CS229540B1

CS229540B1 - Body heat detector

Info

Publication number: CS229540B1
Application number: CS854182A
Authority: CS
Inventors: Jan Rndr Ing Csc Bartl; Vladimir Ing Rosik
Original assignee: Jan Rndr Ing Csc Bartl; Vladimir Ing Rosik
Priority date: 1982-11-27
Filing date: 1982-11-27
Publication date: 1984-06-18

Abstract

Vynález sa týká detektore tepelného žiarenia vyžatťwaného telom spadajúc&ho do ďalekej infračervenej oblasti spektra. Predmet vynálezu přináleží do odboru in- fračervenej techniky — rádíometrickýe-h metod bezkontaktného merania teplfit. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vplyv tepelného žiarenia okolia použitého snímacie- ho elementu — začierneného vakuového termočlánku sa prejavuje ako jednosměrná superpozicia užitočného striedavého signálu, ktorá je v danom usporiadaní automaticky eliminovaná, takže zariadenie nevyžaduje ochladzovanie na konštanitnú teplotu ani iný sposob kompenzácie tepelného žiarenia okolia snímaicieho elementu. Použitý iníra- objektív zaisťuje vymedzenie požadovanej spektráilnej oblasti citlivosti detektora a tiež aj nezávisloť nameraného údajů na vzdialenosti detektora od vyšetřovaného objektu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a body heat detecting thermal radiation detector falling within the far infrared region of the spectrum. The object of the invention belongs to the field of infrared technology - radiometric methods of non-contact temperature measurement. The principle of the invention is that the effect of thermal radiation around the sensing element used - a blackened vacuum thermocouple is manifested as a one-way superposition of the useful AC signal, which is automatically eliminated in the arrangement, so that the device does not require cooling to constant temperature or other around the sensing element. The lens used ensures the delimitation of the required spectral range of the detector's sensitivity and also the independence of the measured data from the distance of the detector from the examined object.

Description

Vynález sa týika detektora tepelného žiarenia vyzařovaného povrchdm 1'udského těla.The present invention relates to a thermal radiation detector emitted by a human body surface.

Pri výskyte niektorých onemocnění, akými sú poruchy funkcie žliaz s vnútornou sekréciou, napr. štítná žlaza, dochádza k chorobným změnám v množstve vyižarovanej energie vo formě tepla z povrchu těla pacienta, přitom však spravidla nedochádza k zmene jeho telesnej teploty. Meranie množstva vyžiarenej energie poskytuje preto neinvazívnu diagnostická metodu zisťovania niektorých onemocnění, čo je aj hlaivnou přednostou tejto diagnostiokej metódy.In the presence of certain diseases such as endocrine disruption, e.g. thyroid gland, there are disease changes in the amount of radiated energy in the form of heat from the patient's body surface, but usually there is no change in his body temperature. Measuring the amount of radiated energy, therefore, provides a non-invasive diagnostic method for detecting certain diseases, which is also the inferior advantage of this diagnostic method.

Obdobné zariadenia sa vyrábajú aj v zahraničí. Hlavným problémom pri realizácii týchto zariadení je to, že teplota 1'udského těla je blízka teplote okdlia — miestnosti, v ktorej sa vyšetrovanie vykonává. Vplyv pozadia sa pri detekcii tepelného žiarenia v laboratórnych podmienkaoh najčastejšie odstraňuje tým, že snímací element — detektor je ochladzovaný na konštantnú teplotu, napr. 273 K, 195 K, 77 K, čo však pri realizácii mobilného zariadenia představuje značný technický problém. Niektoré komerčně zariadenia majú vstávaný kallbračný žiarič, pomocou ktorého sa před meraním nastavuje pracovný bod snímača, čo pre aplikáciu v lekárskej praxi je nevyhovujúce.Similar devices are also produced abroad. The main problem in the realization of these devices is that the temperature of the human body is close to the temperature of the perimeter - the room in which the investigation is conducted. The background effect is most often eliminated when detecting thermal radiation under laboratory conditions by cooling the sensing element - detector to a constant temperature, e.g. 273 K, 195 K, 77 K, which, however, represents a significant technical problem in the implementation of the mobile device. Some commercially available devices have an upset calibrator which adjusts the operating point of the sensor prior to measurement, which is unsatisfactory for medical practice.

Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje detektor tepelného žiarenia těla podlá vynálezu, ktorý pozostáva z infraobjeiktívu, za ktorým je umiestnená rotačná clona a infračervený detektor žiarenia — začiernený termočlánok. Výstup termočlánku je cez striedavý zosilňovač a dolnopriepustný filter připojený na vstup synchrónneho detektora vrcholovej hodnoty. Synchrónny detektor je svojím kfúčovacím vstupom připojený k tvarovacím obvodom upravujúcim synchronizačné impulzy, ktoré vznikajú moduláciou světelného toku luminiscenčnej diody rotujúcou clonou. Výstup synchrónneho detektora vrcholovej hodnoty je připojený na jednosměrný zosilňovač.The above-mentioned deficiencies are substantially eliminated by the body's thermal radiation detector according to the invention, which consists of an infra-biotic, followed by a rotating orifice and an infrared radiation detector - a blackened thermocouple. The thermocouple output is connected to an input of a synchronous peak detector via an AC amplifier and a low pass filter. The synchronous detector is connected by its rotary input to the shaping circuitry regulating the synchronization pulses that arise by modulating the luminescent diode luminous flux by a rotating orifice. The output of the synchronous peak detector is connected to a unidirectional amplifier.

Přednostou detektora tepelného žiarenia podl'a vynálezu je, že nevyžaduje špeciálny kalibračný žiarič ani ochladzovanie na konštantnú teplotu, pretože v danom usporiadaní sa změna teploty detektora prejavuje len změnou jednosmernej superpozícle meraného signálu, ktorá je automaticky eliminovaná. Ďalšou výhodou je, že detektor tepelného žiarenia umožňuje bezdotykové meranie a zabraňuje slkresleniu nameraných hodnót posobením iného zdroja světla alebo slnečných lúčov.An advantage of the thermal radiation detector according to the invention is that it does not require a special calibration radiator or cooling to a constant temperature, since, in a given configuration, a change in the temperature of the detector manifests itself only by changing the unidirectional superposition of the measured signal. A further advantage is that the thermal radiation detector allows for non-contact measurement and prevents distortion of the measured values by imposing another light source or sunlight.

Na připojených výkresoch, a to na obr.In the accompanying drawings, FIG.

je znázorněná bloková schéma detektora tepelného žiarenia těla a na obr. 2 je znázorněný příklad konkrétného prevedenia detektora tepelného žiarenia těla.is a block diagram of a body heat radiation detector, and FIG. 2 shows an example of a specific embodiment of a body heat radiation detector.

Detektor tepelného žiarenia je na vstupe opatřený infraobjektívom 13, za ktorým sa otáča rotačná clona 12 pomocou elektromotore 11 so stálými otáčkami. Za rotačnou clonou 12 je umiestnený vákuový termočlánok 1, ktorého výstup je spojený so striedavým zosilňovačom 2, ktorého výstup je spojený so vstupom dolnopriepustného filtra 3. Výstup filtra 3 je spojený s analógovým vstupom synchrónneho detektora 4 vrcholovej hodnoty je připojený detektor 7 světelného žiarenia cez tvarovacie obvody 8, 9 a 10. Tvarovací obvod 8 je napěťovým detektorom — Sohimidt triggerom a tvarovacie obvody 9 a 10 sú monostabilné klopné obvody. Zdrojom kontinuálneho světelného toku pre vytvorenie synchronizačných impullzov je luminiscenčná dioda 6, ktorej světelný tok je přerušovaný rotačnou clonou 12.The thermal radiation detector is provided with an infrared lens 13 at the inlet behind which the rotary orifice 12 is rotated by a constant speed electric motor 11. Downstream of the rotary orifice 12 is a vacuum thermocouple 1, the output of which is connected to an AC amplifier 2, the output of which is connected to the input of the low-pass filter 3. The filter output 3 is connected to the analog input of the synchronous peak detector 4. The forming circuit 8 is a voltage detector-Sohimidt trigger, and the forming circuitry 9 and 10 are monostable flip-flops. The source of the continuous luminous flux for generating the synchronizing impulses is a luminescent diode 6, the luminous flux of which is interrupted by the rotary orifice 12.

Činnost detektora tepelného žiarenia těla je nasledovná: Infračervené žiarenie vychádzajúce z meraného objektu je sústredené infraobjektívom 13 na povrch začierneného vakuového termočlánku 1. Inlfraobjektív 13 je zhotovený z Ge, ktorý prepúšťá infračervené žiarenie z intervalu vlnových dížok 1,8 μτα až 23 μΐη a sústreďuje žiarenie z povrchu těla na začiernený vákuový termočlánok 1 pod stálým vrcholovým uhlom zorného kužela.The operation of the body's thermal radiation detector is as follows: The infrared radiation emanating from the measured object is centered by the infrared lens 13 on the surface of the blackened vacuum thermocouple 1. The infrared lens 13 is made of Ge, which transmits infrared radiation from wavelengths of 1.8 from the body surface to the blackened vacuum thermocouple 1 at a constant apex angle.

Vstupujúce žiarenie je modulované rotačnou clonou 12 otáčanou elektromotorom 11. Elektrický signál z vákuového termočlánku je zosilňovaný v striedavom zosilňovači a po přechode dolnopriepustným filtromThe incoming radiation is modulated by a rotating orifice 12 rotated by an electric motor 11. The electrical signal from the vacuum thermocouple is amplified in an AC amplifier and after passing through a low-pass filter

0 až 20 Hz; 40 dB/dek. synchronně detekovaný v synchrónnom detektore 4 vřcholovej hodnoty. Synchrónna detekcia je riadená synchronizačnými impulzami, ktoré sa vytvárajú moduláciou světelného toku luminiscenčnej diody 6 rotujúcou clonou 12 dopadajúceho na detektor světelného žiarenia 7. Elektrické impulzy z výstupu detektora světelného žiarenia 7 po přechode napaťovým detektorom — Schmidt triggerom 8, monostabilným klopným obvodom 9, slúžiacim na oneskorenie a monostabilným klopným obvodom 10 vzorkovacím sú privádzané na klúčovací vstup synchrónneho detektora 4 vrcholovej hodnoty, kde riadia synchrónnu detekciu. Výstupné napatie zo^!synichrónneho detektora 4 sa zosilňuje jednosměrným zosilňovačom 5.0 to 20 Hz; 40 dB / dec. synchronously detected in the synchronous peak detector 4. The synchronous detection is controlled by synchronizing pulses, which are generated by modulating the luminous-light diode 6 flux by a rotating orifice 12 impinging on the light detector 7. Electrical pulses from the light detector output 7 after passing through the voltage detector - Schmidt trigger 8, monostable flip-flop 9 The delay and monostable flip-flop 10 of the sample are applied to the key input of the synchronous peak detector 4 where they control the synchronous detection. Output voltage from ^! Synchronous detector 4 is amplified by a unidirectional amplifier 5.

Detektor žiarenia podlá vynálezu je použitelný na meranie množstva vyžiareného tepla telies, ktorých teplota sa pohybuje v okolí 300 K. Zariadenie je použitelné aj pri diagnostike zápalových onemocnění přs v gynekologii, porúch krvného oběhu, reumatických onemocnění a onkológii.The radiation detector according to the invention is useful for measuring the amount of radiated heat of bodies whose temperature is around 300 K. The device is also useful in the diagnosis of inflammatory diseases of the breast in gynecology, circulation disorders, rheumatic diseases and oncology.

Claims

A body radiation detector, characterized in that it consists of an infra-lens (13), a rotary screen (12) connected to an electric motor, (11) behind which a blackened vacuum thermocouple (1) is placed, of which The output is coupled to the analogue input of the synchrone detector (4) of the peak value via a diluent amplifier (2) and a FILTER (3), where a detector is connected to the sync detector (4) of the peak value. 7) the light radiation interrupted by the light source (6) through the shaping circuits (8, 9, 10), the output of the synchronous detector (4) of the peak value being connected to the unidirectional amplifier (5).

2 sheets of drawings