CN102772199A - 可定距测量的非接触式温度感测装置及其温度测量方法 - Google Patents

Abstract

一种可定距测量的非接触式温度感测装置及其温度测量方法，可定距测量的非接触式温度感测装置，包含一发射单元、一感知单元及一单片微机。该发射单元朝向一温度待测体发射一信号；该感知单元接收上述发射的信号经由该温度待测体所反射的一反射信号；该单片微机电气连接于该发射单元及该感知单元；其中，该单片微机依据该反射信号判断该非接触式温度感测装置与该温度待测体之间的一测量距离，当该测量距离在一预定测量范围内时，该单片微机产生一温度测量致能信号。

Description

可定距测量的非接触式温度感测装置及其温度测量方法

技术领域

本发明涉及一种非接触式温度感测装置，尤其涉及一种可定距测量的非接触式温度感测装置。

背景技术

温度为生命体的生理指标，可以知悉生命体是否处于健康状态，市面上存在有一些接触式额温枪可测量额头或皮肤的温度，但是，这些接触式额温枪于进行温度测量时，可能会有接触感染病媒的风险，因此市面上出现有非接触式的额温测量装置，以免除上述病媒感染风险。

非接触型额温测量装置内部的红外线温度感知器是将所感测的红外线温度通过光电转换为成比例的电压信号，并经由适当演算得出温度待测体温度值，再经由显示器显示读值。然而，该电压信号大小的变化是与测量距离成一定反比关系，也即于测量同一温度待测体温度时，其测量结果会随着该红外线温度感知器与该温度待测体之间的距离不同而有高低不同的温度数据，例如温度待测体距离该红外线温度感知器愈近，则所测量到的温度显示值愈高。为有效地避免因测量距离的大小影响该温度传感器的准确度，必须于非接触型额温测量装置配置有一个测量距离定位的设计。

配合参阅图1，为现有的两可见光束聚焦定距系统的架构图。该具有光瞄准系统的红外线温度计90包含二光源92、二聚光单元94及一温度感知器96。各该光源90是通过各该聚光单元94以朝向一温度待测体P投射光线，并且通过适当的设计使该温度感知器96与温度待测体P间的距离恰好等于一预设距离D时，由该些光源90出射的两道可见光线将由两分离光点集中为单一光点。如此，可大幅地降低因测量距离不同所造成的温度误差。

然而，上述的红外线温度计所使用的的光源定位指示具有设计上的缺点，例如：必须由他人测量才能检视照射的两束LED光线是否通过测量头的移动合而为一点，温度待测体P是因无法自行检视照射至自己额头上的两束光线及会聚光点，进而无法自行测量额温。

发明内容

鉴于现有技术所述，本发明的一目的，在于提供一种可定距测量的非接触式温度感测装置。

并且，本发明的另一目的，在于提供一种可定距测量的非接触式温度感测方法。

为达上述目的，本发明提供一种可定距测量的非接触式温度感测装置，该可定距测量的非接触式温度感测装置包含一发射单元、一感知单元及一单片微机。该发射单元朝向一温度待测体发射一信号；该感知单元接收上述发射的信号经由该温度待测体所反射的一反射信号；该单片微机电气连接于该发射单元及该感知单元；其中，该单片微机依据该反射信号判断该非接触式温度感测装置与该温度待测体之间的一测量距离，当该测量距离在一预定测量范围内时，该单片微机产生一温度测量致能信号。

并且，为达到本发明的另一目的，本发明提供一种可定距测量的非接触式温度感测方法，该可定距测量的非接触式温度感测方法包含：

首先，利用一发射单元朝向一温度待测体发射一信号；

接着，利用一感知单元接收经由该温度待测体反射该信号的一反射信号；

最后，利用一单片微机依据该反射信号判断该反射信号是否落于一预设测量范围，并且于上述步骤成立后，该单片微机产生一温度测量致能信号。

本发明的该可定距测量的非接触式温度感测装置是通过该发射单元及该感知单元以检测该非接触式温度感测装置与温度待测体之间的该测量距离，并且当该测量距离落入于一预设测量范围时，驱使该非接触式温度感测装置进行温度的测量，如此，有效地避免因测量距离的不同所造成温度测量误差值的产生，且温度待测体可以自行测量体温。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有的具有光学瞄准系统的红外线温度器的架构图；

图2为本发明的可定距测量的非接触式温度感测装置的使用架构图；

图3为本发明的可定距测量的非接触式温度感测装置的一电路方框图；

图4为本发明的可定距测量的非接触式温度感测装置的另一电路方框图；

图5为本发明的可定距测量的非接触式温度感测方法的流程图。

其中，附图标记

现有技术

90具有光瞄准系统的红外线温度计

92发光单元

94温度感知器

96聚光单元

P温度待测体

本发明

10非接触式温度感测装置

11单片微机

110发射单元

120感知单元

130温度感知单元

140中央处理单元

150脉波宽度调变单元

160开关单元

170计数单元

180第一模拟数字转换单元

190输入/输出单元

200测量距离提示单元

200A显示器

200B扬声元件

200C发光元件

210第二模拟数字转换单元

θ1第一角度

θ2第二角度

P温度待测体

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

配合参阅图2，为本发明的可定距测量的非接触式温度感测装置的使用架构图。该非接触式温度感测装置10是于测量一温度待测体P温度时，预先检测温度待测体P与该非接触式温度感测装置10之间的一测量距离，并且当该测量距离落入于一预设测量范围内时，驱使该非接触式温度测量装置测量温度待测体P的温度值。如此，以有效地避免该非接触式温度感测装置10因测量距离的远近不同而导致温度测量误差的产生，进而提供一准确的温度测量结果。

该非接触式温度感测装置10包含有一壳体100、一发射单元110、一感知单元120及一温度感知单元130。该壳体100包含一窗口102，该发射单元110、该感知单元120及该温度感知单元130是设置邻近于该窗口102。该发射单元110是朝向该感知单元120的方向与该窗口102的法线方向具有一第一角度θ1倾斜，该感知单元120朝向该发射单元110的方向与该窗口102的法线方向具有一第二角度θ2倾斜，如此，使由该发射单元110发射的信号经由该温度待侧体P反射后可以被该感知单元120接收。

配合参阅图3，为本发明的可定距测量的非接触式温度感测装置的一电路方框图。该非接触式温度感测装置包含一单片微机11、该发射单元110、该感知单元120、一温度感知单元130及一测量距离提示单元200。

同时配合参阅图2，该发射单元110是朝向该温度待测体P发射一信号，该发射单元110可以为不可见光发射单元、可见光发射单元或超音波发射单元。其中该不可见光发射单元所发射的信号可以为紫外光信号(波长介于200～400nm)或红外光信号(波长介于700～14000nm)，该可见光发射单元的所发射的信号波长介于400～700nm。于本实施例中，该发射单元110为红外光发射二极管，该红外光发射二极管是具有该第一角度θ1地朝向温度待测体P发射一红外光信号。

该感知单元120接收经由该温度待测体P反射由该发射单元110发射的该信号所产生的一反射信号。该感知单元120可以为不可见光感知单元、可见光感知单元或超音波感知单元，且分别对应该不可见光发射单元、该可见光发射单元及该超音波感知单元使用。其中不可见光感知单元可以感知的信号包含紫外光(波长介于200～400nm)及红外光(波长介于700～14000nm)，该可见光感知单元可以感知信号波长介于400～700nm的可见光。于本实施例中，该感知单元120为红外光光敏晶体管接收器，但不以此为限，其它可以达到相等功效的均等元件均应包含在本发明的范畴中。

该单片微机11是接收该反射信号；接着，依据该反射信号判断该非接触式温度感测装置10与该温度待测体P之间的一测量距离，且当该测量距离在一预定测量范围内时，产生一定距提示信号或一温度测量致能信号。其中该定距提示信号传递至该测量距离提示单元200，该温度测量致能信号传递至该温度感知单元130。

于实际实施时，该单片微机11可以以特殊应用IC(application specific IC，ASIC)或现场可程序化门阵列(Field Programmable Gate Arrays，FPGA)等其它可以达到相等功效的均等元件以取代之，其并不脱离本发明的精神与范围。

配合参阅图4，为本发明的可定距测量的非接触式温度感测装置的另一电路方框图。该单片微机11包含一中央处理单元140、一脉波宽度调变(pulsewidth modulation，PWM)单元150、一计数单元170、一第一模拟数字转换单元180、一输入/输出单元190及一第二模拟数字转换单元210。又，该非接触式温度感测装置10还包含至少一开关单元160。该中央处理单元140电气连接于该脉波宽度调变单元150、该计数单元170、该第一模拟数字转换单元180、该输入/输出单元190及该第二模拟数字转换单元210。该中央处理单元140是负责协调及指挥各单元间数据的传送与运作。

该脉波宽度调变单元150电气连接于该发射单元110，该脉波宽度调变单元150具有一脉波宽度调变信号(PWM信号)，该脉波宽度调变信号是控制该发射单元110的工作频率，也即该发射单元110的导通(turn-on)时间与截止(turn-off)时间，使该发射单元110发射具有该工作频率的一脉冲信号。又，该中央处理单元140是同时控制该脉冲信号的发射次数。

该开关单元160设置于该非接触式温度感测装置10的该外壳体100(如图2所示)并电气连接于该输入/输出单元190。该开关单元160是供使用者开启或关闭该非接触式温度感测装置10，并且使用者可以通过按压该开关单元160启动该发射单元110发射脉冲信号及启动该温度感知单元130以测量温度待测体P的温度。

该计数单元170电气连接于该感知单元120及该中央处理单元140，该计数单元170是接收该反射信号，并进一步的判断该反射信号的工作频率及其发射次数是否与由该发射单元110发射的脉冲信号相同，如此，可达到避免环境噪声造成误测量的情形产生，其中该环境噪声可例如为太阳光、日光灯管所发出的光线或遥控器发出的红外光线。

该第一模拟数字转换单元180电气连接于该感知单元120及该中央处理单元140。该反射信号是通过连接于该感知单元120的一电阻器R及一电容器C组成的一滤波电路滤波后形成一模拟形式的反射信号并传递至该第一模拟数字转换单元180。该第一模拟数字转换单元180是接收该经滤波后的该模拟形式的反射信号，并将经滤波后的该模拟形式的反射信号转换为对应的数字形式的一反射信号后，并传递至该中央处理单元140。

该中央处理单元140具有一预设测量范围。该中央处理单元140是智能型地判断该反射信号是否落入该预设测量范围，以对应地判别该非接触式温度感测装置10与该温度待测体P之间的一测量距离。其中该智能型判断是指依据温度待测体P皮肤的色泽、光泽、细密度等条件以判别该非接触式温度感测装置10与该温度待测体P之间的该测量距离。

若该中央处理单元判断该数字形式的反射信号落入于该预设测量范围，则该中央处理单元140判断该非接触式温度感测装置10与温度待侧体P之间位于适当的测量距离，则该中央处理单元140送出一对应该数字形式的反射信号大小的定距提示信号，该定距提示信号是经由该输入/输出单元190传递至该测量距离提示单元200，以启动该测量距离提示单元200。该测量距离提示单元200产生对应该定距提示信号的定距提示信息，以告知使用者该非接触式温度感测装置10与温度待测体P之间的距离为落入于该预设测量距离，可以对温度待测体P进行温度测量。其中该测量距离提示单元200可以为一显示器200A、一扬声元件200B或一发光元件200C，可对应不同的定位提示信号产生不同的音频、发光颜色或图示。其中该显示器200A可以为液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)，该扬声元件200B可以为一蜂鸣器或一喇叭，该发光元件200C可以为一发光二极管，但不以此为限，其它可以达到相等功效的均等元件均应包含在本发明的范畴中。

另外，当该中央处理单元140判断该非接触式温度感测装置10与温度待侧体P之间位于适当的测量距离，该中央处理单元140也可产生一温度测量致能信号，并传递至该温度感知单元130，以启动该温度感知单元130并开始测量该温度待侧体P的温度。于本实施例中，该温度感知单元130为一红外线温度感知器(infrared temperature sensor)，且较佳地，该温度感知单元130为一热敏电阻，用以感知温度待测体P辐射的红外线辐射，并将该温度值传递至该第二模拟数字转换单元210。

该第二模拟数字转换单元210是将该温度值转换相对应的温度信号，并传递至该中央处理单元140。

于实际测量温度待测体P温度时，该温度感知单元130是于一预定范围内感知该温度待测体P，并撷取至少一温度值，该温度值为一模拟形式的信号。该温度值是传递至该第二模拟数字转换单元210，该第二模拟数字转换单元210将模拟形式的该温度值转换为对应的数字形式的至少一温度信号，该温度信号是传递至该中央处理单元140。

该温度感知单元130的感知方式为：于该预定范围内前后移动该非接触式温度感测装置10，同时撷取至少一温度值，并经由该第二模拟数字转换单元210转换为相对应的一温度信号，并传递至该中央处理单元140。当该非接触式温度感测装置10于该预定范围内移动时(如由远处逐渐地接近该温度待测体P)，该些温度信号是对应地逐渐增加。当该非接触式温度感测装置10超出该预定范围时(例如距离温度待测体P过近)，则对应的该温度信号是随即下降。该中央处理单元140是撷取该温度信号的最大值，并经环境温度补偿后，将该最大温度信号通过该输入/输出单元190传递至该显示器200A并由该显示器200A显示该温度信号。

另外，该中央处理单元140是同时判断该温度信号是否大于一预设温度范围，若该温度信号大于该预设温度范围，则停止该非接触式温度感测装置10感测温度，以避免该非接触式温度感测装置10因感知过高的温度而损坏。又，该中央处理单元140也判断该温度信号使否小于该预设温度范围，若该温度信号小于该预设温度范围，则由该显示器输出“Low”信号。

综上所述，该非接触式温度感测装置10于实际测量温度时的步骤简述如下：

首先，利用该发射单元110朝向一温度待测体P发射一信号；接着利用该感知单元120接收经由该温度待测体P反射该信号的一反射信号。

最后利用该单片微机11判断该反射信号判断该反射信号是否落于一预设测量范围，且于上述步骤成立后，该单片微机产生一定距提示信号或一温度测量致能信号。

配合参阅图5，为本发明的可定距测量的非接触式温度感测方法的流程图。于使用该非接触式温度感测装置10时，需通过该开关单元160以启动该非接触式温度感测装置10。当该非接触式温度感测装置10被启动时，该中央处理单元140驱使该非接触式温度感测装置10回复初始设定(步骤S400)。

之后，利用该发射单元110对应该发射次数地发射一脉冲信号(步骤S402)，该脉冲信号具有该工作频率。该脉冲信号传递至该温度待测体P，该温度待测体P反射该脉冲信号。其中该脉冲信号利用该脉波宽度调变控制单元150产生的该脉波宽度调变信号以控制该发射单元110的该工作频率。

该感知单元120接收经由该温度待测体P反射该脉冲信号的该反射脉冲信号(步骤S404)，并将该反射脉冲信号传递至该计数单元170及该第一模拟数字转换单元180。

该计数单元170判断该反射脉冲信号的工作频率及发射次数是否与由该发射单元110发射的该脉冲信号的工作频率及发射次数相同(步骤S406)。于步骤S406之后，若该计数单元170判断该反射脉冲信号的工作频率及发射次数与该脉冲信号不相同，则利用该中央处理单元140进一步地判断该非接触式温度感测装置10是否感知逾时(S422)。

于步骤S422之后，若该中央处理单元140判断该非接触式温度感测装置10感知逾时，则由该显示器200A输出一错误信息(S424)。

于步骤S422之后，若该中央处理单元140判断该非接触式温度感测装置10感知未逾时，则回复步骤S402，利用该发射单元110重新发射脉冲信号。

于步骤S406之后，若该计数单元170判断该反射脉冲信号的工作频率及发射次数与该脉冲信号相同，则将该反射脉冲信号传递至该中央处理单元140。

该中央处理单元140具有一预设测量范围，该中央处理单元140通过判别该反射脉冲信号是否落于该预设测量范围以判断该非接触式温度感测装置10与温度待测体P之间的一测量距离(步骤S410)。

于步骤S410之后，若该中央处理单元140判断该反射脉冲信号未落入于预设测量范围内，则该中央处理单元140进一步地判断该非接触式温度感测装置10是否感知逾时(S422)。

于步骤S422之后，若该中央处理单元140判断该非接触式温度感测装置10感知逾时，则由该显示器200A输出一错误信息(S424)。

于步骤S422之后，若该中央处理单元140判断该非接触式温度感测装置10感知未逾时，则回复步骤S402，利用该发射单元110重新发射脉冲信号。

于步骤S410之后，若该中央处理单元140判断该反射脉冲信号落入该预设测量范围内，则传递一对应该反射脉冲信号大小的定距提示信号以驱使该测量距离提示单元200产生一定距提示信息，以提示持有该非接触式温度感测装置10的使用者可对温度待测体P可进行温度测量(步骤S412)。其中该测量距离提示单元200可以为一显示器200A、一扬声元件200B或发光元件200C，并可对应不同的定位提示信号产生不同的音频、发光颜色或图示。

该中央处理单元140传递一温度测量致能信号至该温度感测单元130，以启动该温度感知单元130读取温度待测体P的温度(步骤S414)。该温度感知单元130撷取模拟形式的至少一温度值，并传递至该第二模拟数字转换单元210，该第二模拟数字转换单元210将该温度值转换为对应的数字形式的至少一温度信号并传递至该中央处理单元140。

该中央处理单元140具有一预设温度范围，该中央处理单元140判断该温度信号是否小于该预设温度范围(步骤S415)。于步骤S415之后，若该中央处理单元140判断该温度信号小于该预设温度范围，则该显示器200A显示一“Low”信号(S416)，且该中央处理单元140进一步地判断该非接触式温度感测装置10是否感知逾时(S422)。

于步骤S422之后，若该中央处理单元140判断该非接触式温度感测装置10感知逾时，则由该显示器200A输出一错误信息(S424)。

于步骤S422之后，若该中央处理单元140判断该非接触式温度感测装置10感知未逾时，则回复步骤S402，利用该发射单元110重新发射脉冲信号。

于步骤S415之后，若该中央处理单元140判断该温度信号不小于该预设温度范围，则进一步地判断该温度信号是否大于该预设温度范围(S417)。

于步骤S417之后，该中央处理单元140将该温度信号经由环境温度补偿后传递至该显示器200A，该显示器200A显示对应该最大温度信号(步骤S420)。

于步骤S417之后，若中央处理单元140判断该温度信号确实大于该预设温度范围，则该显示器200A显示一”Hi”信号(S418)，且该中央处理单元140结束该非接触式温度感测装置10的动作，以避免该非接触式温度感测装置10因感测过高温而损坏。

综合以上所述，本发明的该可定距测量的非接触式温度感测装置10是通过该发射单元110及该感知单元120以预先检测该非接触式温度感测装置10与温度待测体P之间的一测量距离，并且当该测量距离落入于该预设测量范围内时，传递一定距提示信号以提示持有该非接触式温度感测装置10的使用者可进行温度的测量，或者直接地测量温度待测体P的温度值，以有效地避免因测量距离的不同所造成温度测量误差值的产生，且温度待测体P可以自行测量体温。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (16)

1.一种可定距测量的非接触式温度感测装置，其特征在于，包含：

一发射单元，朝向一温度待测体发射一信号；

一感知单元，接收上述发射的信号经由该温度待测体所反射的一反射信号；及

一单片微机，电气连接于该发射单元及该感知单元；

其中，该单片微机依该反射信号大小判断该非接触式温度感测装置与该温度待测体之间的一测量距离，当测量距离在一预定测量范围内时，该单片微机产生一温度测量致能信号。

2.根据权利要求1所述的可定距测量的非接触式温度感测装置，其特征在于，该发射单元与该感知单元为可见光发射单元及可见光感知单元。

3.根据权利要求1所述的可定距测量的非接触式温度感测装置，其特征在于，该发射单元与该感知单元为不可见光发射单元及不可见光感知单元。

4.根据权利要求1所述的可定距测量的非接触式温度感测装置，其特征在于，该发射单元与该感知单元为超音波发射单元及超音波感知单元。

5.根据权利要求1所述的可定距测量的非接触式温度感测装置，其特征在于，该单片微机还包含：

一中央处理单元；

一第一模拟数字转换单元，电气连接于该感测单元及该中央处理单元；

一第二模拟数字转换单元，电气连接于该中央处理单元；及

一输入/输出单元，电气连接于该中央处理单元。

6.根据权利要求5所述的可定距测量的非接触式温度感测装置，其特征在于，还包含：

一温度感知单元，电气连接于该第二模拟数字转换单元，该温度感知单元接收该温度测量致能信号并感测温度待测体的至少一温度值；及

一测量距离提示单元，电气连接于该输入/输出单元，以产生一定距提示信息。

7.根据权利要求5所述的可定距测量的非接触式温度感测装置，其特征在于，该单片微机还包含一脉波宽度调变单元，电气连接于该发射单元及该中央处理单元，用以控制该发射单元的工作频率及发射次数，使该发射单元发射一经脉波宽度调变的脉冲信号。

8.根据权利要求7所述的可定距测量的非接触式温度感测装置，其特征在于，该单片微机还包含一计数单元，电气连接于该感知单元。

9.根据权利要求5所述的可定距测量的非接触式温度感测装置，其特征在于，还包含一开关单元，电气连接于该输入/输出单元。

10.根据权利要求6所述的可定距测量的非接触式温度感测装置，其特征在于，该测量距离提示单元为显示器、扬声元件或发光元件。

11.根据权利要求10所述的可定距测量的非接触式温度感测装置，其特征在于，该显示器显示该温度感测单元的该温度值。

12.一种可定距测量的非接触式温度感测方法，其特征在于，包含：

a.利用一发射单元朝向一温度待测体发射一信号；

b.利用一感知单元接收经由该温度待测体反射该信号的一反射信号；

c.利用一单片微机判断该反射信号是否落于一预设测量范围；

d.于步骤c之后，若是，则该单片微机产生一温度测量致能信号。

13.根据权利要求12所述的可定距测量的非接触式温度感测方法，其特征在于，于步骤a之前，还包含利用该单片微机提供一脉波宽度调变单元，该脉波宽度调变单元产生一脉波宽度调变信号，并传递至该发射单元，以控制该发射单元的一工作周期。

14.根据权利要求13所述的可定距测量的非接触式温度感测方法，其特征在于，于步骤b之后，还包含利用该单片微机提供一计数单元，该计数单元判断该反射信号的工作周期是否于该发射单元所发射的该信号相同。

15.根据权利要求14所述的可定距测量的非接触式温度感测方法，其特征在于，于步骤d之后，还包含一步骤e：

利用一温度感知单元撷取至少一温度值。

16.根据权利要求15所述的可定距测量的非接触式温度感测方法，其特征在于，于步骤e之后，还包含一步骤f：

该单片微机判断该些温度信号是否落于一预设温度范围内。

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