一种医用红外测温仪及其测量补偿的方法
【专利摘要】本发明公开了一种医用红外测温仪及其测量补偿的方法，红外测温仪由红外测温模块、超声测距模块、电源模块、信号处理单元组成，红外测温模块选用的是TN9红外测温模块，能够输出目标温度和环境温度；超声测距模块、信号处理单元和红外测温模块封装在壳体内；电源模块封装在手柄的下部；手柄与壳体为一体化设计。所述红外测温仪测量补偿方法，利用多元线性回归方法对试验数据分析处理，建立测量距离和环境温度与待测人体温度之间的关系模型，并利用软件编程实现人体温度测量补偿。本发明的测量误差在-0.13~0.11℃之间，具有良好的线性度和可逆性，测量精度高，能够满足精确测量人体体温的要求，可应用于临床诊断。
【专利说明】一种医用红外测温仪及其测量补偿的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种医用测温仪，尤其涉及非接触式红外测温仪及其测量补偿方法，属于测试【技术领域】，主要用于临床的人体体温检测。
【背景技术】
[0002]近年来，非典、甲流、禽流感等人畜疫情频繁爆发，人们对于公共安全的重视程度不断提高。体温是表征人体是否健康的重要指标之一， 通过体温的准确测量能够快速分离出疑似发病人群，避免疫情的大范围爆发。
[0003]常见的人体体温测量方法，主要分为两大类，即接触式和非接触式。接触式测量最常见的是利用水银体温计测量人体温度，如腋下、口腔等，接触式测量精度为0.rc，能够满足体温测量的要求。但是接触式测量由于要跟人体进行直接接触，每次测量都可能被病菌感染，需要经常消毒，且测量速度慢，无法对大量人体进行连续快速测量。
[0004]非接触式测量最典型的方法是红外测温。自红外辐射原理被发现以来，红外技术被广泛应用在温度测量中。红外测温仪具有测温范围广，响应速度快，灵敏度高等特点。但是由于红外测温容易受大气状况、环境温度、被测物体表面发射率等环境因素的影响，测量精度不高，如空气中的水蒸气、灰尘颗粒等对红外辐射具有强烈的吸收作用；目标物体附近的热辐射源的辐射能量对目标物体的辐射度造成干扰；环境温度对测温器件感测目标物体辐射度将产生影响。另外，随着测温距离的增加，测温器件感测物体辐射度的能力也将受到影响。因此，在被测对象温度一定的情况下，随着测量距离、环境温度等因素的不同，测温器件感测到的物体温度也不同，从而降低了其测量精度。如实用新型专利(CN203042220U)及相关产品，容易受测量距离和环境温度影响，测量误差往往在1.(TC以上，只能用来大概判断人体状况，不能满足临床诊断快速准确测量体温的要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种医用红外测温仪及其测量补偿的方法，以提高医用红外测温仪的测量精度和适应性。
[0006]为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下。
[0007]—种医用红外测温仪，由红外测温模块(8)、超声测距模块(7)、电源模块(5)、信号处理单元(9)组成，其特征在于:超声测距模块(7)、信号处理单元(10)和红外测温模块
[8]封装在壳体(6)内；电源模块(5)封装在手柄(4)的下部；手柄(4)与壳体(6)为一体化设计。
[0008]所述红外测温模块(8)选用的是TN9红外测温模块，能够输出目标温度和环境温度；信号处理单元(9)由单片机SPCE061A、IXD液晶显示器(I)、按键模块(2)组成；所述单片机为具有两个定时器溢出中断、两个外部中断、一个串行口中断、一个触键唤醒中断、七个时基信号中断和PWM音频输出中断和32k闪存SPCE061A单片机，其程序包括系统初始化、显示器刷新、键盘扫描处理、功能选择、参数设定、测量和查询显示功能子程序。[0009]利用所述的一种医用红外测温仪的测量补偿的方法，其特征在于包括以下步骤:
[0010]步骤一，检测红外测温仪与目标物之间的距离；
[0011]步骤二，检测红外测温仪环境温度；
[0012]步骤三，按照待测人体测量距离、环境温度、直接测量得到的目标温度和实际体温之间的关系为
[0013]y = Bc^a1Xja2Xja3X3(I)
[0014]X1表示环境温度，X2表示测量距离，X3表示红外测温模块输出的温度值，y表示经过补偿输出的温度值，a0, a1； a2, a3为系数；
[0015]再利用单片机编程计算得到待测人体实际体温。
[0016]通过预先试验得到测试数据，采用多元线性回归方法，建立人体体温测量实际值与测量距离、环境温度和红外模块输出的目标直接测量温度的关系；按照此关系，将实际测得的测量距离、环境温度和目标直接测量温度值输入到单片机中，得到待测人体的体温值。
[0017]本发明具有有益效果。本发明所使用的TN9红外测温模块，能够直接输出目标温度和环境温度的数字量，所使用超声测距模块能够直接输出红外测温距离，便于后续补偿处理；经过测量补偿的红外测温仪测量误差在-0.13~0.11°C之间，具有良好的线性度和可逆性，测量精度大大提高，使红外测温适应性更强，能够满足精确测量人体体温的要求，可作为临床诊断的依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明的医用红外测温仪的组成结构框图；
[0019]图2是本发明的医用红外测温仪的主视图；
[0020]图3是本发明的医用红外测温仪的左视图；
[0021]图4是本发明的医用红外测温仪的右视图；
[0022]图5是本发明的医用红外测温仪的信息处理控制单元的程序流程图；
[0023]图6是本发明的实施例的测量补偿试验数据。
[0024]图中:IIXD液晶显不器,2按键模块,3电源开关,4手柄,5电池盒,6壳体,7超声测距模块，8红外测温模块。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。
[0026]如图1所示，本发明提供的一种医用红外测温仪由红外测温模块、超声测距模块、电源模块、信号处理单元组成；超声测距模块、信号处理单元和红外测温模块封装在壳体内；电源模块封装在手柄的下部；手柄与壳体为一体化设计。
[0027]在本实施例中，红外测温模块选用的是TN9红外测温模块，能够输出目标温度和环境温度；超声测距模块选用的是HC-SR04，测距精度为3mm ;信息处理控制单元选用SPCE061A单片机，具有两个定时器溢出中断、两个外部中断、一个串行口中断、一个触键唤醒中断、七个时基信号中断和PWM音频输出中断和32k闪存，可实现数据采集、处理和存储功能。
[0028]如图2-4所示，本发明所述的医用红外测温仪各部分安装位置关系是:红外测温模块固定在壳体的正面居中位置，超声测距模块固定在壳体正面，位于红外测温模块的正上方，两模块前端均与壳体正面外表面保持一致；LCD液晶显示器和按键模块安装在壳体的反面，三个按键均匀分布在LCD液晶显示器的正下方；电源模块及电源开关安装在手柄上，电源模块安装在手柄的下部，通过电源线为其他部件提供电源，电源开关设置在手柄的上部，方便操作。
[0029]如图5所示，本发明所述的医用红外测温仪信息处理控制单元的程序，包括系统初始化、显示器刷新、键盘扫描处理、功能选择、参数设定、测量和查询显示功能子程序。
[0030]参数设定功能可以对测量距离、环境温度等测量条件进行参数设定。测量功能分为自动测量和手动测量。在自动测量情况下，单片机通过红外测温模块和超声测距模块分别测量环境温度和测量距离，并通过信号处理控制单元中存储的测量距离、环境温度与测量温度之间的数学关系模型，计算得到待测人体体温。在手动测量条件下，可以通过设定环境温度和测量距离来进行快速测量，且可单独测量环境温度或距离。
[0031]本发明提供的一种红外测温仪测量补偿方法，包括以下三步骤:
[0032]I)由超声测距模块的回波信号触发单片机中断，信号处理控制单元计算得出渡越时间，继而计算出测量距离，实现红外测温仪与目标物之间的距离检测；
[0033]2)由TN9红外测温模块测量目标温度和环境温度，经过模块内部电路转换成数字量，送入信号处理控制单元，实现红外测温仪目标温度和环境温度检测；
[0034]3)在信号处理控制单元中，按照预先建立的待测人体测量距离、环境温度、直接测量得到的目标温度和实际体温之间数学关系，计算得到待测人体实际体温，并进行数据显示和保存处理等。
[0035]本发明所述的医用红外测温仪的测量补偿方法，其特征在于:通过预先试验得到测试数据，采用多元线性回归方法，建立人体体温测量实际值与测量距离、环境温度和红外模块输出的目标直接测量温度的关系。
[0036]如表1所示是本发明实施例，预先试验方案设计表。选用表面贴有黑色胶带的800ml烧杯模拟人额头，通过加冰块或加热器加热改变烧杯中水温，考虑到玻璃的导热性，及胶带与烧杯杯壁的紧密结合，认为烧杯中的水温即代表烧杯杯壁的实际温度，即黑色胶带的温度。考虑到体温测量的实际需要，本实施例试验主要针对体温段，即35~42°C，每隔1°C进行记录一次测量值。
[0037]表1
【权利要求】
1.一种医用红外测温仪，由红外测温模块(8)、超声测距模块(7)、电源模块(5)、信号处理单元(9)组成，其特征在于:超声测距模块(7)、信号处理单元(10)和红外测温模块(8)封装在壳体(6)内；电源模块(5)封装在手柄(4)的下部；手柄(4)与壳体(6)为一体化设计。
2.如权利要求1所述的一种医用红外测温仪，其特征在于:红外测温模块⑶选用的是TN9红外测温模块，能够输出目标温度和环境温度；信号处理单元(9)由单片机SPCE061A、IXD液晶显示器(I)、按键模块(2)组成；所述单片机为具有两个定时器溢出中断、两个外部中断、一个串行口中断、一个触键唤醒中断、七个时基信号中断和PWM音频输出中断和32k闪存SPCE061A单片机，所述单片机的程序包括系统初始化、显示器刷新、键盘扫描处理、功能选择、参数设定、测量和查询显示功能子程序。
3.利用如权利要求1或2所述的一种医用红外测温仪的测量补偿的方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一，检测红外测温仪与目标物之间的距离； 步骤二，检测红外测温仪环境温度； 步骤三，按照待测人体测量距离、环境温度、直接测量得到的目标温度和实际体温之间的关系为 y= a0+a1x1+a2x2+a3x3(1) X1表示环境温度，X2表示测量距离，X3表示红外测温模块输出的温度值，I表示经过补偿输出的温度值，a0， a1， a2， a3为系数； 再利用单片机编程计算得到待测人体实际体温。
4.如权利要求3所述的一种医用红外测温仪的测量补偿的方法，其特征在于:通过预先试验得到测试数据，采用多元线性回归方法，建立人体体温测量实际值与测量距离、环境温度和红外模块输出的目标直接测量温度的关系；按照此关系，将实际测得的测量距离、环境温度和目标直接测量温度值输入到单片机中，得到待测人体的体温值。
【文档编号】G01J5/02GK103565422SQ201310547112
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】张西良, 徐坤, 赵麟, 袁圆, 林丽丹 申请人:江苏大学