非接触式体温监测仪

非接触式体温监测仪

前言与背景

体温是人体最基本的生理参数，对于日常护理和病情检测都是非常重要的。在公共场所进行体温监测时主要考虑以下三个基本要求：非接触、测量的快速性和准确性。

用于测量人体温度的仪器仪表大体上可以分为两丈类：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汁、电子体温计和液晶温度计；非接触式温度计又可分为耳温计、手持式额温计、医用红外热像以及红钋体温监测仪。式温度计又可分为耳温计、手持式额温计、医用红外热像以及红钋体温监测仪。接触式体温计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。而非接触测温仪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。

辐射测温法又称为非接触测温法，现有的红外测温法、光谱测温法、全辐射测温法等都属于这个范畴，它们都是以物体的热辐射测量为基础，直接应用了基本的辐射定律。上世纪60年代之前，辐射测温还主要用于高温测量(800℃以上)，但随着红外技术的发展，它已逐步扩展到中温、常温甚至低温范围。本文将简要介绍非接触红外辐射测温的基本原理、黑体辐射定律及人体辐射特性。对黑体辐射定律及其意义的彻底了解，乃是进行辐射测温的基础；对人体辐射特性的研究奠定了利用非接触红外辐射测温法进行体表温度测量的理论基

础。

本设计为红外非接触测温监测仪。红外辐射测温法具有快速、非接触等优点，利用人体的红外辐射能量，选择合理的非接触体温测量方式，可以替代传统的人体温度测量方法。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。2003年初，当非典型性肺炎在我国蔓延的时候，红外非接触体温测量仪成为主要的体温监测设备，在机场、码头、车站等人口流动的公共场所起到了积极的疾病防御作用。

采用红外非接触测温方法进行体温测量可以满足这样的要求。因此．对非接触人体体表温度的测量方法进行研究有着非常现实的意义，是在非常时期应付突发疫情的必要工作。

一、设计的目的与意义

生理参数是人体最重要、最基本的生命指标,对危重病人进行生命指标参数的监测是医务工作者及时了解病情状况的重要手段之一,它有利于对有生命危险的伤病员进行及时有效的治疗和抢救处理，完善病人的医疗护理以及研究人体对环境变化的反应都有着重要的意义。

其中体温是人体最基本的生理参数，对于日常护理和病情检测都是非常重要的。有许多疾病都能通过体温的变化来预测，所以体温计在医疗领域中占有十分重要的地位。人体体温测试仪应用范围不仅仅局限于医学，在消防上消防员在扑火的同时也要对自己的体温做到了

解，如果体温过高或者心率过快就要及时撤离，以免发生危险；军事上用于部队训练，必须实施随时监测，体温使训练能够在良好的体征下进行，提高效果。因此，在许多领域都需要这种测试仪对人体体温进行精确测试。

二、红外非接触体温测量的特点

(1)非接触

很明显，由于“非典”的传染性原因，不能像过去那样使用水银温度计进行个体体温的测量，它可能在测量过程中引起交叉感染；如果采用水银温度计进行体温测量，不仅需要采取高质量的消毒措施和配备人数众多的工作人员，还给被测人带来诸多不便和精神压力。因此在公共场所使用水银温度计是很不现实的。而红外体温测量方法是接收人体发出的红外辐射能量进行体温测量，因此不需要与人体进行接触。

(2)快速性

公共场所人流量大，如果对每个被测人都需要进行几分钟的测量，必将引起现场的混乱，影响人们正常的生活和工作。红外测温仪中采用响应速度很快的红外探测器，响应时间可达到毫秒级，因此应用红外测温仪可以迅速获得人体的温度。

(3)准确性

体温测量时需要很高的准确性，l℃的误差可能导致给出错误的诊断结果。红外测温仪可以给出很高的测量精度和重复性，如果在人体温度测温范围内对其进行逐点标定，其本身误差范围可控制在

0.2℃以内。因此采用红外非接触测量天律大学硕士学位论文第三章非接触体温测量方法及误差研究体温的方法可以达到令人满意的测量准确度。

三、红外测温仪工作原理

红外测温仪是利用红外传感器对被测目标时的热辐射进行采集，通过转换电路将红外传感器采集到的光信号转换成电信号，再将电信号通过放大电路，A/D转换等单元电路处理后送到单片机中，最后单片机将带有数据信息的电信号进行分析处理，将电信号转变成与之相对应大小的温度值显示输出。

红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。

自然界一切温度高于绝对零度的物体，都在不停地向外发出红外线。物体发出的红外线能量大小及其波长分布同它的表面温度有密切关系，红外测温设备借助光学系统的滤光作用，使目标物体表面的红外辐射进入仪器的只能是预定工作波段。超过工作波段的其它辐射波长都被限制进入。红外测温终端利用物体表面温度与发射的红外辐射量有一定的函数关系，通过接收被测目标表面的红外辐射能量来进

行温度测量。红外温度监测仪的测温原理如图１所示。

图1 红外温度监测仪测量原理

由于传感器采样的电压信号很微弱，加之在采样过程中可能会有噪声干扰，输出信号中会包含一些低频交流信号，所以，在进行A/D转换之前，需对其进行滤波、放大。

信号滤波与放大后，进行最后的数据准备：A/D转换。A/D芯片选择了一款12位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D 转换过程。

一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

绝对黑体在物理学和辐射测温学中部是一个重要的概念。黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选