А.Е. Акустические измерения. Издательство «Судостроение», Ленинград, 1983 г., 256 с.

30. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М:1977, с.785.

31. Котельников В.А. О пропускной способности «эфира» и проволоки в электросвязи. Журнал «Успехи физических наук» 2006 г., №7, стр. 762770.

32. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1989 г., 701 с.

33. Кузнецова В.К. и др. Унифицированная методика проведения и оценки функционального исследования механических свойств аппарата вентиляции человека: Метод, пособие для врачей/ Изд. перераб. и доп. -СПб, 1996 г. 54 стр.

34. Кузнецова В.К. и др., Унифицированная методика проведения и оценки функционального исследования механических свойств аппарата вентиляции человека: Метод, пособие для врачей, Спб. 1996, 54 с.

35. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Том VII. Теория упругости, Наука, Москва, 1987 г., стр. 246.

36. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., «Теоретическая физика. Том VI Гидродинамика», Москва «Наука», 1988 г., 736 стр.

37. Ландсберг Г.С. Оптика. М.:Физматлит, 2003 г., 848 с.

38. Лапин А. Д. Об излучении и распространении звука в цилиндрической трубе при наличии потока // Акустико-аэродинамические исследования / Под ред. Римского-Корсакова. М.: Наука, 1975.С. 57-60.

39. Лепендин Л.Ф. Акустика. Издательство «Высшая школа», Москва, 1978 г., 448 с.

40. Лойцянский Л.Г. «Ламинарный пограничный слой», Государственное издательство физико-математической литературы, Москва 1962 г., 479 стр.

41. Лойцянский Л.Г. «Механика жидкости и газа», Дрофа, Москва 2003 г., 842 стр.

42. Лопата В.А. О выборе рациональных размеров сужающих устройств тахоспирометрических преобразователей // Мед. техника. 1991. № 1. С. 14-16.

43. Лопата В.А., Островский О.И., Эльози X. Оценка функциональных характеристик флоуспирометрических преобразователей расхода воздуха. Междунар. конф. по биомедицинскому приборостроению БИО-МЕДПРИБОР-98: Тез. докл. М., 1998. С. 210-211.

44. Лопата В.А., Сахно Ю.Ф. Многоуровневая система спирометрической аппаратуры // "Функциональная диагностика" №2, декабрь 2003. С. 31-33.

45. Марчук Г. И., Бербенцова Э. П. // Хронический бронхит. Иммунология, оценка тяжести, клиника, лечение. М.: Ред. журнала Успехи физиологических наук. - 1995. 479 стр.

46. Мирный Б.И. Спирометрия: турбинный датчик против пневмотахометра. 1999 http://www.eurotech.ru Сайт компании доступ 10.02.11

47. Митра Р., Ли C.B. Аналитические методы теории волноводов / Пер. с англ. А.И. Плиса; под ред. Г.В. Вознесенского. -М.: Мир, 1974, 327 с.

48. Михайлов И.Г., Соловьев В.А., Сырников Ю.П. Основы молекулярной акустики. М. - 1964.

49. Моисеев A.B., Соколенко A.B., Ульянычева В.Ф. Анализ разработка и исследование оптимального метода измерения скорости воздушного потока в процессе дыхания. Журнал Информатика и системы управления, №4,2009 г., стр. 187-191.

50. Морозов В. А. Вычислительные методы и программирование, вып. 14, Москва, 1970 г., с. 46-62.

51. МУ-287-113. Методические указания по дезинфекции, предстерилизационной очистке и стерилизации изделий медицинского назначения. Министерство здравоохранения Российской Федерации от 30 декабря 1998 г.

52. Никитенко Е. А. Прогноз динамики риска заболеваемости шахтеров пневмокониозом в зависимости от темпов проходки горных выработок. // Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. Москва: МГГУ, 2005.- С. 9.

53. Нобл Б. Метод Винера-Хопфа. М.: Иностранная литература, 1962.

54. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М.: Высшая школа, 1980. - 311 с.

55. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР. «Высшая школа», Москва, 1990 г., 335 с.

56. Норенков И.П., Маничев В.В. Системы автоматизированного проектирования электронной и вычислительной аппаратуры. М.: Высшая школа, 1983.-272 с.

57. ПаськоЕ. Н. Хронический обструктивный бронхит. Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина // Медицинский информационный портал http://www.medicusamicus.com.

58. Патент на изобретение №2284015 «Способ измерения расхода потока и устройство для его осуществления», 20 сентября 2006 г.

59. Петренко А.И., Семенков О.И. Основы построения систем автоматизированного проектирования. Киев: Высшая школа, 1984. - 294 с.

60. Петров Е. Г., Воронцов А. В. Методика разработки программного обеспечения для системной платы интегрального анемометра // Научный вестник МГТУ. 2010. - № 6. - С. 33-36.

61. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества.- М.: Машиностроение, 1988. 360 с.

62. Пучков JI.A., Шкундин С.З., Буянов С.И. Способ измерения расхода потока и устройство для его осуществления. Московский государственный горный университет. Патент на изобретение №2284015 от 01.04.2004 г.

63. Рис Д. Диагностические тесты пульмонологии: Пер. с англ. М.: Медицина, 1994 г., 237 стр.

64. Румянцева В.А. Совершенствование средств измерения аэродинамических параметров вентиляционных систем. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, МГТУ, 2001 г., 119 с.

65. Рэлей. Теория звука./Пер. с англ. П.Н.Успенского и С.А. Каменецкого. Гостехиздат, M.-JI.:1944. т.2. 476 с.

66. Сахно Ю.Ф. К вопросу обоснования оснащения подразделений службы функциональной диагностики // Мед. техника 1994. №3, стр. 12-14.

67. Сахно Ю.Ф., Дроздов Д.В., Ярцев С.С. «Исследование вентиляционной функции легких», издательство РУДН, Москва 2005 г., 84 стр.

68. Сильвестров В.П., Бакулин М.П., Семин С.Н. и др. Клиническая интерпретация данных исследования функции внешнего дыхания: Методические рекомендации, Москва, 1990 г.

69. Сирсенсор измерение скоростей и расходов газовоздушных потоков Электронный ресурс.: М. URL: http://sirsensor.ru/spiro.html (дата обращения 01.05.2009).

70. Скучик Е. Основы акустики. М.: Мир, 1976. - Т.2.

71. Степанян И.В. «Нейросетевые алгоритмы распознавания результатов акустической спирометрии», Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва 2005 г., 196 стр.

72. Стручков П.В., Винницкая P.C., Люкевич И.А., «Введение в функциональную диагностику внешнего дыхания», Москва 1996 г.

73. Стучилин В.В. Разработка алгоритмов САПР приборов шахтной акустической анемометрии// Дисс. канд. техн. наук Москва: МГТУ, 2002.178 с.

74. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики.-М: «Наука» 1977. 736с.

75. Фиак поршневые и винтовые компрессоры Электронный ресурс.: М. URL: http://www.fiak.ru/catalogue.phtml?prod=153 (дата обращения 07.09.2010).

76. Хинце И.О., «Турбулентность. Ее механизм и теория», Государственное издательство физико-математической литературы, Москва 1963 г., 680 стр.

77. Хорват Т., Берта И., «Нейтрализация статического электричества», Москва «ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ», 1987 год.

78. Хубка В. Теория технических систем. М.: Мир, 1987. - 208 с.

79. Цветкова O.A., Воронкова О.О. «Лечение больных хронической обструктивной болезнью легких Ье1а2-агонистами длительного действия», журнал Consilium Medicum, Том 6 №10 2004 г.

80. Чучалин А.Г. Бронхиальная астма. М.: Рус. Врач, 2001 г., 143 стр.

81. Чучалин А.Г., Стандарты (протоколы) диагностики и лечения больных с неспецифическими заболеваниями легких /М. Грантъ, 1999, 40 с.

82. Ширяева И.С., Лукина О.Ф., Реутова B.C. и др., Функциональные методы исследования бронхиальной проходимости у детей.: Методические рекомендации. Москва 1990.

83. Шкундин С.З. «Физико-техническое обоснование акустического контроля скоростей газовоздушных потоков в системах обеспечения безопасности шахт». Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва 1990 г., 313 стр.

84. Шкундин С.З. Лашин В.Б. Фазовый способ акустической анемометрии. Метрология. 1990. №7 с.39-43.

85. Шкундин С.З. Физико-техническое обоснование акустического контроля скоростей газовоздушных потоков в системах обеспечения безопасности шахт. // Дисс. докт. техн. наук Москва: МГИ, 1990.- 312 с.

86. Шкундин С.З., Бондарев A.M., Лихачев A.A. Аналитическое описание распространения акустических волн в анемометрическом канале: Изв. Вузов. Горный журнал. 1987. - №9.

87. Шкундин С.З., Буянов С.И., Румянцева В.А. «Спектральный анализ пульсаций скоростей потока, измеренных акустическим анемометром», «Измерительная техника» 2004, №4, с.46-48.

88. Шкундин С.З., Жердев A.A., «Электроискробезопасность шахтных анемометров на основе акустического метода измерения скоростей и расходов газовоздушных потоков», ГИАБ №2-2010, издательство «Горная книга», стр. 245-251.

89. Шкундин С.З., Иванников АЛ. Новые акустические приборы для измерения скоростей и расходов газовоздушных потоков. ГИАБ 2000. -№10.- С. 183-185.

90. Шкундин С.З., Кремлева О.А., Румянцева В.А. Теория акустической анемометрии. Издательство академии горных наук, Москва, 2001 г., 240 с.

91. Шкундин С.З., Румянцева В.А. Повышение точности измерения скорости воздушного потока акустическим анемометром. // Измерительная техника, №1, 2001, С. 54-57.

92. Шлихтинг Г., «Теория пограничного слоя», Москва «Наука», 1974 г., 712 стр.

93. Ярцев С.С. Индексная оценка диагностической эффективности показателей вентиляции у больных бронхиальной астмой, Пульмонология №5, 2003 г., стр. 16-21.

94. Ando Y. Sound Radiation from Semi-Infinite Circular Pipe of Certain Wall Thickness // Acustica. 1969-1970. - Vol.22

95. Ando Y., Koizumi T. Sound radiation from semi-infinite circular pipe having an arbitrary profile of orifice // J. Acoust. Soc. Am. 1976. - Vol. 59. - No. 5.

96. Calverley P.M., Burge P.S., Spencer S. et al. Bronchodilatator reversibility testing in chronic obstructive pulmonary disease. // Thorax. 2004. - Vol. 58, № 8, - P. 659-664.

97. Cooper B.G., Madsen F. Eur Respir Buyers, 1999 year, 2:12-5.

98. Enright PL. How to make sure your spirometry tests are of good quality. Respir. Care. 2003. - Vol. 48. - P. 773-776.

99. Gonson G.M. and Ogimoto K. Sound radiation from a finite length unflanged circular duct with uniform axial flow. G. Acoustic Society of America. 1980. -№68.

100. Harris C.M. Effects of humidity on the velocity of sound in air. // J. Acoust. Soc. Am. 1971.V.49.№3 .P.890-893.

101. Kou A.H., Peickert W.R., Polenske E.E., Busby M.G. A pulsed Phase Measurement Ultrasonic Flowmeter for Medical Gasses // Annals of Biomedical Engineering. 1984. - Vol. 12. - P.263-280.

102. Lenfant Claude, Khaltaev Nikolai, Global Initiative for chronic obstructive lung disease, National institutes of Health, USA, 2003 year, 96 pages.

103. Nicuradse J., Kinematographische Aufnahme einer turbulent Strömung. ZAMM9, 1929 jähr.

104. Pelegrino R., Viegi G., Brusasco V. et al. Interpretative strategies for lung function tests.// Eur. Respir. J. 2005. - Vol.26(5). - P.948-968.

105. Plaut D.I., Webster J.G. Design and Construction of an Ultrasonic Pneumotochometer // IEE Trans. Biomed. Eng 1980. №27. - P.590-597.

106. Puchkov L.A., Shkundin S.Z., oth. : The method of measurement of airgas flow velocity. Author's certificate №16822590,1991