红外测温仪设计文献综述

 2022-08-12 11:31:37

一、红外测温仪设计文献综述

(一)国内外研究现状

国内研究现状:六十年代我国研制成功第一台红外测温仪。它相当于是一个自动光学高温计,响应时间慢,测温精度低,早已被淘汰。进入九十年代末期,我国也研发出了用光纤束作为光学系统的测温仪,用单板机或单片机作信号处理和线性化及数字显示的测温仪[[1]]。如今红外测温仪发展迅速, 在众多领域被广泛的使用,尤其在工业和航天领域被大量的使用,但由于其精度和可靠性的问题,在医疗领域大范围使用相对较晚,尤其医疗器械对于可靠性要求极为严格,直到20世纪80 年代左右红外测温仪才开始在医疗领域出现并使用,随着之后人们不断的改进其采集方法和测量精度,才逐步地被大多数人认可。红外测温仪已走过几十年的研究历程,尤其近几年来,红外测温领域发展迅速,研制出了各式各样的红外测温仪,同时其功能和性能不断的提高,也有了很好地可靠性和准确性,应用的市场和领域不断地扩大,极大的促进了社会的发展和进步。在非典特殊时期,我国内出现了多种红外测温仪,主要是为了在人员密集场所测量体温异常人,但由于技术手段的限制,最后的复测均用腋下体温表[[2]]。在新冠病毒肺炎疫情期间,我国针对大规模人群快速发热筛查的工具便是红外体温测量装置,主要通过在固定地点安装红外热像仪,可远距离快速扫描人群的头部皮肤温度,提供非接触的、可量化的皮肤热成像,并配备自动报警功能。初步筛查的仪器主要是额温仪[[3]],可在对准人体额头时,快速的测量出人体体温。

国外研究现状:在国外,红外测温技术的研究经历了数十年,国外的技术已经达到了很高的水平。红外测温仪每秒可测量若干个读数,而接触式测温仪测量一次就需要若干分钟的时间[[4]]。在1986 年, TShinozkai 等研制的首款耳道式体温计出现在市场上[2]。在非典期间,意大利特尼美公司生产的Thermofocus非接触式体温计,在大量人群中筛选体温过高的病人方面做出了巨大的贡献,节省了大量的人力,且其精度和速度均获得了国际认可。近年来,该公司又设计了一款红外测温仪visisfocus 06400, 这款测温仪具有数字显示的功能, 并且配备手动校准和自动校准两项校准功能从而提高了对目标测量部位定位的准确性,并且可应用于不同部位如口腔、腋下等。这一功能是目前电子体温计的一大创新。在2016年在美国拉斯维加斯举行的消费类电子产品展览会上,法国专业设计和生产医疗器械的厂商withings展示了一款非接触体温计Thermo, 该产品增加了环境温度补偿和人体发射率补偿,可以在不同的环境温度下进行不同的人的体温测温。同时还配备蓝牙和Wifi功能,可以实现远程监测体温[[5]]。

综上所述,研发一款快速而准确的红外测温仪十分必要。选用价格相对较低的测量元件以降低制造成本,通过先进的控制算法提高测量精度,此类红外测温仪在中国具有较大的发展空间。

(二)研究主要成果

基于单片机的非接触式红外测温仪[[6]]

此设计采用了一体化的红外测温探头进行测温,用红外传感器探头来探测物体,温度传感器通过调理电路(滤波、放大电脚,将数字信号传给单片机处理信号, 用AD/DA的转换来实现,用按键来控制进行测量, 最后用液晶屏来显示被测物体的温度。

这是一个基础的测量人体体温的非接触红外测温仪,电路比较简单且功能较为单一,在非典期间测量人体体温时便使用的是这一类设计。这也是目前市面上大部分家庭愿意购买到的产品,这个产品价格相对没那么昂贵,普通家庭也可以负担得起,但是一般这类产品只能测量特定的部位,比如额头、耳膜等,功能较为单一。并且只能作为人体体温的初步筛查,不能完全代表真正的人体体温。

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