CN111307293A - 一种红外人体测温系统及其测温方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种红外人体测温系统及其测温方法，该方法包括：在黑体和红外测温仪中分别增加通讯模块；黑体通过内部设置的辐射面温度传感器实时测得黑体辐射面温度，红外测温仪通过通讯模块实时获取辐射面温度传感器测得的黑体辐射面温度，并将测得的黑体辐射面温度作为基准计算人体温度。本申请让黑体和红外测温仪通过某种通信机制联系起来，红外测温仪可以实时获取黑体辐射面温度，利用实时的黑体辐射面温度能够弥补黑体辐射面因为温度控制器的控温精度导致的温度变化，进而提高红外人体测温系统的测温精度和稳定性。

Description

一种红外人体测温系统及其测温方法

技术领域

本发明涉及测温技术领域，特别是涉及一种红外人体测温系统及其测温方法。

背景技术

目前，红外人体测温系统一般有两种：第一种是无黑体的红外人体测温系统，这种系统的主要问题点为红外测温稳定性不好，会随着时间发生漂移，误差较大；第二种是带黑体的红外人体测温系统，黑体的作用主要是为红外测温提供一个温度基准，红外测温仪可以根据黑体实时校正，这样让红外测温系统随时间温度漂移变小。

现有的带黑体的红外人体测温系统一般由红外测温仪、黑体组成，工作时黑体一般设定在37℃左右，放置在红外测温仪视野内，红外测温仪通过比对感测到的黑体辐射量和人体辐射量的差，来确定二者之间的温度差，黑体辐射面温度人为的提前设置在红外测温仪里，根据黑体辐射面温度和人体与黑体温度差便可计算出人体温度。实际计算过程如下：假设黑体辐射面温度为37℃，测温仪的响应为S(w/k)，测得人体辐射强度为P_H(w)，测得黑体的辐射强度为P_B(w),那么实测温度为T＝37℃+(P_H-P_B)/S。这种方法要准确的前提是温度基准一定要准确，即黑体辐射面温度(37℃)要准确。也就是说，带黑体的红外人体测温系统中测温的准确性及稳定性都是以黑体辐射面温度的稳定准确为基础的，但是黑体辐射面温度不是完全理想的，会有自己的精度及稳定性的问题。

黑体对红外人体测温仪精度的影响主要有三个方面：第一个是黑体辐射面温度与实际设定值有误差，误差范围由黑体内部采用的温度控制器决定，一般测温系统中的精度为±0.1℃，而对人体测温精度一般要求为±0.3℃，那么黑体的误差对整个系统的测量误差影响占了至少1/3；第二个是黑体辐射面温度的稳定性问题，黑体辐射面温度随着时间会有一定的飘移，这种温度漂移主要是由黑体工作过程中内部环境温度发生变化导致的电子元器件特性变化引起的，电子元气件特性漂移会导致辐射面温度传感器特性的漂移，进而导致黑体辐射面温度有一定的漂移。这部分影响对于红外测温仪来说是很难克服的；第三个是实际应用中会发现，黑体辐射面温度会受实际环境的影响，特别是室外场景下如果有较大的风，对黑体辐射面温度稳定性影响较大，风吹过时温度会变化较大，超过±0.1℃，这种情况下对红外测温仪的实时精度影响更大。

因此，如何改善现有的带黑体的红外人体测温系统的测温精度和稳定性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种红外人体测温系统及其测温方法，可以弥补黑体辐射面进度带来的测温误差，提高红外人体测温系统的测温精度。其具体方案如下：

一种红外人体测温系统的测温方法，包括：

在黑体和红外测温仪中分别增加通讯模块；

所述黑体通过内部设置的辐射面温度传感器实时测得黑体辐射面温度；

所述红外测温仪通过所述通讯模块实时获取所述辐射面温度传感器测得的黑体辐射面温度，并将测得的黑体辐射面温度作为基准计算人体温度。

优选地，在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统的测温方法中，通过下述公式计算所述人体温度：

T＝T_B+(P_H-P_B)/S

其中，T为所述人体温度，T_B为测得的黑体辐射面温度，P_H为人体辐射强度，P_B为黑体辐射强度，S为所述红外测温仪的响应。

优选地，在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统的测温方法中，还包括：

所述黑体通过内部设置的环境温度传感器实时测得黑体内部环境温度；

所述红外测温仪通过所述通讯模块实时获取所述环境温度传感器测得的黑体内部环境温度，根据测得的黑体内部环境温度获得黑体辐射面温度补偿值，并将获得的所述黑体辐射面温度补偿值对计算出的所述人体温度进行修正。

优选地，在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统的测温方法中，通过下述公式对计算出的所述人体温度进行修正：

T＝T_B+(P_H-P_B)/S+t

其中，T为所述人体温度，T_B为测得的黑体辐射面温度，P_H为人体辐射强度，P_B为黑体辐射强度，S为所述红外测温仪的响应，t为所述黑体辐射面温度补偿值。

优选地，在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统的测温方法中，通过下述公式计算所述黑体辐射面温度补偿值：

t＝k|Ta-25|

其中，t为所述黑体辐射面温度补偿值，Ta为测得的黑体内部环境温度，k为温度漂移随环境温度变化的比例因子。

优选地，在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统的测温方法中，所述通讯模块为无线通讯模块或蓝牙通讯模块。

本发明实施例还提供了一种红外人体测温系统，包括：具有通讯模块的黑体，具有通讯模块的红外测温仪；所述黑体内部设置有辐射面温度传感器；

所述黑体，用于通过所述辐射面温度传感器实时测得黑体辐射面温度；

所述红外测温仪，用于通过所述通讯模块实时获取所述辐射面温度传感器测得的黑体辐射面温度，并将测得的黑体辐射面温度作为基准计算人体温度。

优选地，在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统中，所述黑体内部还设置有环境温度传感器；

所述黑体，还用于通过内部设置的环境温度传感器实时测得黑体内部环境温度；

所述红外测温仪，还用于通过所述通讯模块实时获取所述环境温度传感器测得的黑体内部环境温度，根据测得的黑体内部环境温度获得黑体辐射面温度补偿值，并将获得的所述黑体辐射面温度补偿值对计算出的所述人体温度进行修正。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种红外人体测温系统及其测温方法，该方法包括：在黑体和红外测温仪中分别增加通讯模块；黑体通过内部设置的辐射面温度传感器实时测得黑体辐射面温度；红外测温仪通过通讯模块实时获取辐射面温度传感器测得的黑体辐射面温度，并将测得的黑体辐射面温度作为基准计算人体温度。

本发明让黑体和红外测温仪通过某种通信机制联系起来，红外测温仪可以实时获取黑体辐射面温度，利用实时的黑体辐射面温度能够弥补黑体辐射面因为温度控制器的控温精度导致的温度变化，进而提高红外人体测温系统的测温精度和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的红外人体测温系统的测温方法的流程图之一；

图2为本发明实施例提供的具有通讯模块的热像仪和黑体的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的红外人体测温系统的测温方法的流程图之二；

图4为本发明实施例提供的黑体的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种红外人体测温系统的测温方法，如图1所示，包括以下步骤：

S101、在黑体和红外测温仪中分别增加通讯模块；

S102、黑体通过内部设置的辐射面温度传感器实时测得黑体辐射面温度；

S103、红外测温仪通过通讯模块实时获取辐射面温度传感器测得的黑体辐射面温度，并将测得的黑体辐射面温度作为基准计算人体温度。

在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统的测温方法中，首先在黑体和红外测温仪中分别增加通讯模块；然后黑体可以通过内部设置的辐射面温度传感器实时测得黑体辐射面温度，并通过通讯模块发送至红外测温仪；之后红外测温仪可以通过通讯模块实时获取辐射面温度传感器测得的黑体辐射面温度，并将测得的黑体辐射面温度作为基准计算人体温度。这样在黑体和红外测温仪中增加一种通信机制，通过这种通信机制红外测温仪可以实时获取黑体辐射面温度，利用实时的黑体辐射面温度能够弥补黑体辐射面精度带来的测温误差，进而提高红外人体测温系统的测温精度和稳定性。

在实际应用中，如图2所示，通讯模块可以为无线通讯模块(WIFI)，当然通讯模块也可以是蓝牙通讯模块或其他通讯模块，在此不做赘述。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统的测温方法中，可以通过下述公式计算人体温度：

T＝T_B+(P_H-P_B)/S

其中，T为人体温度，T_B为测得的黑体辐射面温度，P_H为人体辐射强度，P_B为黑体辐射强度，S为红外测温仪的响应。

需要说明的是，通常黑体辐射面温度的控制精度为±0.1℃，是由于温度控制器的控制精度导致，与黑体辐射面内温度传感器的测温精度无关，而黑体辐射面内部温度传感器的测温精度优于±0.1℃，可以达到±0.01℃。黑体和红外测温仪建立通信机制后，测温仪可以根据黑体辐射面内部温度传感器的实时温度来作为基准计算人体温度。理论上可以把温度控制器的控制精度消除掉。本发明计算出的人体温度的精度可以达到±0.1℃。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统的测温方法中，如图3所示，还可以包括以下步骤：

S104、黑体通过内部设置的环境温度传感器实时测得黑体内部环境温度；

S105、红外测温仪通过通讯模块实时获取环境温度传感器测得的黑体内部环境温度，根据测得的黑体内部环境温度获得黑体辐射面温度补偿值，并将获得的黑体辐射面温度补偿值对计算出的人体温度进行修正。

具体地，通过黑体和红外测温仪之间建立的通信机制，红外测温仪还可以实时获取黑体内部环境温度，利用黑体内部环境温度，可以补偿黑体内部环境温度变化导致的温度漂移误差。

图4示出了黑体内部设置的辐射面温度传感器和环境温度传感器，黑体内部的其他部件可以根据实际情况而定，在此不做限定。

需要说明的是，黑体的温度漂移主要与黑体工作时内部环境温度有关系，内部环境温度不同时内部电子元器件随温度漂移特性不同，虽然漂移很少，但是多个元器件的误差会累计。基于这个原因，在本发明中，在黑体制作阶段加入黑体温度漂移的标定机制，标定出黑体内部温度与黑体辐射面温度误差的关系曲线，在测温仪中加入黑体辐射面温度漂移和黑体内部温度的关系补偿，即可减少该误差。系统工作时只要能够实时获得黑体内部的环境温度，然后根据该温度换算出黑体辐射面温度补偿值，将该误差补偿到测量结果中，即可减少黑体温度漂移的影响。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统的测温方法中，可以通过下述公式对计算出的人体温度进行修正：

T＝T_B+(P_H-P_B)/S+t

其中，T为人体温度，T_B为测得的黑体辐射面温度，P_H为人体辐射强度，P_B为黑体辐射强度，S为红外测温仪的响应，t为黑体辐射面温度补偿值。

具体地，黑体通过内部设置的辐射面温度传感器实时测得黑体辐射面温度，通过环境温度传感器获取黑体工作时的内部环境温度；红外测温仪通过通讯模块实时获取辐射面温度传感器测得的黑体辐射面温度和环境温度传感器测得的黑体内部环境温度，根据黑体内部环境温度计算黑体辐射面温度补偿值，将黑体辐射面温度补偿值与测得的黑体辐射面温度相加，二者之和作为基准计算人体温度。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统的测温方法中，可以通过下述公式计算黑体辐射面温度补偿值：

t＝k|Ta-25|

其中，t为黑体辐射面温度补偿值，Ta为测得的黑体内部环境温度，k为温度漂移随环境温度变化的比例因子。

具体地，t可以按照如下方式获取：

黑体内部环境温度为25℃条件下，设定黑体辐射面温度为37℃，实测黑体辐射面温度为T₂₅，然后分别改变黑体内部环境温度为-10℃和35℃，实测出黑体辐射面温度分别为T_-10和T₃₅，通过k1＝[(T₃₅-37)-(T₂₅-37)]/10和k2＝[(T_-10-37)-(T₂₅-37)]/35获得温度漂移随环境温度变化的比例因子，在程序中保存这两个比例系数。在实际测量时，红外测温仪需要根据获取的黑体内部环境温度计算出黑体辐射面温度补偿值(需要补偿的温度)t。

当黑体内部环境温度Ta高于25℃时，黑体辐射面温度补偿值t＝k1

(Ta-25)；当黑体内部环境温度Ta低于25℃时，黑体辐射面温度补偿值t＝k2(25-Ta)。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种红外人体测温系统，由于该系统解决问题的原理与前述一种红外人体测温系统的测温方法相似，因此该系统的实施可以参见红外人体测温系统的测温方法的实施，重复之处不再赘述。

在具体实施时，本发明实施例提供的红外人体测温系统，具体包括：具有通讯模块的黑体，具有通讯模块的红外测温仪；黑体内部设置有辐射面温度传感器；

黑体，用于通过辐射面温度传感器实时测得黑体辐射面温度；

红外测温仪，用于通过通讯模块实时获取辐射面温度传感器测得的黑体辐射面温度，并将测得的黑体辐射面温度作为基准计算人体温度。

在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统中，让黑体和红外测温仪通过某种通信机制联系起来，红外测温仪可以实时获取黑体辐射面温度，利用实时的黑体辐射面温度能够弥补黑体辐射面因为温度控制器的控温精度导致的温度变化，进而提高红外人体测温系统的测温精度和稳定性。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述红外人体测温系统中，黑体内部还可以设置有环境温度传感器；

黑体，还可以用于通过内部设置的环境温度传感器实时测得黑体内部环境温度；

红外测温仪，还可以用于通过通讯模块实时获取环境温度传感器测得的黑体内部环境温度，根据测得的黑体内部环境温度获得黑体辐射面温度补偿值，并将获得的黑体辐射面温度补偿值对计算出的人体温度进行修正。

这样利用实时获取的黑体内部环境温度，可以补偿黑体内部环境温度变化导致的黑体辐射面温度漂移误差。

关于上述各个部件更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。

综上，本发明实施例提供的一种红外人体测温系统及其测温方法，该方法包括：在黑体和红外测温仪中分别增加通讯模块；黑体通过内部设置的辐射面温度传感器实时测得黑体辐射面温度；红外测温仪通过通讯模块实时获取辐射面温度传感器测得的黑体辐射面温度，并将测得的黑体辐射面温度作为基准计算人体温度。本发明让黑体和红外测温仪通过某种通信机制联系起来，红外测温仪可以实时获取黑体辐射面温度，利用实时的黑体辐射面温度能够弥补黑体辐射面因为温度控制器的控温精度导致的温度变化，进而提高红外人体测温系统的测温精度和稳定性。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的红外人体测温系统及其测温方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种红外人体测温系统的测温方法，其特征在于，包括：

在黑体和红外测温仪中分别增加通讯模块；

所述黑体通过内部设置的辐射面温度传感器实时测得黑体辐射面温度；

所述红外测温仪通过所述通讯模块实时获取所述辐射面温度传感器测得的黑体辐射面温度，并将测得的黑体辐射面温度作为基准计算人体温度。

2.根据权利要求1所述的红外人体测温系统的测温方法，其特征在于，通过下述公式计算所述人体温度：

T＝T_B+(P_H-P_B)/S

其中，T为所述人体温度，T_B为测得的黑体辐射面温度，P_H为人体辐射强度，P_B为黑体辐射强度，S为所述红外测温仪的响应。

3.根据权利要求2所述的红外人体测温系统的测温方法，其特征在于，还包括：

所述黑体通过内部设置的环境温度传感器实时测得黑体内部环境温度；

所述红外测温仪通过所述通讯模块实时获取所述环境温度传感器测得的黑体内部环境温度，根据测得的黑体内部环境温度获得黑体辐射面温度补偿值，并将获得的所述黑体辐射面温度补偿值对计算出的所述人体温度进行修正。

4.根据权利要求3所述的红外人体测温系统的测温方法，其特征在于，通过下述公式对计算出的所述人体温度进行修正：

T＝T_B+(P_H-P_B)/S+t

其中，T为所述人体温度，T_B为测得的黑体辐射面温度，P_H为人体辐射强度，P_B为黑体辐射强度，S为所述红外测温仪的响应，t为所述黑体辐射面温度补偿值。

5.根据权利要求4所述的红外人体测温系统的测温方法，其特征在于，通过下述公式计算所述黑体辐射面温度补偿值：

t＝k|Ta-25|

其中，t为所述黑体辐射面温度补偿值，Ta为测得的黑体内部环境温度，k为温度漂移随环境温度变化的比例因子。

6.根据权利要求1所述的红外人体测温系统的测温方法，其特征在于，所述通讯模块为无线通讯模块或蓝牙通讯模块。

7.一种红外人体测温系统，其特征在于，包括：具有通讯模块的黑体，具有通讯模块的红外测温仪；所述黑体内部设置有辐射面温度传感器；

所述黑体，用于通过所述辐射面温度传感器实时测得黑体辐射面温度；

所述红外测温仪，用于通过所述通讯模块实时获取所述辐射面温度传感器测得的黑体辐射面温度，并将测得的黑体辐射面温度作为基准计算人体温度。

8.根据权利要求7所述的红外人体测温系统，其特征在于，所述黑体内部还设置有环境温度传感器；

所述黑体，还用于通过内部设置的环境温度传感器实时测得黑体内部环境温度；

所述红外测温仪，还用于通过所述通讯模块实时获取所述环境温度传感器测得的黑体内部环境温度，根据测得的黑体内部环境温度获得黑体辐射面温度补偿值，并将获得的所述黑体辐射面温度补偿值对计算出的所述人体温度进行修正。

Images