CN211401475U - 一种基于超声波的生物体表温度测量装置、系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于超声波的生物体表温度测量装置及系统，包括壳体，壳体包括手柄及固定于手柄上端的探测部；探测部的相对面分别为探测区域和功能区域；探测区域上固定有超声波发射单元、超声波接收单元、环境温度传感器；功能区域至少包括显示屏、电源开关；在壳体内部固定有电源、中心控制单元、时延计算模块；超声波发射单元、超声波接收单元、环境温度传感器、时延计算模块分别与中心控制单元通信连接；在手持手柄时食指所在位置处设置有测温按键；测温按键控制中心控制单元启闭。本实用新型采用超声波对生物体表面进行温度测量，能够满足测量精度的同时，元器件获取途径广，备货量大，成本低。

Description

一种基于超声波的生物体表温度测量装置、系统

技术领域

本实用新型涉及生物体表温度测量技术领域，具体为一种基于超声波的生物体表温度测量装置、系统。

背景技术

随着现代医疗和电子信息技术的快速发展，很多传统的医疗器具都实现了电子化，比如体温计，并且为了方便快速测温，额温枪也得到了越来越多的使用。

目前市场上使用的额温枪、耳温枪或者其他便携式的测温仪器基本都是使用红外测温技术，其中最核心的器件即为黑体和红外传感器，但由于红外器件以往在民用消费品领域的用量并不是很大，因此整体库存量不大，成本也相对较高，因此出现了因为缺少这些核心器件，导致测温枪整机产能无法释放，市场严重缺货，也一定程度上影响了疫情防范控制的效率。

超声波测温技术在工业领域应用广泛，各项元器件备货量大，获取途径广。但是工业领域中的超声波测温针对工业设备所处环境温度进行测量。如申请号为CN201320723180.7公开的一种超声波测温仪，通过系统中断服务程序测出的超声波传输时间计算推导出区域的温度，利用声速和空气温。具有测量半径大。其测量的是工业设备所在环境温度，且测量时超声波反射距离S事先已经确定，根据返回时间即可测得环境温度。然而，由于生物体表温度辐射范围有限，当测温距离超过体表温度辐射范围之后，温度会大幅度衰减，而在对生物体表测温一般人工操作，测温距离不确定。所以，工业领域中的超声波测温技术无法直接在生物体表测温领域应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于如何提供一种成本低、元器件获取途径广的测温系统。

本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种基于超声波的生物体表温度测量装置，包括壳体，所述壳体包括手柄及固定于手柄上端的探测部；所述探测部的相对面分别为探测区域和功能区域；所述探测区域上固定有超声波发射单元、超声波接收单元、环境温度传感器；

所述功能区域至少包括显示屏、电源开关；在所述壳体内部固定有电源、中心控制单元、时延计算模块；所述电源开关控制电源向超声波发射单元、超声波接收单元、环境温度传感器、中心控制单元、时延计算模块供电；

所述超声波发射单元、超声波接收单元、环境温度传感器、时延计算模块分别与中心控制单元通信连接；在手持所述手柄时食指所在位置处设置有测温按键；所述测温按键控制中心控制单元启闭。

使用者按下测温按键，启动中心控制单元，中心控制单元通知超生发生单元发生超声波，超生接收单元接收反射回波，同时通知时延模块计算收发时间差，环境温度传感模块测试环境温度，中心控制单元读入时间差和环境温度数据，计算出被测目标体表温度。

进一步的，所述探测端还固定有测距仪；所述测距仪与中心控制单元通信连接。

进一步的，所述功能区域还包括温度显示类型选择按键、语音播报按键；所述温度显示类型选择按键、语音播报按键分别与中心控制单元通信连接。

进一步的，所述功能区域还包括测温精度类型选择按键；所述测温精度类型选择按键与中心控制单元通信连接。

进一步的，所述功能区域还包括被测目标类型选择按键；所述被测目标类型选择按键与中心控制单元通信连接。

想对应的，本实用新型还提供了一种基于超声波的生物体表温度测量系统，应用于上述的温度测量装置，包括

超声波收发模块、时延计算模块、环境温度传感模块、中心控制单元；所述超声波收发模块与时延计算模块通信连接；所述超声波收发模块、时延计算模块、环境温度传感器模块分别与中心控制单元通信连接；

所述超声波收发模块，用以向被测目标发生特定频率的超声波，并接收反射回波；

所述时延计算模块，用以计算超声波收发模块发出超声波至接收反射回波的总耗时；

所述环境温度传感模块，用以测量当前所处环境的气温值；

所述中心控制单元，用以读取当前总耗时及气温值，计算得到被测目标位置的体表温度。

进一步的，还包括测距模块，与中心控制单元通信连接。

进一步的，还包括温度显示类型选择模块、语音播报模块；所述温度显示类型选择模块、语音播报模块分别与中心控制单元通信连接。

进一步的，还包括测温精度类型选择模块；所述测温精度类型选择模块与中心控制单元通信连接。

进一步的，还包括被测目标类型选择模块；所述被测目标类型选择模块与中心控制单元通信连接。

本实用新型的优点在于：

本实用新型采用超声波对生物体表面进行温度测量，能够满足测量精度的同时，元器件获取途径广，备货量大，成本低。

本实用新型提供的测温装置，提供多种模式，包括针对能够自身发生热量的生物体、不能自身发热的非生物体进行测温，应用范围广，适应性强。

本实用新型提供的测温装置，测温结果可以屏幕显示，也可以语音播报，老人、幼儿实用方便，使用人群广。

附图说明

图1为本实用新型实施例1一种基于超声波的生物体表温度测量系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例2一种基于超声波的生物体表温度测量方法的流程图；

图3为本实用新型实施例3一种基于超声波的生物体表温度测量装置的侧面结构示意图；

图4为本实用新型实施例3一种基于超声波的生物体表温度测量装置测温区域的结构示意图；

图5为本实用新型实施例3一种基于超声波的生物体表温度测量装置功能区域的结构示意图；

图6为本实用新型实施例3一种基于超声波的生物体表温度测量装置的操作流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于超声波的生物体表温度测量系统，包括超声波收发模块、时延计算模块、环境温度传感模块、测距模块、语音播报模块、测温精度类型选择模块、被测目标类型选择模块、显示模块、中心控制单元；所述超声波收发模块与时延计算模块通信连接，所述时延计算模块、环境温度传感器模块、测距模块、语音播报模块、测温精度类型选择模块、被测目标类型选择模块、显示模块分别与中心控制单元通信连接；

所述超声波收发模块，用以向被测目标发生特定频率的超声波，并接收反射回波；

所述时延计算模块，用以计算超声波收发模块发出超声波至接收反射回波的总耗时；

所述环境温度传感模块，用以测量当前所处环境的气温值；

测距模块；所述测距模块用以测量获得当前S值，与中心控制单元通信连接；

语音播报模块；所述语音播报模块与中心控制单元通信连接；

测温精度类型选择模块；所述测温精度类型选择模块与中心控制单元通信连接；

被测目标类型选择模块，根据被测目标类型不同，选择对应的测温类型，从而确定ΔS值；

显示模块，用以根据选择的温度类型显示测得温度。

所述中心控制单元，用以读取当前总耗时及气温值，计算得到被测目标位置的体表温度；具体计算公式为：

其中Y为待测目标体表温度，X为当前所处环境的气温值，t为超声波从超声波收发模块到待测目标体表的单程传输时间，α为常数，表示超声波在介质中的温变系数，一般为经验值；V₀为常数，表示0摄氏度时超声波的传输速度，一般为经验值；S表示超声波收发模块到待测目标区域沿超声波传输方向上的距离，S的使用又分为两种情况，一种为低功耗模式，一种为高精度模式，当实施例采用低功耗模式时，S为常数，一般为经验值，比如S＝0.02m，当实施例选择使用高精度模式时，S通过测量得到；ΔS为根据不同的测温目标选择为不同的常数，表示待测目标温度有效辐射距离，其物理意义相当于待测目标的体表温度近似保持恒定的距离，比如对于人，取值为0.0015m，对于猫或者狗，取值为0.0025m等等。

测温的过程具体为：测试之前，选择好测温精度类型、温度显示类型、被测目标类型、是否语音播报。然后启动系统，中心控制单元接收到开始测温的操作指示后，驱动超声波收发模块中的发射单元向被测目标发射特定频率的超声波(如40KHz频率)，同时通知超声波收发模块中的接收单元准备接收反射回波，通知时延计算模块开始计时，并准备计算发射超声波到接收到反射回波之间的时间差，通知环境温度传感模块测量出当前所处环境的气温值；如果是高精度测量，还需要通知测距模块进行测距，获得超声波单程距离S；当超声波接收单元接收到回波后，通知时延计算模块停止计时，进而得到时间差(超声波发射及返回总耗时)；中心控制单元读取所述的时间差2t和当前环境温度数据X，以及距离S，然后按照Y＝f(X,t)计算得到被测目标位置的体表温度Y；得到测温结果Y后，按照读数展示模块接受到的读数展示单位选择指令，选择以摄氏度或者以华氏度为单位，通过液晶显示和/或语音播报的形式展示给使用者。

实施例2

如图2所示，与实施例1相对应的，本实施例提供一种基于超声波的生物体表温度测量方法，包括以下步骤：

S01.选择测温精度类型(低功耗或高精度测温)；选择温度显示类型及是否语音播报，以及选择被测目标的类型，从而确定ΔS值；

S02.启动系统，向待测目标发送特定频率的超声波，并接收反射回波；

S03.计算超声波发出至接收反射回波的总耗时2t；

S04.测量当前所处环境的气温值X；

S05.如果选择高精度测温类型，则测量超声波单程距离S；

S06.根据总耗时和气温值、单程距离，计算待测目标的体表温度，具体计算过程为：

S07.显示和/或语音播报测量结果。

其中Y为待测目标体表温度，X为当前所处环境的气温值，t为超声波从超声波收发模块到待测目标体表的单程传输时间，α为常数，表示超声波在介质中的温变系数，一般为经验值；V₀为常数，表示0摄氏度时超声波的传输速度，一般为经验值；S表示超声波收发模块到待测目标区域沿超声波传输方向上的距离，S的使用又分为两种情况，一种为低功耗模式，一种为高精度模式，当实施例采用低功耗模式时，S为常数，一般为经验值，比如S＝0.02m，当实施例选择使用高精度模式时，S通过测量得到；ΔS为根据不同的测温目标选择为不同的常数，表示待测目标温度有效辐射距离，其物理意义相当于待测目标的体表温度近似保持恒定的距离，比如对于人，取值为0.0015m，对于猫或者狗，取值为0.0025m等等。

实施例3

如图3、图4、图5所示，与实施例1、实施例2相对应的，本实施例提供一种基于超声波的生物体表温度测量装置，包括壳体及实施例1所述的测量系统；所述壳体包括手柄1固定于手柄1上端的探测部2，探测部2大致呈长方体结构，探测部2的相对面分别为探测区域21和功能区域22；所述探测区域21上固定有超声波收发模块的超声波发射单元(探头)211和接收单元(探头)212、环境温度传感模块的温度传感器213、测距模块的红外发射器214；所述功能区域22包括显示屏221、电源开关222、语音播报按键223、温度显示类型选择按键224、测温精度类型选择按键225；在所述壳体内部固定有电源、电路板，电路板上集成有温度传感电路、中心控制单元(CPU)、时延计算电路、显示电路。上述电路均为常规电路，连接结构也为常规技术。电源开关控制电源向超声波收发模块、环境温度传感模块、中心控制单元供电；在手持手柄1时食指所在位置处设置有测温按键23；所述测温按键23向中心控制单元发送测温指令。

所述温度显示类型选择按键、语音播报按键、测温精度类型选择按键225被测目标类型选择按键226分别与中心控制单元通信连接。

如图6所示，本实施例所提供的测温装置的具体工作流程为：使用者根据需求选择测温类型、显示或语音播报方式之后，按下测温按键，启动测温系统，中心控制单元通知超生发生单元发生超声波，超生接收单元接收反射回波，同时通知时延模块计算收发时间差，环境温度传感模块测试环境温度，中心控制单元读入时间差和环境温度数据，计算出被测目标体表温度。最后根据使用者选择的度数模式进行显示和/或语音播报。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于超声波的生物体表温度测量装置，其特征在于：包括壳体，所述壳体包括手柄及固定于手柄上端的探测部；所述探测部的相对面分别为探测区域和功能区域；所述探测区域上固定有超声波发射单元、超声波接收单元、环境温度传感器；

所述功能区域至少包括显示屏、电源开关；在所述壳体内部固定有电源、中心控制单元、时延计算模块；所述电源开关控制电源向超声波发射单元、超声波接收单元、环境温度传感器、中心控制单元、时延计算模块供电；

所述超声波发射单元、超声波接收单元、环境温度传感器、时延计算模块分别与中心控制单元通信连接；在手持所述手柄时食指所在位置处设置有测温按键；所述测温按键控制中心控制单元启闭。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的生物体表温度测量装置，其特征在于：所述探测端还固定有测距仪；所述测距仪与中心控制单元通信连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于超声波的生物体表温度测量装置，其特征在于：所述功能区域还包括温度显示类型选择按键、语音播报按键；所述温度显示类型选择按键、语音播报按键分别与中心控制单元通信连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于超声波的生物体表温度测量装置，其特征在于：所述功能区域还包括测温精度类型选择按键；所述测温精度类型选择按键与中心控制单元通信连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于超声波的生物体表温度测量装置，其特征在于：所述功能区域还包括被测目标类型选择按键；所述被测目标类型选择按键与中心控制单元通信连接。

6.一种基于超声波的生物体表温度测量系统，应用于权利要求1至5任一所述的温度测量装置，其特征在于：包括

超声波收发模块、时延计算模块、环境温度传感模块、中心控制单元；所述超声波收发模块与时延计算模块通信连接；所述超声波收发模块、时延计算模块、环境温度传感器模块分别与中心控制单元通信连接；

所述超声波收发模块，用以向被测目标发生特定频率的超声波，并接收反射回波；

所述时延计算模块，用以计算超声波收发模块发出超声波至接收反射回波的总耗时；

所述环境温度传感模块，用以测量当前所处环境的气温值；

所述中心控制单元，用以读取当前总耗时及气温值，计算得到被测目标位置的体表温度。

7.根据权利要求6所述的一种基于超声波的生物体表温度测量系统，其特征在于：还包括测距模块，与中心控制单元通信连接。

8.根据权利要求6或7所述的一种基于超声波的生物体表温度测量系统，其特征在于：还包括温度显示类型选择模块、语音播报模块；所述温度显示类型选择模块、语音播报模块分别与中心控制单元通信连接。

9.根据权利要求6或7所述的一种基于超声波的生物体表温度测量系统，其特征在于：还包括测温精度类型选择模块；所述测温精度类型选择模块与中心控制单元通信连接。

10.根据权利要求6或7所述的一种基于超声波的生物体表温度测量系统，其特征在于：还包括被测目标类型选择模块；所述被测目标类型选择模块与中心控制单元通信连接。

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