一種醫用紅外測溫儀及其測量補償的方法
【專利摘要】本發明公開了一種醫用紅外測溫儀及其測量補償的方法，紅外測溫儀由紅外測溫模塊、超聲測距模塊、電源模塊、信號處理單元組成，紅外測溫模塊選用的是TN9紅外測溫模塊，能夠輸出目標溫度和環境溫度；超聲測距模塊、信號處理單元和紅外測溫模塊封裝在殼體內；電源模塊封裝在手柄的下部；手柄與殼體為一體化設計。所述紅外測溫儀測量補償方法，利用多元線性回歸方法對試驗數據分析處理，建立測量距離和環境溫度與待測人體溫度之間的關系模型，并利用軟件編程實現人體溫度測量補償。本發明的測量誤差在-0.13~0.11℃之間，具有良好的線性度和可逆性，測量精度高，能夠滿足精確測量人體體溫的要求，可應用于臨床診斷。
【專利說明】一種醫用紅外測溫儀及其測量補償的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種醫用測溫儀，尤其涉及非接觸式紅外測溫儀及其測量補償方法，屬于測試【技術領域】，主要用于臨床的人體體溫檢測。
【背景技術】
[0002]近年來，非典、甲流、禽流感等人畜疫情頻繁爆發，人們對于公共安全的重視程度不斷提高。體溫是表征人體是否健康的重要指標之一， 通過體溫的準確測量能夠快速分離出疑似發病人群，避免疫情的大范圍爆發。
[0003]常見的人體體溫測量方法，主要分為兩大類，即接觸式和非接觸式。接觸式測量最常見的是利用水銀體溫計測量人體溫度，如腋下、口腔等，接觸式測量精度為0.rc，能夠滿足體溫測量的要求。但是接觸式測量由于要跟人體進行直接接觸，每次測量都可能被病菌感染，需要經常消毒，且測量速度慢，無法對大量人體進行連續快速測量。
[0004]非接觸式測量最典型的方法是紅外測溫。自紅外輻射原理被發現以來，紅外技術被廣泛應用在溫度測量中。紅外測溫儀具有測溫范圍廣，響應速度快，靈敏度高等特點。但是由于紅外測溫容易受大氣狀況、環境溫度、被測物體表面發射率等環境因素的影響，測量精度不高，如空氣中的水蒸氣、灰塵顆粒等對紅外輻射具有強烈的吸收作用；目標物體附近的熱輻射源的輻射能量對目標物體的輻射度造成干擾；環境溫度對測溫器件感測目標物體輻射度將產生影響。另外，隨著測溫距離的增加，測溫器件感測物體輻射度的能力也將受到影響。因此，在被測對象溫度一定的情況下，隨著測量距離、環境溫度等因素的不同，測溫器件感測到的物體溫度也不同，從而降低了其測量精度。如實用新型專利(CN203042220U)及相關產品，容易受測量距離和環境溫度影響，測量誤差往往在1.(TC以上，只能用來大概判斷人體狀況，不能滿足臨床診斷快速準確測量體溫的要求。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種醫用紅外測溫儀及其測量補償的方法，以提高醫用紅外測溫儀的測量精度和適應性。
[0006]為了解決以上技術問題，本發明采用的具體技術方案如下。
[0007]—種醫用紅外測溫儀，由紅外測溫模塊(8)、超聲測距模塊(7)、電源模塊(5)、信號處理單元(9)組成，其特征在于:超聲測距模塊(7)、信號處理單元(10)和紅外測溫模塊
[8]封裝在殼體(6)內；電源模塊(5)封裝在手柄(4)的下部；手柄(4)與殼體(6)為一體化設計。
[0008]所述紅外測溫模塊(8)選用的是TN9紅外測溫模塊，能夠輸出目標溫度和環境溫度；信號處理單元(9)由單片機SPCE061A、IXD液晶顯示器(I)、按鍵模塊(2)組成；所述單片機為具有兩個定時器溢出中斷、兩個外部中斷、一個串行口中斷、一個觸鍵喚醒中斷、七個時基信號中斷和PWM音頻輸出中斷和32k閃存SPCE061A單片機，其程序包括系統初始化、顯示器刷新、鍵盤掃描處理、功能選擇、參數設定、測量和查詢顯示功能子程序。[0009]利用所述的一種醫用紅外測溫儀的測量補償的方法，其特征在于包括以下步驟:
[0010]步驟一，檢測紅外測溫儀與目標物之間的距離；
[0011]步驟二，檢測紅外測溫儀環境溫度；
[0012]步驟三，按照待測人體測量距離、環境溫度、直接測量得到的目標溫度和實際體溫之間的關系為
[0013]y = Bc^a1Xja2Xja3X3(I)
[0014]X1表示環境溫度，X2表示測量距離，X3表示紅外測溫模塊輸出的溫度值，y表示經過補償輸出的溫度值，a0, a1； a2, a3為系數；
[0015]再利用單片機編程計算得到待測人體實際體溫。
[0016]通過預先試驗得到測試數據，采用多元線性回歸方法，建立人體體溫測量實際值與測量距離、環境溫度和紅外模塊輸出的目標直接測量溫度的關系；按照此關系，將實際測得的測量距離、環境溫度和目標直接測量溫度值輸入到單片機中，得到待測人體的體溫值。
[0017]本發明具有有益效果。本發明所使用的TN9紅外測溫模塊，能夠直接輸出目標溫度和環境溫度的數字量，所使用超聲測距模塊能夠直接輸出紅外測溫距離，便于后續補償處理；經過測量補償的紅外測溫儀測量誤差在-0.13~0.11°C之間，具有良好的線性度和可逆性，測量精度大大提高，使紅外測溫適應性更強，能夠滿足精確測量人體體溫的要求，可作為臨床診斷的依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明的醫用紅外測溫儀的組成結構框圖；
[0019]圖2是本發明的醫用紅外測溫儀的主視圖；
[0020]圖3是本發明的醫用紅外測溫儀的左視圖；
[0021]圖4是本發明的醫用紅外測溫儀的右視圖；
[0022]圖5是本發明的醫用紅外測溫儀的信息處理控制單元的程序流程圖；
[0023]圖6是本發明的實施例的測量補償試驗數據。
[0024]圖中:IIXD液晶顯不器,2按鍵模塊,3電源開關,4手柄,5電池盒,6殼體,7超聲測距模塊，8紅外測溫模塊。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步詳細說明。
[0026]如圖1所示，本發明提供的一種醫用紅外測溫儀由紅外測溫模塊、超聲測距模塊、電源模塊、信號處理單元組成；超聲測距模塊、信號處理單元和紅外測溫模塊封裝在殼體內；電源模塊封裝在手柄的下部；手柄與殼體為一體化設計。
[0027]在本實施例中，紅外測溫模塊選用的是TN9紅外測溫模塊，能夠輸出目標溫度和環境溫度；超聲測距模塊選用的是HC-SR04，測距精度為3mm ;信息處理控制單元選用SPCE061A單片機，具有兩個定時器溢出中斷、兩個外部中斷、一個串行口中斷、一個觸鍵喚醒中斷、七個時基信號中斷和PWM音頻輸出中斷和32k閃存，可實現數據采集、處理和存儲功能。
[0028]如圖2-4所示，本發明所述的醫用紅外測溫儀各部分安裝位置關系是:紅外測溫模塊固定在殼體的正面居中位置，超聲測距模塊固定在殼體正面，位于紅外測溫模塊的正上方，兩模塊前端均與殼體正面外表面保持一致；LCD液晶顯示器和按鍵模塊安裝在殼體的反面，三個按鍵均勻分布在LCD液晶顯示器的正下方；電源模塊及電源開關安裝在手柄上，電源模塊安裝在手柄的下部，通過電源線為其他部件提供電源，電源開關設置在手柄的上部，方便操作。
[0029]如圖5所示，本發明所述的醫用紅外測溫儀信息處理控制單元的程序，包括系統初始化、顯示器刷新、鍵盤掃描處理、功能選擇、參數設定、測量和查詢顯示功能子程序。
[0030]參數設定功能可以對測量距離、環境溫度等測量條件進行參數設定。測量功能分為自動測量和手動測量。在自動測量情況下，單片機通過紅外測溫模塊和超聲測距模塊分別測量環境溫度和測量距離，并通過信號處理控制單元中存儲的測量距離、環境溫度與測量溫度之間的數學關系模型，計算得到待測人體體溫。在手動測量條件下，可以通過設定環境溫度和測量距離來進行快速測量，且可單獨測量環境溫度或距離。
[0031]本發明提供的一種紅外測溫儀測量補償方法，包括以下三步驟:
[0032]I)由超聲測距模塊的回波信號觸發單片機中斷，信號處理控制單元計算得出渡越時間，繼而計算出測量距離，實現紅外測溫儀與目標物之間的距離檢測；
[0033]2)由TN9紅外測溫模塊測量目標溫度和環境溫度，經過模塊內部電路轉換成數字量，送入信號處理控制單元，實現紅外測溫儀目標溫度和環境溫度檢測；
[0034]3)在信號處理控制單元中，按照預先建立的待測人體測量距離、環境溫度、直接測量得到的目標溫度和實際體溫之間數學關系，計算得到待測人體實際體溫，并進行數據顯示和保存處理等。
[0035]本發明所述的醫用紅外測溫儀的測量補償方法，其特征在于:通過預先試驗得到測試數據，采用多元線性回歸方法，建立人體體溫測量實際值與測量距離、環境溫度和紅外模塊輸出的目標直接測量溫度的關系。
[0036]如表1所示是本發明實施例，預先試驗方案設計表。選用表面貼有黑色膠帶的800ml燒杯模擬人額頭，通過加冰塊或加熱器加熱改變燒杯中水溫，考慮到玻璃的導熱性，及膠帶與燒杯杯壁的緊密結合，認為燒杯中的水溫即代表燒杯杯壁的實際溫度，即黑色膠帶的溫度。考慮到體溫測量的實際需要，本實施例試驗主要針對體溫段，即35~42°C，每隔1°C進行記錄一次測量值。
[0037]表1
【權利要求】
1.一種醫用紅外測溫儀，由紅外測溫模塊(8)、超聲測距模塊(7)、電源模塊(5)、信號處理單元(9)組成，其特征在于:超聲測距模塊(7)、信號處理單元(10)和紅外測溫模塊(8)封裝在殼體(6)內；電源模塊(5)封裝在手柄(4)的下部；手柄(4)與殼體(6)為一體化設計。
2.如權利要求1所述的一種醫用紅外測溫儀，其特征在于:紅外測溫模塊⑶選用的是TN9紅外測溫模塊，能夠輸出目標溫度和環境溫度；信號處理單元(9)由單片機SPCE061A、IXD液晶顯示器(I)、按鍵模塊(2)組成；所述單片機為具有兩個定時器溢出中斷、兩個外部中斷、一個串行口中斷、一個觸鍵喚醒中斷、七個時基信號中斷和PWM音頻輸出中斷和32k閃存SPCE061A單片機，所述單片機的程序包括系統初始化、顯示器刷新、鍵盤掃描處理、功能選擇、參數設定、測量和查詢顯示功能子程序。
3.利用如權利要求1或2所述的一種醫用紅外測溫儀的測量補償的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，檢測紅外測溫儀與目標物之間的距離； 步驟二，檢測紅外測溫儀環境溫度； 步驟三，按照待測人體測量距離、環境溫度、直接測量得到的目標溫度和實際體溫之間的關系為 y= a0+a1x1+a2x2+a3x3(1) X1表示環境溫度，X2表示測量距離，X3表示紅外測溫模塊輸出的溫度值，I表示經過補償輸出的溫度值，a0， a1， a2， a3為系數； 再利用單片機編程計算得到待測人體實際體溫。
4.如權利要求3所述的一種醫用紅外測溫儀的測量補償的方法，其特征在于:通過預先試驗得到測試數據，采用多元線性回歸方法，建立人體體溫測量實際值與測量距離、環境溫度和紅外模塊輸出的目標直接測量溫度的關系；按照此關系，將實際測得的測量距離、環境溫度和目標直接測量溫度值輸入到單片機中，得到待測人體的體溫值。
【文檔編號】G01J5/02GK103565422SQ201310547112
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】張西良, 徐坤, 趙麟, 袁圓, 林麗丹 申請人:江蘇大學