CN212963721U - 一种测温仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种测温仪，该测温仪包括温度检测模块、温度信号处理模块、距离检测模块以及中央处理模块；温度检测模块包括检测温度信号输出端，温度信号处理模块包括检测温度信号接收端和处理温度信号输出端，距离检测模块包括检测距离输出端，中央处理模块包括处理温度信号接收端和检测距离接收端；检测温度信号接收端与检测温度信号输出端电连接，处理温度信号接收端与处理温度信号输出端电连接，检测距离接收端与检测距离输出端电连接；中央处理模块用于根据处理温度信号接收端接收到的处理温度信号和检测距离接收端接收到的检测距离信号确定待测温物体的实际温度。该测温仪能够实现长距离且高精度的温度测量。

Description

一种测温仪

技术领域

本实用新型实施例涉及温度测量领域，尤其涉及一种测温仪。

背景技术

测温仪是一种基于红外线传感原理的温度计，无需与被测人体或物体接触即可实现温度测量，且具有低成本，便于携带的优点，在日常生活中具有广泛应用。

目前测温仪只能在较短距离(例如2cm-10cm)内实现相对较高的测量精度，当测量仪距被测物体的距离较大时(例如1m以上)，温度测量结果将存在较大误差。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提出一种测温仪，该测温仪能够实现长距离且高精度的温度测量。

为达此目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

一种测温仪，包括：温度检测模块、温度信号处理模块、距离检测模块以及中央处理模块；

温度检测模块包括检测温度信号输出端，温度信号处理模块包括检测温度信号接收端和处理温度信号输出端，距离检测模块包括检测距离输出端，中央处理模块包括处理温度信号接收端和检测距离接收端；检测温度信号接收端与检测温度信号输出端电连接，处理温度信号接收端与处理温度信号输出端电连接，检测距离接收端与检测距离输出端电连接；

中央处理模块用于根据处理温度信号接收端接收到的处理温度信号和检测距离接收端接收到的检测距离信号确定待测温物体的实际温度。

可选的，温度检测模块包括热电堆传感器。

可选的，温度信号处理模块包括顺次电连接的信号放大单元、滤波放大单元和模数转换单元；

信号放大单元的输入端为检测温度信号接收端，模数转换单元的输出端为处理温度信号输出端。

可选的，信号放大单元包括差分放大电路；滤波放大单元包括低通滤波放大电路；模数转换单元包括模拟-数字转换电路。

可选的，距离检测模块包括距离传感器芯片。

可选的，中央处理模块包括处理器和存储器，温度信号处理模块、距离检测模块和存储器分别与处理器电连接。

可选的，测温仪还包括：人机交互模块；

人机交互模块包括显示单元和按键单元，显示单元和按键单元分别与中央处理模块电连接。

可选的，显示单元包括液晶显示屏或有机发光显示屏。

可选的，测温仪还包括：语音输出模块；

语音输出模块与中央处理模块电连接，用于语音播报待测温物体的实际温度。

可选的，测温仪还包括：电源管理模块；

温度检测模块、温度信号处理模块、距离检测模块和中央处理模块分别与电源管理模块电连接。

本实用新型实施例提供的测温仪，通过增设距离检测模块检测测温仪与待测温物体之间的距离，使中央处理模块根据处理温度信号和检测距离信号确定待测温物体的实际温度，从而补偿了因距离而产生的测温误差，相比于现有的测温仪而言，该测温仪的测量精度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型实施例提供的一种测温仪的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种测温仪的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种测温仪的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种测温仪的结构示意图，参见图1，该测温仪10包括：温度检测模块100、温度信号处理模块200、距离检测模块300以及中央处理模块400；温度检测模块100包括检测温度信号输出端101，温度信号处理模块200包括检测温度信号接收端201和处理温度信号输出端202，距离检测模块300包括检测距离输出端301，中央处理模块400包括处理温度信号接收端401和检测距离接收端402；检测温度信号接收端201与检测温度信号输出端101电连接，处理温度信号接收端401与处理温度信号输出端202电连接，检测距离接收端402与检测距离输出端301电连接；中央处理模块400用于根据处理温度信号接收端401接收到的处理温度信号和检测距离接收端402接收到的检测距离信号确定待测温物体的实际温度。

其中，温度检测模块100是一种温度传感器，能够采集待测温物体的温度并将其转化为电信号，本领域技术人员可以选择任意可知的元件作为温度检测模块，本实用新型实施例对此不作限定。温度信号处理模块200用于对温度检测模块100输出的电信号作进一步处理，以得到中央处理模块400能够识别和处理的处理温度信号。

其中，距离检测模块300是一种距离传感器，能够检测待测温物体与测温仪10之间的距离，并生成检测距离信号传输至中央处理模块400。

现有的测温仪仅根据温度检测模块的检测结果确定物体的温度。但是，可以理解的，当测温仪距待测温物体的距离较大时，温度检测模块的检测结果通常比物体的实际温度要低，存在较大的误差。为解决这一问题，本实用新型实施例增设了距离检测模块300，使中央处理模块400根据接收的处理温度信号和距离检测信号确定带测温物体的温度。具体的，可以预先按照最小二乘法得到温度误差与测量距离之间的函数关系。如此，中央处理模块400可以根据距离检测信号确定温度误差值，根据处理温度信号确定温度检测模块100所检测到的温度采集值，温度采集值与温度误差值的加和即为待测温物体的实际温度。

本实用新型实施例提供的测温仪，通过增设距离检测模块检测测温仪与待测温物体之间的距离，使中央处理模块根据处理温度信号和检测距离信号确定待测温物体的实际温度，从而补偿了因距离而产生的测温误差，相比于现有的测温仪而言，该测温仪的测量精度更高。

在上述实施例的基础上，图2是本实用新型实施例提供的另一种测温仪的结构示意图，对测温仪的结构做了进一步细化。参见图2，可选的，温度检测模块100包括热电堆传感器110。

热电堆传感器110能够直接感应待测温物体发出的红外热辐射能量并将其转换为电压信号，从而实现了无接触的温度测量。示例性的，温度检测模块100还可以包括菲涅尔透镜以及聚焦透镜，以使待测温物体发出的红外辐射能量聚焦于热电堆传感器110上，提高检测信号的强度，有利于简化后续信号处理过程，提高测量精度。

参见图1和图2，可选的，温度信号处理模块200包括顺次电连接的信号放大单元210、滤波放大单元220和模数转换单元230；信号放大单元210的输入端为检测温度信号接收端201，模数转换单元230的输出端为处理温度信号输出端202。

温度检测模块100输出的电信号的信号强度通常较弱且含有大量噪声，而且该电信号通常为模拟信号(电压信号)，无法直接被中央处理模块400识别和处理。本实施例中，通过温度信号处理模块200对该电信号进行处理以提高检测结果的精度。具体的，通过信号放大单元210对温度检测模块100输出的电压信号进行放大处理以形成第一级处理温度信号，再通过滤波放大单元220对第一级处理温度信号进行滤波和二次放大处理以形成第二级处理温度信号，最后通过模数转换单元230对第二级处理温度信号进行模数转换处理，以生成数字信号形式的处理温度信号并传输至中央处理模块400，由中央处理模块400对处理温度信号做进一步的分析和处理。

进一步可选的，信号放大单元210包括差分放大电路；滤波放大单元220包括低通滤波放大电路；模数转换单元230包括模拟-数字转换电路。

示例性的，差分放大电路可由高精度、低静态电流的微型放大器组成，用于对上级信号进行放大并克服工频共模干扰。低通滤波放大电路可由两级低通滤波放大电路级联组成，用于对上级信号进行放大滤波处理以进一步提高信噪比。模拟-数字转换电路可以是24位高精度模拟-数字转换电路。本领域技术人员可以自行设计温度信号处理模块200中各部分电路的结构，本实用新型实施例对此不作限定。

继续参见图2，可选的，距离检测模块300包括距离传感器芯片310。

示例性的，距离传感器芯片310可以是VL5310X集成芯片，也可以是其他型号的距离传感器芯片，本实用新型实施例对此不作限定。该芯片自带信号发射和信号接收镜头，可以在2m内实现距离的高精度测量。

继续参见图2，可选的，中央处理模块400包括处理器410和存储器420，温度信号处理模块200、距离检测模块300和存储器420分别与处理器410电连接。

其中，存储器420可以用于存储各种流量信息、修改的参数信息以及实现温度测量的程序，处理器410通过执行程序实现温度测量功能。示例性的，处理器410可以通过集成电路走线接口(IIC接口)与距离传感器芯片310电连接，处理器410可以通过通用输入/输出接口(GPIO接口)与模数转换单元230电连接。

继续参见图2，可选的，测温仪10还包括：人机交互模块500；人机交互模块500包括显示单元510和按键单元520，显示单元510和按键单元520分别与中央处理模块400电连接。

示例性的，处理器410可以通过通用输入/输出接口(GPIO接口)与显示单元510和按键单元520电连接。

其中，显示单元510可以用于显示温度测量结果，显示单元510还可以用于显示参数设置界面等。可选的，显示单元510包括液晶显示屏或有机发光显示屏，本实用新型实施例对此不作限定。

其中，按键单元520可以采用机械式按键实现对中央处理模块400的控制。具体可以用于实现测温仪10的开启和关闭，以及参数设定界面与温度显示界面的切换等功能，本领域技术人员可根据需求自行设定，本实用新型实施例对此不作限定。

继续参见图2，可选的，测温仪10还包括：语音输出模块600；语音输出模块600与中央处理模块400电连接，用于语音播报待测温物体的实际温度。

除了通过显示单元510显示物体的温度以外，还可以通过语音播报的方式告知用户物体的温度，此方法更为便利，且能够避免环境亮度较高时可能出现的显示效果不佳的问题，提升了用户的使用体验。示例性的，语音输出模块600可以由语音芯片和喇叭组成，以实现语音播报功能。示例性的，处理器410可以通过通用输入/输出接口(GPIO接口)与语音输出模块600电连接。

继续参见图2，可选的，测温仪10还包括：电源管理模块700；温度检测模块100、温度信号处理模块200、距离检测模块300和中央处理模块400分别与电源管理模块700电连接。

具体的，电源管理模块700可以进行电压的转换，主要用于为测温仪10内部的各个模块提供其正常工作所需的工作电源。需要说明的是，图2仅示出了温度检测模块100、温度信号处理模块200、距离检测模块300和中央处理模块400分别与电源管理模块700电连接的结构，除此之外，人机交互模块500以及语音输出模块600均与电源管理模块700电连接，在此不再赘述。

示例性的，图3是本实用新型实施例提供的一种测温仪的工作流程图，下面结合图3详细介绍测温仪的软件系统的工作过程。

首先，由按键单元控制测温仪启动，进行系统初始化。在初始化过程中，主要完成系统处理器配置、参数变量及各外设初始工作状态的配置，以使各个模块处于工作状态。具体的，系统将软件程序下载至内部存储器，并在系统初始化时将子程序从存储器中拷贝到内部随机存取存储器(RAM)中运行以提高程序执行效率。外设初始化主要包括距离传感器芯片的IIC接口使能，模数转换单元中的数据采集使能，人机交互模块的GPIO端口使能，语音输出模块的GPIO端口使能。

在完成系统初始化后，热电堆传感器进行温度检测，检测温度信号经过放大、滤波放大和模数转化处理后生成处理温度信号，被处理器采集；同时，距离传感器芯片进行距离检测，并生成检测距离信号被处理器采集。进一步地，处理器对采集到的信号做如下处理和计算，以得到实际温度信号：先对处理温度信号依次进行带通滤波、PSO-BP网络补偿以及滑动滤波处理，以得到反映温度变化的平稳输出信号，然后根据检测距离信号对上述信号进行距离补偿以得到实际温度信号，具体可参见上文描述，在此不再赘述。其中，实际温度信号为与实际温度对应的数字量信号。

处理器得到实际温度信号后，将该实际温度信号传送至显示单元和语音输出模块，由显示单元显示待测温物体的实际温度，同时由语音输出模块播报待测温物体的实际温度，至此，测温过程完成。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种测温仪，其特征在于，包括：温度检测模块、温度信号处理模块、距离检测模块以及中央处理模块；

所述温度检测模块包括检测温度信号输出端，所述温度信号处理模块包括检测温度信号接收端和处理温度信号输出端，所述距离检测模块包括检测距离输出端，所述中央处理模块包括处理温度信号接收端和检测距离接收端；所述检测温度信号接收端与所述检测温度信号输出端电连接，所述处理温度信号接收端与所述处理温度信号输出端电连接，所述检测距离接收端与所述检测距离输出端电连接；

所述中央处理模块用于根据所述处理温度信号接收端接收到的处理温度信号和所述检测距离接收端接收到的检测距离信号确定待测温物体的实际温度。

2.根据权利要求1所述的测温仪，其特征在于，所述温度检测模块包括热电堆传感器。

3.根据权利要求1所述的测温仪，其特征在于，所述温度信号处理模块包括顺次电连接的信号放大单元、滤波放大单元和模数转换单元；

所述信号放大单元的输入端为所述检测温度信号接收端，所述模数转换单元的输出端为所述处理温度信号输出端。

4.根据权利要求3所述的测温仪，其特征在于，所述信号放大单元包括差分放大电路；所述滤波放大单元包括低通滤波放大电路；所述模数转换单元包括模拟-数字转换电路。

5.根据权利要求1所述的测温仪，其特征在于，所述距离检测模块包括距离传感器芯片。

6.根据权利要求1所述的测温仪，其特征在于，所述中央处理模块包括处理器和存储器，所述温度信号处理模块、所述距离检测模块和所述存储器分别与所述处理器电连接。

7.根据权利要求1所述的测温仪，其特征在于，还包括：人机交互模块；

所述人机交互模块包括显示单元和按键单元，所述显示单元和所述按键单元分别与所述中央处理模块电连接。

8.根据权利要求7所述的测温仪，其特征在于，所述显示单元包括液晶显示屏或有机发光显示屏。

9.根据权利要求1所述的测温仪，其特征在于，还包括：语音输出模块；

所述语音输出模块与所述中央处理模块电连接，用于语音播报所述待测温物体的实际温度。

10.根据权利要求1所述的测温仪，其特征在于，还包括：电源管理模块；

所述温度检测模块、所述温度信号处理模块、所述距离检测模块和所述中央处理模块分别与所述电源管理模块电连接。

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