CN108693567A - 一种防晒霜涂抹检测仪及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种防晒霜涂抹检测仪及其检测方法，检测仪包括一组紫外线发射接收传感器、一组红外线发射接收传感器、信号调理电路、信号采集电路、微处理器、距离警告器、防晒霜涂抹警告器以及电源；检测时，微处理器控制紫外线和红外线发射接收传感器工作，在未涂抹防晒霜和涂抹了防晒霜两种状态下，微处理器根据紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器的数据计算两种状态下紫外线辐照度值与红外光线辐照度值，得到两组辐照度值的比值，通过交替发射、接收红外线和紫外线反射信号的自学习功能和检测功能测量相对值的方法检测出被测人体表面有无涂抹防晒霜。本发明结构简单、准确性高，使用方便，反应灵敏，适于广泛应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种紫外线检测，特别是一种防晒霜对紫外线反射的检测，用于检测被检测点是否涂抹了防晒霜，为一种防晒霜涂抹检测仪及其检测方法。
背景技术
紫外线波长为10-400nm；根据不同的波长，又分为的把他们分为UVA、UVB、UVC。UVA波长为320至400nm，又称为长波黑斑效应紫外线。它有很强的穿透力，可以穿透大部分的玻璃以及塑料。日光中含有的长波紫外线有超过98％能穿透臭氧层和云层达到地球表面，UVA能直达皮肤的真皮层，破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维，将我们的皮肤晒黑。UVB波长为275至320nm，又称为中波红斑效应紫外线。中等穿透力，它的波长较短的部分会被透明玻璃吸收，日光中含有的中波紫外线大部分被臭氧层所吸收，只有不足2％能到达地球表面，在夏天和午后会特别强烈。UVB紫外线对人体具有红斑作用，能促进体内矿物质代谢和维生素D的形成，但长时间或过量照射会令皮肤晒黑或生成红斑，并引起红肿脱皮,过敏及慢性病。
人们通过使用防晒霜涂抹在皮肤上来防止太阳紫外线的灼伤，但有时会遗漏或遗忘，当涂抹防晒霜时如何检测裸露在太阳紫外线下的皮肤是否涂抹上了防晒霜，是否涂抹均匀，只靠人们的眼力是无法检查的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何检测用户需涂抹防晒霜部位是否涂抹了防晒霜，以便保护用户避免太阳紫外线的灼伤。
本发明的技术方案为：一种防晒霜涂抹检测仪，包括一组紫外线发射接收传感器、一组红外线发射接收传感器、信号调理电路、信号采集电路、微处理器、防晒霜涂抹警告器以及电源；紫外线发射接收传感器为一对紫外发光二极管；红外线发射接收传感器为一对红外发光二极管；紫外线发射接收传感器接收管的信号输出端与信号调理电路的信号输入端相连，发射管与微处理器的I/O端口相连；红外线发射接收传感器接收管的信号输出端与信号调理电路的信号输入端相连，发射管与微处理器的I/O端口相连；信号调理电路的信号输出端与信号采集电路的采集输入端相连；信号采集电路的采集输出端与微处理器的I/O端口相连；微处理器的I/O端口与防晒霜涂抹警告器相连；电源给整个电路提供电能，其中微处理器向紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器发出工作信号，控制紫外线发射管和红外发射管交替工作，微处理器还用于存储和计算信号采集电路传输的数据，在未涂抹防晒霜和涂抹了防晒霜两种状态下，微处理器根据紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器的数据计算两种状态下紫外线辐照度值与红外光线辐照度值，得到两组辐照度值的比值，根据涂抹防晒霜前后的比值差异，判断防晒霜是否涂抹，如未涂抹则触发防晒霜涂抹警告器发出告警。
进一步的，检测仪还设有距离告警器，微处理器的I/O端口与距离警告器相连，微处理器用于根据红外线发射接收传感器的数据计算红外光线辐照度值，并将计算的红外光线辐照度值与设定的阈值比较，判断检测仪与检测表明的距离是否过远，如过远则触发距离警告器发出告警。
进一步的，检测仪包括手持部壳体和检测部壳体，紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器设置在检测部壳体一个端面，信号调理电路、信号采集电路、微处理器、距离警告器、防晒霜涂抹警告器以及电源设置在手持部壳体或检测部壳体内部，距离警告器、防晒霜涂抹警告器为声音报警器。
作为优选方式，检测部壳体为长条状，设置在手持部壳体上方，检测部壳体一端面设置紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器，相对应的另一端面设置有显示屏、距离警告器和防晒霜涂抹警告器，显示屏用于显示微处理器输出的数据，距离警告器和防晒霜涂抹警告器为灯光报警器或声光报警器。
作为优选方式，所述信号调理电路为运算放大器电路，信号采集电路为AD转换电路，紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器各自通过一路信号调理电路及信号采集电路连接至微处理器。
上述防晒霜涂抹检测仪的检测方法为：检测仪的检测包括自学习状态和检测状态，
自学习状态下，人体表面未涂抹过防晒霜，防晒霜涂抹检测仪距被测人体表面在有效距离内划动，在微处理器控制下，红外光线和紫外光线脉冲式交替发射和接收，微处理器计算出未涂抹防晒霜被测人体表面反射的紫外线辐照度值与红外光线辐照度值的比值并记录下来，且算出平均值，只要在有效距离内划动，其均值为一常量，所述有效距离由微处理器根据设定的红外光线辐照度值阈值和实际红外光线辐照度值阈值判定，当防晒霜涂抹检测仪距被测人体表面划动超出有效距离，距离警告器发出告警，微处理器剔除超出有效距离时得到的紫外线辐照度值与红外光线辐照度值的比值数据，不计入均值；
检测状态下，即认为人体表面涂抹过防晒霜后，防晒霜涂抹检测仪距被测人体表面在有效距离内划动，在微处理器控制下，红外光线和紫外光线脉冲式交替发射和接收，微处理器实时计算紫外线辐照度值与红外线辐照度值的比值，对自学习状态下得到的均值通过上下浮动设定的范围得到均值区间，若实时得到的比值不在均值区间内，判断被测人体表面已涂抹防晒霜；若比值处于均值区间内，则判断此时被测的人体表面部分未涂抹防晒霜，微处理器控制防晒霜涂抹警告器发出告警；其中当微处理器判定防晒霜涂抹检测仪超出有效距离，距离警告器发出告警，微处理器剔除超出有效距离的紫外线辐照度值与红外光线辐照度值的比值数据，不再触发防晒霜涂抹警告器。
要检测被检测点是否涂抹了防晒霜通过一般的相机检测存在诸多困难：室内没有UVB激励源；UVB在空气中衰减较大；人种不同肤色、部位、粗超度等对紫外光线反射率不一样；一般相机镜片对蓝光以上光谱具有滤除作用等。要通过直接测量紫外光线的反射值是比较困难的。本发明防晒霜涂抹检测仪自带紫外光线激励源，交替发射、接收红外线和紫外线反射信号，计算紫外线辐照度值与红外线辐照度值的比值，比对自学习状态和检测状态的数值，采用相对测量的方法很好的解决了直接测量带来的定标困难等繁琐问题，不再受到不同人皮肤状态不同的影响，通过自学习功能实现个性化适用，本发明结构简单、准确性高，反应灵敏，适于广泛应用。
附图说明
图1为本发明的电路结构示意图。
图2为本发明的外型结构实施例示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来说明本发明的实施。
如图1所示，本发明防晒霜涂抹检测仪包括一组紫外线发射接收传感器、一组红外线发射接收传感器、信号调理电路、信号采集电路、微处理器、距离警告器、防晒霜涂抹警告器以及电源。
紫外线发射接收传感器为一对发光波长为365nm紫外发光二极管；红外发射接收传感器为一对红外光线发光二极管；紫外线发射接收传感器接收管的信号输出端与信号调理电路的信号输入端相连，发射管与微处理器的I/O端口相连；红外发射接收传感器接收管的信号输出端与信号调理电路的信号输入端相连，发射管与微处理器的I/O端口相连；信号调理电路的信号输出端与信号采集电路的采集输入端相连；信号采集电路的采集输出端与微处理器的I/O端口相连；微处理器的I/O端口与距离警告器和防晒霜涂抹警告器相连；电源给整个电路提供电能。针对紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器，可增加一个绿色发光二极管作为防晒霜涂抹检测仪工作时的指示，如图2(b)中的测试状态显示，用于显示传感器是否工作。
紫外线发射接收传感器发射管为紫外发光二极管，发射管受控于微处理器；接收管也为同波长的紫外发光二极管，发射管发射的光线经过被测物反射回来的365nm波长的紫外光进入接收紫外发光二极管的PN结，从而输出相应大小的电流值便于后续电路采集应用。红外发射接收传感器发射管为一对红外发光二极管，一只发射，另一只接收，发射管受控于微处理器；接收管也为红外发光二极管，发射管发射的光线被经过测物反射回来的红外光线进入接收红外发光二极管的PN结，从而输出相应大小的电流值便于后续电路采集应用。
信号调理电路为运算放大器电路。采用运算放大器电路能够实现微弱信号的放大处理，增强数据采集的可靠性。信号采集电路为AD转换电路。紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器各自通过一路信号调理电路及信号采集电路连接至微处理器。
微处理器采用设有A/D转换单元的单片机C8051F410；运算放大器电路由运算放大芯片OPA330及外围电路构成；电源给整个电路提供电能。以C8051F410单片机为核心控制部件；利用红外发射接收传感器接收管接收到被测人体表面反射的红外线辐照度值；利用紫外线发射接收传感器接收管接收到被测人体表面反射的紫外线辐照度值；通过自学习状态和检测状态检测出被测人体表面有无涂抹防晒霜。检测仪上设置一个功能按键，来切换设置防晒霜涂抹检测仪于自学习状态或检测状态。
本发明的防晒霜涂抹检测仪的检测方法为：
当防晒霜涂抹检测仪工作在自学习功能状态下，此时人体表面未涂抹过防晒霜，防晒霜涂抹检测仪距被测人体表面在有效距离内划动，红外光发射接收传感器接收管首先接收到被测人体表面反射的红外光线辐照度值初始值E1i0，红外发射接收传感器发射管为红外发光二极管，发射管受控于微处理器，先发射一定功率的脉冲红外光线，红外光发射接收传感器接收管接收到被测人体表面反射的红外光线辐照度值测量值E1i1，红外光线辐照度值测量值E1i1减去红外光线辐照度值初始值E1i0即为红外光线辐照度值测量值净值E1i2，E1i2＝E1i1-E1i0；同样紫外线发射接收传感器接收管首先接收到被测人体表面反射的紫外线辐照度值初始值E1u0，再通过紫外线发射接收传感器发射管发射一定功率的脉冲紫外光线，紫外线发射接收传感器接接收管收到被测人体表面反射的紫外线辐照度值测量值E1u1；紫外光线辐照度值测量值E1u1减去紫外光线辐照度值初始值E1u0即为紫外光线辐照度值测量值净值E1u2，E1u2＝E1u1-E1u0；微处理器计算出未涂抹防晒霜被测人体表面反射的紫外线辐照度值净值E1u2与红外光线辐照度值净值E1i2的比值En，En＝E1u2/E1i2。
在防晒霜涂抹检测仪距被测人体表面划动的过程中，脉冲红外光线和脉冲紫外光线交替发射和接收，微处理器计算出未涂抹防晒霜时被测人体表面反射的紫外线辐照度值净值E1u2与红外光线辐照度值净值E1i2的比值En，并记录下来，且算出平均值 n为测量的采样点数。当防晒霜涂抹检测仪距被测人体表面在有效距离内划动，紫外线辐照度值净值与红外光线辐照度值净值的比值接近，其均值约为一常量，本发明将其视为一常量K，所述有效距离通过红外光线辐照度值判断，当微处理器读到红外线辐照度值的净值小于设定阈值，判定防晒霜涂抹检测仪距被测人体表面过远，超出有效距离，距离警告器就发出告警，提醒使用者将防晒霜涂抹检测仪回到有效距离内划动，并剔除超出有效距离的紫外线辐照度值净值与红外光线辐照度值净值的比值数据，且不计入均值。
将防晒霜涂抹检测仪工作在检测状态，防晒霜涂抹检测仪距被测人体表面在有效距离内划动，红外光发射接收传感器接收管首先接收到被测人体表面反射的红外光线辐照度值初始值E2i0，红外线发射接收传感器的发射管再发射一定功率的脉冲红外光线，红外线发射接收传感器接收管接收到涂抹了防晒霜的被测人体表面反射的红外光线辐照度值测量值E2i1，用红外光线辐照度值测量值E2i1减去红外光线辐照度值初始值E2i0即为红外光线辐照度值净值E2i2，E2i2＝E2i1-E2i0；同样紫外线发射接收传感器接收管首先接收到被测人体表面反射的紫外线辐照度值初始值E2u0，再通过紫外线发射接收传感器发射管发射一定功率的脉冲紫外光线，紫外线发射接收传感器接收管接收到涂抹了防晒霜的被测人体表面反射的紫外线辐照度值测量值E2u1，用紫外光线辐照度值测量值E2u1减去紫外光线辐照度值初始值E2u0即为红外光线辐照度值净值E2u2，E2u2＝E2u1-E2u0；脉冲红外光线和脉冲紫外光线交替发射和接收，微处理器计算出涂抹防晒霜被测人体表面反射的紫外线辐照度值净值E2u2与红外光线辐照度值净值E2i2的比值E2u2/E2i2，对自学习状态下得到的均值K通过上下浮动设定的范围得到均值区间，若实时得到的比值不在均值区间内，判断被测人体表面已涂抹防晒霜；若比值处于均值区间内，则判断此时被测的人体表面部分未涂抹防晒霜，微处理器控制防晒霜涂抹警告器发出告警。当微处理器判断防晒霜涂抹检测仪距被测人体表面超出有效距离，距离警告器发出告警，提醒使用者将防晒霜涂抹检测仪回到有效距离内划动，并剔除超出有效距离的紫外线辐照度值净值与红外光线辐照度值净值的比值数据，此时防晒霜涂抹警告器不发出告警。
如图2所示，本发明检测仪的机械部分结构优选为：包括手持部壳体和检测部壳体，紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器设置在检测部壳体一个端面，信号调理电路、信号采集电路、微处理器、距离警告器、防晒霜涂抹警告器以及电源设置在手持部壳体或检测部壳体内部，距离警告器、防晒霜涂抹警告器为声音报警器，检测仪上还设有检测状态切换键，用于控制微处理器工作在自学习状态或检测状态。作为一个优选实施例，检测部壳体为长条状，设置在手持部壳体上方，手持部设计为便于抓持的棒状，检测部壳体一端面设置紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器，相对应的另一端面设置有显示屏、测试状态显示灯、工作状态显示灯、距离警告器和防晒霜涂抹警告器，显示屏用于显示微处理器输出的数据，测试状态显示灯用于显示紫外及红外传感器的测试状态，工作状态显示灯用于显示当前是工作为自学习状态还是检测状态，距离警告器和防晒霜涂抹警告器为灯光报警器或声光报警器，在图中表示为距离示警灯、防晒霜涂抹警示灯。
Claims (6)
1.一种防晒霜涂抹检测仪，其特征是包括一组紫外线发射接收传感器、一组红外线发射接收传感器、信号调理电路、信号采集电路、微处理器、防晒霜涂抹警告器以及电源；紫外线发射接收传感器为一对紫外发光二极管；红外线发射接收传感器为一对红外发光二极管；紫外线发射接收传感器接收管的信号输出端与信号调理电路的信号输入端相连，发射管与微处理器的I/O端口相连；红外线发射接收传感器接收管的信号输出端与信号调理电路的信号输入端相连，发射管与微处理器的I/O端口相连；信号调理电路的信号输出端与信号采集电路的采集输入端相连；信号采集电路的采集输出端与微处理器的I/O端口相连；微处理器的I/O端口与防晒霜涂抹警告器相连；电源给整个电路提供电能，其中微处理器向紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器发出工作信号，控制紫外线发射管和红外发射管交替工作，微处理器还用于存储和计算信号采集电路传输的数据，在未涂抹防晒霜和涂抹了防晒霜两种状态下，微处理器根据紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器的数据计算两种状态下紫外线辐照度值与红外光线辐照度值，得到两组辐照度值的比值，根据涂抹防晒霜前后的比值差异，判断防晒霜是否涂抹，如未涂抹则触发防晒霜涂抹警告器发出告警。
2.根据权利要求1所述的一种防晒霜涂抹检测仪，其特征是还设有距离告警器，微处理器的I/O端口与距离警告器相连，微处理器用于根据红外线发射接收传感器的数据计算红外光线辐照度值，并将计算的红外光线辐照度值与设定的阈值比较，判断检测仪与检测表明的距离是否过远，如过远则触发距离警告器发出告警。
3.根据权利要求1或2所述的一种防晒霜涂抹检测仪，其特征是检测仪包括手持部壳体和检测部壳体，紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器设置在检测部壳体一个端面，信号调理电路、信号采集电路、微处理器、距离警告器、防晒霜涂抹警告器以及电源设置在手持部壳体或检测部壳体内部，距离警告器、防晒霜涂抹警告器为声音报警器。
4.根据权利要求3所述的一种防晒霜涂抹检测仪，其特征是检测部壳体为长条状，设置在手持部壳体上方，检测部壳体一端面设置紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器，相对应的另一端面设置有显示屏、距离警告器和防晒霜涂抹警告器，显示屏用于显示微处理器输出的数据，距离警告器和防晒霜涂抹警告器为灯光报警器或声光报警器。
5.根据权利要求1或2所述的一种防晒霜涂抹检测仪，其特征是所述信号调理电路为运算放大器电路，信号采集电路为AD转换电路，紫外线发射接收传感器和红外线发射接收传感器各自通过一路信号调理电路及信号采集电路连接至微处理器。
6.权利要求1-5任一项所述的防晒霜涂抹检测仪的检测方法，其特征是检测仪的检测包括自学习状态和检测状态，
自学习状态下，人体表面未涂抹过防晒霜，防晒霜涂抹检测仪距被测人体表面在有效距离内划动，在微处理器控制下，红外光线和紫外光线脉冲式交替发射和接收，微处理器计算出未涂抹防晒霜被测人体表面反射的紫外线辐照度值与红外光线辐照度值的比值并记录下来，且算出平均值，只要在有效距离内划动，其均值为一常量，所述有效距离由微处理器根据设定的红外光线辐照度值阈值和实际红外光线辐照度值判定，当防晒霜涂抹检测仪距被测人体表面划动超出有效距离，距离警告器发出告警，微处理器剔除超出有效距离时得到的紫外线辐照度值与红外光线辐照度值的比值数据，不计入均值；
检测状态下，即人体表面涂抹过防晒霜后，防晒霜涂抹检测仪距被测人体表面在有效距离内划动，在微处理器控制下，红外光线和紫外光线脉冲式交替发射和接收，微处理器实时计算紫外线辐照度值与红外线辐照度值的比值，对自学习状态下得到的均值通过上下浮动设定的范围得到均值区间，若实时得到的比值不在均值区间内，判断被测人体表面已涂抹防晒霜；若比值处于均值区间内，则判断此时被测的人体表面部分未涂抹防晒霜，微处理器控制防晒霜涂抹警告器发出告警；其中当微处理器判定防晒霜涂抹检测仪超出有效距离，距离警告器发出告警，微处理器剔除超出有效距离的紫外线辐照度值与红外光线辐照度值的比值数据，不再触发防晒霜涂抹警告器。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN109900213A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-06-18 | 上海智觅智能科技有限公司 | 一种检测防晒霜厚度的传感器电路 |
| CN115128075A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-09-30 | 广州莱德璞检测技术有限公司 | 一种便携式检测防晒效果的装置 |
| CN118518996A (zh) * | 2024-06-13 | 2024-08-20 | 国网青海省电力公司电力科学研究院 | 输电线路复合绝缘子劣化特性评估方法及系统 |
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2018
- 2018-07-02 CN CN201810709420.5A patent/CN108693567A/zh not_active Withdrawn
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