CN111623903B - 一种基于时域oct测距的非接触式电子体温计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于时域OCT测距的非接触式电子体温计，提出的一种基于时域OCT测距的非接触式电子体温计，使体温测量时设备处于一个合适位置和距离，以提高非接触式电子测温设备的测温精度；包括壳体和设置于壳体内的电源、温度传感器、OCT测距模块、集成电路模块、显示屏、蜂鸣器、指示与报警模块；所述电源与所述集成电路模块连接，所述集成电路模块包括控制芯片、温度信号转换单元、距离信号转换单元、显示驱动单元、音频处理单元。在整个体温测量系统中加入基于时域OCT技术的测距功能，所得的距离参数能够提醒使用者将设备放于一个合适位置对被测者进行温度测量，距离参数也可用于对设备进行校正以获得更高的读数精度。

Description

一种基于时域OCT测距的非接触式电子体温计

技术领域

本发明涉及温度检测领域技术，具体涉及一种基于时域OCT测距的非接触式电子体温计。

背景技术

体温计也叫医用温度计，用于测量人体体温，向医生提供人体温度信息。最早出现的是接触式的玻璃水银体温计，这也是最常见的体温计，能够测量人体不同位置体温并根据正常人体不同位置温度值进行人体发热与否的判断，这种体温计的特点在于其离开人体后，水银不会退回至水银泡内，能够保持体温读数，因此这也是最准确的体温计，但读数有所误差且材质易碎。

后来出现了电子体温计，能够将温度参数转换为其他介质的物理参数，如电阻值、电压值、电流等，这些物理参数与温度之间存在确定关系，通过探测与处理得到物理参数，将体温以数字方式显示出来以供参考。电子体温计的好处是可以非接触测温，而且能够得到清晰的体温读数，相比于水银体温计，读数会更直观且携带方便。电子体温计又包括耳温体温计和额温体温计，其中耳温体温计是通过测量耳朵鼓膜辐射温度，需要将探头对准内耳道，在实际使用中，会有明显不方便或不舒适；额温体温计是一种新型体温计，具有准确度高，读数和携带方便的优点。

除了以上体温计外，还有贴纸体温计，这种体温计能够反复使用，体积小并且携带方便，但精度较低；奶嘴体温计，主要用于在吸奶的婴儿测试体温；还有耳温枪和一次性体温计，耳温枪由于价格昂贵不适合于一般家庭，一次性体温计外形稍大，可正确测量口腔温度，一次性使用能够避免病人之间的疾病交叉感染，但成本相对较高。

但现有的上述体温计，如接触式体温计，包括水银体温计，实际操作中大概需要6至10分钟，比较花时间，不适合应对紧急情况；贴纸体温计精度较低，容易出现误判；非接触式的体温计，耳温枪实际使用中会给人不舒适的感觉；红外线体温计和额温枪等电子式体温计虽然读数清晰，但由于每次测量距离不能保证一致，实际使用只会给出适合测量的大概范围，而且电子元件本身又存在误差，因此读数存在一定误差，测量精度不容易保证。

OCT(光学相干层析成像)技术是一种利用弱相干光干涉的成像技术，检测生物组织不同深度层对弱相干光的背向散射或几次散射信号，通过扫描得到生物组织结构图像。OCT技术最初用于生物医学层析成像，随着OCT技术的发展，OCT技术正向其他领域推进，复合材料无损检测、厚度测量、高密度数据存储等。

因此，为解决现有非接触式体温计测量距离难以统一，测量精度不能有效保证的问题，本发明拟提供一种结合OCT测距的非接触式电子体温计。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于时域OCT测距的非接触式电子体温计，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本发明的技术方案提出的一种基于时域OCT测距的非接触式电子体温计，使体温测量时设备处于一个合适位置和距离，以提高非接触式电子测温设备的测温精度。

具体的，一种基于时域OCT测距的非接触式电子体温计包括以下步骤：

一种基于时域OCT测距的非接触式电子体温计，包括壳体和设置于壳体内的电源、温度传感器、OCT测距模块、集成电路模块、显示屏、蜂鸣器、指示与报警模块；所述电源与所述集成电路模块连接，所述集成电路模块包括控制芯片、温度信号转换单元、距离信号转换单元、显示驱动单元、音频处理单元，所述指示与报警模块、温度信号转换单元、距离信号转换单元、显示驱动单元、音频处理单元分别与所述控制芯片连接，且所述温度信号转换单元连接于所述温度传感器，所述距离信号转换单元连接于所述OCT测距模块，所述显示驱动单元连接于所述显示屏，所述音频处理单元连接于所述蜂鸣器。

参考臂的作用之一是补偿光程,使得样品臂与参考臂之间产生确定的光程差以获得较明显的干涉图样,参考臂的另一目的是调整光功率。

运用OCT测距模块，在参考臂补偿的光程在一定的情况下，利用两束光的干涉位置，可以得到设备与人体待测位置的距离；该距离参数用于提示设备与人体的测量距离，如果过大则蜂鸣器发出警报，从而实时提示使用者测距是否过大，从而可以灵活调节测距以确保在设定距离范围内测温，避免因测距过大导致测温不准，确保测温精准可靠；同时还可以用于设备校正，通过距离对温度进行补偿，获得更高精度的人体温度值。

进一步地，所述OCT测距模块包括光源、样品臂、参考臂、光纤耦合器及光电感应器，光线耦合器的一端分别与参考臂和样品臂连接，另一端分别与光源和光电感应器连接，即光线耦合器的一端与参考臂和样品臂连接，另一端与光源和光电感应器连接。采用光电传感器替换OCT系统中的相机(探测器)部分，由光电传感器获得光信号，经由基础电路模块处理后转换可以得到的数字信号；距离信号转换单元与光电感应器连接。

进一步地，所述温度信号转换单元包括前级信号处理单元一和A/D器件一，温度传感器通过前级信号处理单元一与A/D器件一连接。

进一步地，所述距离信号转换单元包括前级信号处理单元二和A/D器件二，光电感应器(或称为光电传感器)通过前级信号处理单元二与A/D器件二连接。进一步地，所述电源为3.3v或5v电源。

作为上述方案的进一步改进，所述集成电路模块还具有存储单元(NOR/NAND/DRAM/SRAM存储芯片)，所述存储单元连接于所述控制芯片；以便于对测量结果进行存储。

进一步地，所述集成电路模块还具有按键单元，所述按键单元连接于所述控制芯片，并与设于壳体上的按键连接，便于对设备进行启停操作和显示调节等功能选择操作。

进一步地，所述集成电路模块还具有复位单元，所述复位单元连接于所述控制芯片；以便于在设备死机时进行复位，从而提高系统的稳定性。

本发明的有益效果为：在整个体温测量系统中加入基于时域OCT技术的测距功能，所得的距离参数能够提醒使用者将设备放于一个合适位置对被测者进行温度测量，距离参数也可用于对设备进行校正以获得更高的读数精度。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：

图1为时域OCT结构示意图；

图2为时域OCT测距的电子体温计的整体信号流图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

本发明提供一种基于时域OCT测距的非接触式电子体温计的工作原理为：

一种基于时域OCT测距的非接触式电子体温计的时域OCT结构示意图如图1所示，其工作原理为光源SLED发出所需波长的光，经光纤进入光纤耦合器CP，光束被分为两束光，一束光经过光纤和准直器进入参照系统(参考臂)，另一束光照射在待测样品表面(样品臂)，两束光经过反射或反向散射后的光在光纤耦合器处重新整合为一束光并被探测器所探测，探测器将光信号转化为电信号后在PC端执行数字信号处理算法来获得样品深度扫描。运用OCT技术实现测距的核心在于参考臂光程和样品臂光程相等时两束光会产生干涉。测距原理为：在参考臂光程一定的情况下，利用两束光的干涉位置，可以得到样品臂与光电传感器的距离，同时得到设备与人体待测位置的距离；该距离参数除用于提示设备与人体的距离外，还会用于设备校正，通过距离对温度进行补偿，获得更高精度的人体温度值；

本方案中，所采用的电路模块包含MCU最小系统、按键、温度传感器、光电传感器、A/D转换器件、音频处理电路、外部存储单元(存储单元)、LCD显示模块、蜂鸣器、指示与报警模块以及电源；MCU主要对光电传感器和温度传感器先后得到的信号进行处理，整个设备会先测距，后测温。在使用基于时域OCT测距原理时，采用光电传感器替换OCT系统中的相机(探测器)部分，由光电传感器获得光信号，并由整个电子体温计系统的MCU处理由光信号经由光电传感器及A/D器件二(A/D 2)转换得到的数字信号，其时域OCT测距的电子体温计的整体信号流图如图2所示；

在MCU中设定好设备距离待测位置的距离参数，当体温计靠近人体待测位置(额头，腋下等)时，时域OCT系统会先进行距离测试，两束光干涉时会得到干涉条纹，经过光电传感器后会得到正弦电压信号，该信号由前级信号处理单元二(前级信号处理电路2)对电压信号进行预处理后传递给A/D器件二(A/D 2，A/D芯片)，并通过A/D器件二(A/D 2)转换成数字信号存储在存储单元中；通过MCU内部程序或算法对数据进行处理，当数据符合正弦信号时则表示设备距离人体待测位置合适，蜂鸣器会发出提示音；

当测距完成后，此时设备会自行进行温度测试。温度传感器得到温度信号后由前级信号处理单元一(前级信号处理电路1)对电压信号进行预处理后传递给A/D器件一(A/D1，A/D芯片)，由MCU对该数字信号进行处理。温度测试完成后蜂鸣器也会发成提示音，同时会将温度值显示在LCD显示模块中；

前级信号处理单元一和前级信号处理单元二均为前级处理电路(预处理电路)，前级处理电路是指在电压信号进行模数转换之前，对信号所进行的一系列预处理的电路,如温度、光电信号的读出、放大、消噪等。前级处理电路不仅影响温度传感器和光电传感器系统的动态范围，而且也极大地影响着系统功能的扩展，前级处理电路中各模块的电路至少包括增益放大器。

MCU程序所含的报警处理部分包含：1、距离错误报警，在距离长时间无法处于合适范围时，系统会发出蜂鸣声和闪烁指示；2、当测得人体处于正常和发烧等不同体温状态时，设备会通过不同的方式提示使用人体温度状况，例如蜂鸣器发出大小不一样的声音以及指示灯会通过闪烁的不同速度来表征；

系统还包含了死机复位电路用以提高系统的稳定性；按键电路对设备进行启停操作和显示调节等功能选择操作。

尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

Claims (5)

1.一种基于时域OCT测距的非接触式电子体温计，其特征在于，包括壳体和设置于壳体内的电源、温度传感器、OCT测距模块、集成电路模块、显示屏、蜂鸣器、指示与报警模块；

所述电源与所述集成电路模块连接，所述集成电路模块包括控制芯片、温度信号转换单元、距离信号转换单元、显示驱动单元、音频处理单元，所述指示与报警模块、温度信号转换单元、距离信号转换单元、显示驱动单元、音频处理单元分别与所述控制芯片连接，且所述温度信号转换单元连接于所述温度传感器，所述距离信号转换单元连接于所述OCT测距模块，所述显示驱动单元连接于所述显示屏，所述音频处理单元连接于所述蜂鸣器；

所述OCT测距模块包括光源、样品臂、参考臂、光纤耦合器及光电感应器，光线耦合器的一端分别与参考臂和样品臂连接，另一端分别与光源和光电感应器连接；距离信号转换单元与光电感应器连接；

所述温度信号转换单元包括前级信号处理单元一和A/D器件一，温度传感器通过前级信号处理单元一与A/D器件一连接；

所述距离信号转换单元包括前级信号处理单元二和A/D器件二，光电感应器通过前级信号处理单元二与A/D器件二连接；

设定好设备距离待测位置的距离参数，当体温计靠近人体待测位置时，时域OCT系统会先进行距离测试，两束光干涉时会得到干涉条纹，经过光电传感器后会得到正弦电压信号，该信号由前级信号处理单元二对电压信号进行预处理后传递给A/D器件二，并通过A/D器件二转换成数字信号存储在存储单元中；当数据符合正弦信号时则表示设备距离人体待测位置合适，蜂鸣器会发出提示音。

2.根据权利要求1所述的基于时域OCT测距的非接触式电子体温计，其特征在于，所述电源为3.3v或5v电源。

3.根据权利要求1-2任一项所述的基于时域OCT测距的非接触式电子体温计，其特征在于，所述集成电路模块还具有存储单元，所述存储单元连接于所述控制芯片。

4.根据权利要求3所述的基于时域OCT测距的非接触式电子体温计，其特征在于，所述集成电路模块还具有按键单元，所述按键单元连接于所述控制芯片，并与设于壳体上的按键连接。

5.根据权利要求4所述的基于时域OCT测距的非接触式电子体温计，其特征在于，所述集成电路模块还具有复位单元，所述复位单元连接于所述控制芯片。

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