一种测温探头、非接触式红外测温仪及温度补偿方法技术

一种测温探头，包括温度传感器、菲涅尔透镜、铜套、压块；铜套包括一中空的筒状结构的第一腔室，第一腔室的底部设有一同心且倒置的杯状的第二腔室，第二腔室的外径小于铜套的内径，第一腔室的底部中心处设有一透光孔，透光孔连通第一腔室和第二腔室，温度传感器配合设置于第二腔室中，温度传感器的感光面和透光孔对应设置，第一腔室的底部还设有中心对称分布且直径相等的第一通风孔和第二通风孔，第一通风孔和第二通风孔到第一腔室底部中心的距离相等且均大于第二腔室外径的一半，压块为内外径和第一腔室适配的环状结构，压块与第一腔室顶部配合连接并在连接处内侧形成周向设置的凹槽，菲涅尔透镜设置于凹槽中。

【技术实现步骤摘要】
一种测温探头、非接触式红外测温仪及温度补偿方法
本专利技术属于红外测温领域，特别涉及一种测温探头、非接触式红外测温仪及温度补偿方法。
技术介绍
非接触式红外测温仪是一种专门用来测量人体温度的红外接收体温计，其主要原理是使用红外线感应源，在不接触人体的情况下，接收人体温度所辐射出来的红外线信号，并转换成感应电压，测量感应电压，经过计算处理修正得出体温测量值。目前，市场上的非接触式红外测温仪按原理可以分为以下两种：1、采用反射杯结构，将红外光线聚焦在传感器上，进行测温，测温的距离（外壳测温口到人体）通常为0～5cm，超出5cm后无法使用；2、采用菲涅尔透镜，虽然可以有效增加测温距离（外壳测温口到人体），达到0～15cm，但在体表模式下远距离测温时，测试数据的准确性会随着距离的增加而降低，并且此类测温仪结构复杂、加工成本高，在长期存储时菲涅尔透镜很容易因为气温骤变而形变，导致精准度下降。
技术实现思路
本专利技术提供一种测温探头、非接触式红外测温仪及温度补偿方法，其目的是要解决现有非接触式红外测温仪远距离测温的精度不够且温度骤变容易造成精准度降低的问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：技术方案一：一种测温探头，包括温度传感器、菲涅尔透镜，其特征在于：还包括铜套、压块；假定以红外线的入射方向为参考，所述铜套包括一中空的筒状结构的第一腔室，所述第一腔室的底部设有一同心且倒置的杯状的第二腔室，所述第二腔室的外径小于所述铜套的内径，所述第一腔室的底部中心处设有一透光孔，所述透光孔连通第一腔室和第二腔室，所述温度传感器配合设置于所述第二腔室中，所述温度传感器的感光面和透光孔对应设置，所述第一腔室的底部还设有中心对称分布且直径相等的第一通风孔和第二通风孔，所述第一通风孔和第二通风孔到第一腔室底部中心的距离相等且均大于第二腔室外径的一半，所述压块为内外径和第一腔室适配的环状结构，所述压块与第一腔室顶部配合连接并在连接处内侧形成周向设置的凹槽，所述凹槽所在平面平行于温度传感器的感光面，所述菲涅尔透镜设置于凹槽中。技术方案二：一种非接触式红外测温仪，包括测温探头，其特征在于：所述测温探头为上述方案所述测温探头。技术方案三：根据技术方案二所述红外测温仪，其特征在于：还包括一距离传感器，所述距离传感器设置于所述红外测温仪的测温口；假定菲涅尔透镜的焦距为f,且15mm≤f≤20mm；以红外测温仪的使用状态为参考，所述温度传感器的感光面和菲涅尔透镜之间的距离为d0，且d0=f±1mm；所述菲涅尔透镜和距离传感器之间的距离为d1，且f＜d1＜f+5mm。技术方案四：一种温度补偿方法，其特征在于：使用技术方案三所述的非接触式红外测温仪进行测温时的温度补偿方法；所述非接触式红外测温仪采用体表模式下，体表温度优化值Tc通过以下公式计算得到：Tc=T0+K*d；所述非接触式红外测温仪采用人体模式下，人体温度优化值T通过以下公式计算得到：T=Tc+M=T0+K*d+M;其中，Tc为体表温度优化值，T为人体温度优化值，T0为温度传感器的实际测量值，K为常数，其取值范围是0℃/cm≤K≤0.2℃/cm,d为距离传感器和测温源之间的距离厘米数（以红外线入射方向为参考，更准确的说，是距离传感器和测温源投影在红外线入射方向上的距离），所述M为常数值，且其取值范围是-5℃～5℃。上述技术方案中的有关内容解释如下：1.上述方案中，第一通风孔和第二通风孔的直径为0.75mm～1.25mm。2.上述方案中，所述距离传感器为红外距离传感器，优选的使用TOF传感器。TOF传感器通过设备反射回来的红外线进行测距，易受到肤色、温度的影响，TOF传感器通过计算发射光波到接受反射光波的时间，来识别距离，并且肤色、温度对其测试精度基本无影响。由于在外壳测温口安装距离传感器以及距离传感器如何使用都是现有技术，在此不做赘述。3.上述方案中，所述非接触式红外测温仪还可以包括启动按钮、控制板、液晶显示屏、机壳、装饰盖、电池舱、电池舱盖。4.上述方案中，铜套的第一腔室内部优选黑色，用于吸收散光，减少误差。5.上述方案中，距离传感器设置于所述红外测温仪的测温口，应当理解为，设置于测温口外壳的外侧或内侧均可。6.具体操作方法，采用该非接触测温仪，先确定模式（体表模式或者人体模式），将测温仪探头对准人体（推荐位置为额头），按下测量键，距离传感器识别到测温口与人体距离d，并传输到芯片进行处理，同时温度传感器识别温度传感器的实际测量值T0并传输到芯片，根据所选模式，若是体表则按照算法Tc=T0+K*d，芯片算出体表温度，若是人体模式，则按照算法T=Tc+M算出人体温度。其中，M为常数值，实质是表面温度与人体温度的差值，根据机器的实测差值来定，此常数值可以通过出厂时测试输入，也可以通过操作者使用前操作设置。本专利技术设计原理和效果是：⒈本技术方案中的测温探头，对铜套进行了特殊的设计，其两个中心对称分布的通气孔可以使得在环境温度骤变或者船运时，有效防止内部气体膨胀或收缩导致透镜变形的情况，保证了红外测温仪在日常保存使用时的测温一致性和准确性；另外，本技术方案中的通气孔的数量、相对位置、直径大小共同决定了技术效果，因为将通气孔增大或增加通气孔数量会一定程度影响温度传感器的。⒉菲涅尔透镜原理解析：平行光穿过透镜，会在焦点上进行聚焦，因此测温探头中温度传感器感光面和菲涅尔透镜间距设置为d0=f±1mm。这样可以最大程度的收集红外线，见附图5；⒊另一方面，当菲尼尔透镜和距离传感器（机壳测温口）之间的距离d1≤f时（即测温源贴着机壳测温口时，测温源距离菲涅尔透镜的距离为最短距离，此最短距离一定要大于菲涅尔透镜的焦距），否则将不能成像或只能成同方向虚像，因此要求d1＞f（f代表焦距），控制人体与菲涅尔透镜距离大于f；而本技术方案中为了防止d1过大而引起误差，设定d1＜f+5mm，5mm=0.5cm，根据本技术方案提供的公式Tc=T0+K*d，0.1℃/cm*0.5cm=0.05℃，此误差可以忽略不计，见附图6-7。4.本技术方案同时又对菲涅尔透镜的焦距、温度传感器和菲涅尔透镜之间的距离、菲涅尔透镜和外壳测温口的距离均进行了限定，使得可以通过线性公式对远距离测温进行温度补偿，增加非接触式红外测温仪在远距离测温时的准确性。5.本技术方案将距离补偿测温方法与菲涅尔透镜技术相结合，首先通过设计铜套结构、选择合适菲涅尔透镜、设定透镜与红外温度传感器间距离参数，组成测量探头，该探头使得测量值与距离的关系为线性函数，在通过距离传感器识别详细距离，利用算法，将距离加进测温补偿中，使得随着距离增加，同步进行补偿，提高测量精度。6.本技术方案提供一种远距离精准测温红外非接触测温装置，以解决市场上远距离非接触体温计精准测量的需求，该技术既提高了测量精度、测量效率，还能有效保护测量者（疫情期间要求间距1m）。附图说明...

【技术保护点】
1.一种测温探头，包括温度传感器（1）、菲涅尔透镜（2），其特征在于：还包括铜套（3）、压块（4）；/n假定以红外线（6）的入射方向为参考，所述铜套（3）包括一中空的筒状结构的第一腔室（31），所述第一腔室（31）的底部设有一同心且倒置的杯状的第二腔室（32），所述第二腔室（32）的外径小于所述铜套（3）的内径，所述第一腔室（31）的底部中心处设有一透光孔（311），所述透光孔（311）连通第一腔室（31）和第二腔室（32），所述温度传感器（1）配合设置于所述第二腔室（32）中，所述温度传感器（1）的感光面和透光孔（311）对应设置，所述第一腔室（31）的底部还设有中心对称分布且直径相等的第一通风孔（312）和第二通风孔（313），所述第一通风孔（312）和第二通风孔（313）到第一腔室（31）底部中心的距离相等且均大于第二腔室（32）外径的一半，所述压块（4）为内外径和第一腔室（31）适配的环状结构，所述压块（4）与第一腔室（31）顶部配合连接并在连接处内侧形成周向设置的凹槽（33），所述凹槽（33）所在平面平行于温度传感器（1）的感光面，所述菲涅尔透镜（2）设置于凹槽（33）中。/n...

【技术特征摘要】
1.一种测温探头，包括温度传感器（1）、菲涅尔透镜（2），其特征在于：还包括铜套（3）、压块（4）；
假定以红外线（6）的入射方向为参考，所述铜套（3）包括一中空的筒状结构的第一腔室（31），所述第一腔室（31）的底部设有一同心且倒置的杯状的第二腔室（32），所述第二腔室（32）的外径小于所述铜套（3）的内径，所述第一腔室（31）的底部中心处设有一透光孔（311），所述透光孔（311）连通第一腔室（31）和第二腔室（32），所述温度传感器（1）配合设置于所述第二腔室（32）中，所述温度传感器（1）的感光面和透光孔（311）对应设置，所述第一腔室（31）的底部还设有中心对称分布且直径相等的第一通风孔（312）和第二通风孔（313），所述第一通风孔（312）和第二通风孔（313）到第一腔室（31）底部中心的距离相等且均大于第二腔室（32）外径的一半，所述压块（4）为内外径和第一腔室（31）适配的环状结构，所述压块（4）与第一腔室（31）顶部配合连接并在连接处内侧形成周向设置的凹槽（33），所述凹槽（33）所在平面平行于温度传感器（1）的感光面，所述菲涅尔透镜（2）设置于凹槽（33）中。


2.一种非接触式红外测温仪，包括测温探头，其特征在于：所述测温探头为权利要求1所述测温探头。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵帅，张佳，崔灿，殷水忠，柏伟，
申请(专利权)人：江苏鱼跃医疗设备股份有限公司，江苏鱼跃信息系统有限公司，南京鱼跃软件技术有限公司，苏州鱼跃医疗科技有限公司，苏州医疗用品厂有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32