CN215178228U - 一种多通道测温装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多通道测温装置，包括恒流源、多通道电阻切换单元、共用信号线、增益与滤波单元、模数转换单元、处理器单元。恒流源输出恒定电流驱动由多通道电阻切换单元中的模拟开关选通的电阻，模拟开关选通的电阻包括测温电阻、校准参考电阻、基线偏置电阻，恒定电流流经上述电阻产生的电压经过公共信号线输入到增益与滤波单元进行放大与滤波处理，其模拟信号经过模数转换单元转换为数字信号，最终由处理器单元进行温度信号数字处理，以电路架构简单、成本低廉、装置无须外部校准的方式实现多通道高精度的温度测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物医学工程领域，尤其涉及一种多通道测温装置。
背景技术
温度测量在生物医学工程领域具有广泛应用，比如病人监护设备、体外诊断设备中常常需要对多点的温度进行精确测量，因此多通道、低成本、高精度的测量装置有着广泛需求。常用的温度测量方式有采用测温电桥方式，但因灵敏度不高、导通电流大等缺点而影响测温精度；采用恒定电流激励的四线法测温方式，能够消除引线电阻带来的误差，但对于整个测量系统的误差无法完全消除，仍需要进行外部标定才能提升测量精度；且在温度测量范围较宽的情况下外部标定及测温装置对电阻-温度的曲线拟合也较为复杂，特别随着时间的推移，测温装置元件温漂变化，整个测温装置的测温精准度下降，需要重新校准。
实用新型内容
为满足生物医学工程领域多通道测温的广泛需求，克服现有技术中的温度测量范围较宽情况下，外部标定及测温装置对电阻-温度的曲线拟合较为复杂、需要定期作外部较准的问题，本实用新型提供了一种多通道测温装置，采用电流激励的测温方式，根据温度区间及分段多项式曲线拟合算法的需要内置校准参考电阻及基线偏置电阻，并具有多路模拟开关切换，实现多通道、高精度、电路架构简单、成本低廉、装置无须外部校准的测温装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多通道测温装置，包括恒流源、多通道电阻切换单元、共用信号线、增益与滤波单元、模数转换单元、处理器单元，恒流源输出恒定电流驱动由多通道电阻切换单元中模拟开关选通的电阻，恒定电流流经上述电阻产生的电压经过共用信号线输入到增益与滤波单元进行放大与滤波处理，其模拟信号经过模数转换单元转换为数字信号，最终由处理器单元进行温度信号数字处理。
上述的恒流源采用集成式恒流源芯片或采用由运算放大器、场效应管或三极管、采样电阻组成的可调恒流源电路，输出电流数量级一般为微安(uA)或毫安(mA) 级,恒流源输出电流大小根据负载测量电阻、校准参考电阻的阻值恒定输出或动态调整。
上述恒流源输出的电流流经多通道电阻切换单元选中的电阻，多通道电阻切换单元包括测量电阻、校准参考电阻、模拟开关、基线偏置电阻。测量电阻通常为NTC电阻或金属铂电阻作为温度传感器放置于待测温度区域，其数量由测量通道决定，可选取一个或多个。校准参考电阻参与电路的校准算法程序对测温装置提供校准参考操作以保证温度测量的精确度，校准参考电阻根据温度测量区间选取合适阻值的高精度、低温漂精密电阻；校准参考电阻数量根据温度区间及分段多项式曲线拟合算法的需要选取一个或多个，其阻值根据温度区间决定。模拟开关具有多路输入单路输出或单路输入多路输出的选通功能，在处理器单元控制的控制下，根据测量与算法的需要切换对应开关连接至测量电阻、校准参考电阻、基线偏置电阻，使恒流源电流能够流经所选通的电阻以产生电压信号，模拟开关数量由测量通道、校准参考电阻数量决定，可选取一个或多个。基线偏置电阻主要作用为抬高流经测量电阻或校准参考电阻的基线电压，同时也为校准操作中校零点操作提供参考，基线偏置电阻阻值根据恒流源电流大小和后接电路决定，可为0欧(即短接)至几千欧。
上述恒流源输出的电流流经多通道电阻切换单元选中的电阻所产生的电压信号经过公共信号线输入到增益与滤波单元进行信号放大与滤波处理，增益与滤波单元通常由放大器、阻容元件组成，滤波处理通常为低通滤波方式。
上述经增益与滤波单元进行信号放大与滤波处理后输入至模数转换单元，模数转换单元通常为高精度模数转换器芯片或处理器单元自带的片上模数转换器，模数转换单元将输入的温度模拟信号转换为数字信号，再传输至处理器单元进行数字信号处理，模数转换单元受处理器单元控制。
上述处理器单元数字的信号处理方式，包括对选取的校准参考电阻、基线偏置电阻产生的信号建立多项式方程并求得拟合系数，拟合系数对测量电阻产生的信号进行修正以实现高精度温度测量。
本实用新型多通道测温装置的有益效果是，采用多个测量电阻实现多点温度测量；采用多个校准参考电阻实现分段多项式曲线拟合，对温度区间进行细分校正；采用基线偏置电阻提供电压偏置与校零操作，消除偏置误差；本装置以电路架构实现简单、成本低廉、装置无须外部校准的方式实现多通道高精度的温度测量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型实施例1示意图；
图2为本实用新型实施例2示意图；
图中1.恒流源，2.多通道电阻切换单元、21.基线偏置电阻，22.模拟开关， 23.测量电阻，24.校准参考电阻，3.共用信号线，4.增益与滤波单元、5.模数转换单元、6.处理器单元。
具体实施方式
【实施例1】
多通道测温装置，包括恒流源(1)、多通道电阻切换单元(2)、共用信号线(3)、增益与滤波单元(4)、模数转换单元(5)、处理器单元(6)。恒流源(1)通过共用信号线(3)与测量电阻(23)、校准参考电阻(24)连接，测量电阻(23)的数量根据测温通道的数量选择RT11到RTn2，校准参考电阻(24)根据分段测温区间的要求选择 Rc11到Rcn2。测量电阻(23)、校准参考电阻(24)分别与多通道电阻切换单元(2) 中的模拟开关(22)的多路输入端连接，模拟开关(22)根据需连接的测量电阻(23) 和校准参考电阻(24)的数量，采用单个MUX1或多个(MUX1到MUXn)组成，单个模拟开关(22)的通道数量不限于图中的4通道，可根据实际情况选择，模拟开关 (22)的单路输出与基线偏置电阻(21)的一端连接，在多个模拟开关的情况下，多个模拟开关的单路输出并联汇聚至基线偏置电阻(21)的一端连接，基线偏置电阻(21)的另一端与信号地连接。共用信号线(3)同时与增益与滤波单元(4)输入端连接，滤波单元(4)输出端与模数转换单元(5)输入连接，模数转换单元(5)输出与处理器单元(6)连接，同时处理器单元(6)与模拟开关(22)通过模拟开关控制连接，对模拟开关(22)进行控制。
【实施例2】
模拟开关(22)的多路输入单路输出可调整为单路输入多路输出，例如，恒流源(1)通过共用信号线(3)与模拟开关(22)的单路输入端连接，模拟开关(22)的多路输出端与测量电阻(23)和校准参考电阻(24)一端的连接，模拟开关(22)根据需连接的测量电阻(23)和校准参考电阻(24)的数量，采用单个(MUX1)或多个 (MUX1到MUXn)组成，多个模拟开关的单路输入端在共用信号线(3)汇聚，多个测量电阻(23)和校准参考电阻(24)另一端并联汇聚至基线偏置电阻(21)的一端，基线偏置电阻(21)的另一端与信号地连接。
【实施例3】
基线偏置电阻(21)的数量可有多个，在每一个模拟开关的单路输出并联汇聚处或者多个测量电阻(23)和校准参考电阻(24)一端并联汇聚点处连接基线偏置电阻(21)的一端，基线偏置电阻(21)的另一端与信号地连接。
【实施例4】
基线偏置电阻(21)的阻值可为0欧，或者直接短接到信号地。
Claims (6)
1.一种多通道测温装置，包括恒流源(1)、多通道电阻切换单元(2)、共用信号线(3)、增益与滤波单元(4)、模数转换单元(5)、处理器单元(6)，其特征在于：恒流源(1)输出恒定电流驱动由多通道电阻切换单元(2)中模拟开关(22)选通的电阻，恒定电流流经上述电阻产生的电压经过共用信号线(3)输入到增益与滤波单元(4)进行放大与滤波处理，其模拟信号经过模数转换单元(5)转换为数字信号，最终由处理器单元(6)进行温度信号数字处理。
2.根据权利要求1所述的多通道测温装置，其特征在于，所述恒流源(1)采用集成式恒流源芯片或采用由运算放大器、场效应管或三极管、采样电阻组成的可调恒流源电路，恒流源输出电流一般由固定电压或可调电压控制，电流量级一般为微安或毫安级。
3.根据权利要求1所述的多通道测温装置，其特征在于，所述多通道电阻切换单元(2)，包括测量电阻(23)、校准参考电阻(24)、模拟开关(22)、基线偏置电阻(21)，测量电阻(23)通常为NTC电阻或金属铂电阻，作为温度传感器放置于待测温度区域，校准参考电阻(24)参与电路的校准算法程序对测温装置提供校准参考操作以保证温度测量的精确度，校准参考电阻(24)根据温度测量区间选取合适阻值的高精度、低温漂精密电阻；校准参考电阻(24)数量根据温度区间及分段多项式曲线拟合算法的需要选取一个或多个，其阻值根据温度区间决定，模拟开关(22)具有多路输入单路输出或单路输入多路输出的选通功能，模拟开关(22)受处理器单元(6)控制，根据测量与算法的需要切换对应开关至测量电阻或校准参考电阻，基线偏置电阻(21)主要作用为抬高流经测量电阻或校准参考电阻的基线电压，同时也可为校准操作中校零点操作提供参考，基线偏置电阻(21)阻值根据恒流源电流大小和后接电路决定，可为0欧至几千欧。
4.根据权利要求1所述的多通道测温装置，其特征在于，所述恒流源(1)输出的电流流经多通道电阻切换单元(2)选中的电阻后所产生的电压信号经过共用信号线(3)输入到增益与滤波单元(4)进行信号放大与滤波处理，增益与滤波单元(4)通常由放大器、阻容元件组成，滤波处理通常为低通滤波方式。
5.根据权利要求1所述的多通道测温装置，其特征在于，所述模数转换单元(5)通常为高精度模数转换器芯片或处理器单元(6)自带的片上模数转换器单元，增益与滤波单元(4)处理后的温度模拟信号输入至模数转换单元(5)转换为数字信号，再传输至处理器单元(6)进行数字信号处理，模数转换单元(5)由处理器单元(6)控制。
6.根据权利要求5所述的多通道测温装置，其特征在于，所述处理器单元(6)的信号处理包括对选取的校准参考电阻、基线偏置电阻产生的信号建立多项式方程并求得拟合系数，拟合系数对测量电阻产生的信号进行修正以实现高精度温度测量。
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| CN202022578800.5U CN215178228U (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种多通道测温装置 |
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| CN202022578800.5U CN215178228U (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种多通道测温装置 |
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| CN215178228U true CN215178228U (zh) | 2021-12-14 |
Family
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| CN202022578800.5U Active CN215178228U (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种多通道测温装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114758629A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-07-15 | 惠科股份有限公司 | 背光模组及其点亮方法 |
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2020
- 2020-11-10 CN CN202022578800.5U patent/CN215178228U/zh active Active
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| CN114758629A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-07-15 | 惠科股份有限公司 | 背光模组及其点亮方法 |
| CN114758629B (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-02 | 惠科股份有限公司 | 背光模组及其点亮方法 |
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