非接触式人体表面温度测量系统设计文献综述

 2022-11-08 15:43:45

人和高等动物都有一定的体温。体温的产生是机体不断地进行新陈代谢的结果同时体温又是机体功能活动正常进行的重要条件。人在健康状态时,体温一般是比较恒定的,但是当人体内的某些机能发生改变或某些部位发生病变时,恒定的体温将产生变化,例如发烧等症状。人能够在环境温度不同的情况下,通过对体内产热和散热过程的调节来保持体内环境温度的相对稳定,并提高对环境温度变化的适应能力。在健康状态时,如饮食正常,衣着适宜,人体的体温一般是比较恒定的,即保持在37℃上下大致介于36.2℃一37.3℃,而不因外界环境温度的改变而变化。但是当人体内的某些机能发生改变或某些部位发生病变时,恒定的体温将产生变化在临床医学中,体温是一个重要的生理参数,病人的体温为医生提供了生理状态的重要信息。因此,对人体温度进行测量不仅可以确诊疾病的发生,还可以对某些重大疾病或隐藏于身体内部的健康隐患起着积极的预防与警示作用。

温度的测量方法有两类,一种是利用电气参数随温度变化特性的热电阻、热电偶测温法以及以膨胀式温度计为代表的接触式测温方法,另一种是以热辐射为代表的非接触式测温方法。前者的优点在于测得的温度是物体的真实温度,测温简单、可靠,其缺点在于动态性能差,需要接触被测物体,测温元件与被测介质需要一定时间的热交换才能达到热平衡,同时对被测物体的温度场分布有一定的影响,同时由于工业现场的高温、高压、腐蚀性等恶劣条件,影响了测温仪的精度和使用寿命,大大限制了接触式测温仪的使用非接触式测温也叫辐射测温,一般使用热电型或光电探测器作为检测元件,其与接触式测温相比,具有响应时间短、非接触、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点,但受到物体的发射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响,其测量误差较大。

用于测量人体温度的仪器仪表大体上可以分为两大类接触式的和非接触式的。

接触式温度计又可分为玻璃液体温度计、电子体温计和液晶温度计。

接触式体温计的体温测量是用医用玻璃液体温度计、医用电子接触式温度计或液晶体温计等插入人体内部舌下、直肠或置于腋下,通过接触使温度计的温度等于被测处的温度。医用玻璃液体温度计是根据液体的体积受温度变化而产生变化的原理制成的,如水银温度计医用电子接触式温度计采用半导体温度传感器如热敏电阻将温度信号转换为电信号,处理得到的电信号得到温度的信息液晶体温计是用胆甾型液晶特有的“色一温效应”制成的,在一定温度范围内, 胆甾型液晶的颜色随温度的变化而变化。接触式体温计的优点是它们本身准确、稳定,仪表的误差通常不超过0.1℃而且容易使用,价格便宜,既可作医疗使用,也可作为家用。其缺点是测量的速度慢,测量时要求与病人接触,因此在使用时容易因为消毒不彻底而引起交叉感染。

目前应用最广泛的非接触式测温仪是红外测温仪,它测温的理论基础是黑体辐射定律。自然界的任何物体都在不停的向外辐射能量,物体辐射能量的大小及波长的分布与其表面的温度有着十分密切的关系,通过测量物体自身红外辐射的能量便能确定它的表面温度。

非接触式体温测量仪测温的理论基础是黑体辐射定律。自然界的任何物体都在不停的向外辐射能量,物体辐射能量的大小及波长的分布与其表面的温度有着十分密切的关系,通过测量物体自身红外辐射的能量便能确定它的表面温度。非接触测温仪的优点是不需与被测对象接触,因此在测量体温时不会造成交叉感染而且它的测量速度快,通常测量时间小于1秒。不同形式的红外体温测量仪又具有不同的特点。

一、红外耳温计

美国从60年代中期就开始研究把鼓膜温度作为核心温度的标准。红外辐射式耳温计是一种专门用于测量鼓膜温的温度计,通过红外导波管将主要由鼓膜发射的红外辐射能传送到热电堆等热探测器,将红外辐射能量转换为电能后进行电信号处理得到人体温度信息。耳温计一般配有一次性使用的探头盖,以维持清洁,防止感染。由于鼓膜的温度稳定,且可以直接体现人体内部温度,因此当使用方法正确时耳温计的示数可以作为医学确认。但是由于对使用者提出较高的要求,且使用一次性的探头盖,一般只用于医院或家庭。

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