TW200936996A - Temperature sensing module - Google Patents

Description

200936996 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 θ疋有關種適用於紅外線耳溫搶的温度感測元 件’特別是-種將兩個溫度感測元件整合在一起的溫 測模組。 & 【先前技術】 、-工外、.泉感測益主要可分為兩大類：一為熱型感測器， 另一為光型感測器。其中又以熱型感測器為紅外線耳溫搶 參所普遍採用的型式，目前的熱型感測器主要可分為三種： 熱電堆（thermopile)、焦電元件（pyr〇electric)與熱敏元件 (bolometer)。由於母—個具有溫度的物體都會放射出紅外 線的熱幅射，因此在利用紅外線耳溫槍量測耳膜溫度的時 候，環境的溫度很容易影響耳溫量測結果的正確性，對於 紅外線耳溫搶的製造廠商而言，所設計生產的紅外線耳溫 槍必需能依據環境的溫度自動地補償，以免影響量測結果 的正確性。一般而言’紅外線耳溫搶會設置二個溫度感測 元件，其中一者用以感測耳膜的溫度，另一者則是用以感 測環境的溫度，將兩者感測到的溫度值透過一補償運算才 能獲得正確的耳膜溫度’例如已核准的美國專利第 5,024.533 號的「Radiation clinical thermometer」就揭露了 類似的技術。 目前用以感測年膜之溫度的感測器係以熱電堆型的溫 度感測益為主，而用以感測j哀境溫度的感測器則多使用熱 敏電阻(thermistor)，但是這兩種溫度感測器的物理特性及 構成並不相同，由其是耳溫槍的探頭從室溫的環境下進入 5 200936996 耳道時，兩種溫度感測器的升溫/降溫速度不同很容易產生 誤差，即使這兩種溫度感測器都經過了準確的 才又正/、補j貝，仍然無法完全避免誤差的發生；另—方面， 傳統用於1㈣境溫度的熱敏電阻製造成切高，也較為 ΐ能方面熱敏電阻係透過測量電慶的技術計算溫 度’具抗干擾的能加也較差。 ❹ Ο =熱電堆的輸出電壓與待測物和熱電堆本身的溫度 若要正確測得待測物溫度就必須同時得知埶電 堆本身的溫度值。通常便會在熱電堆内放入一熱敏電、： (^henmstor)’藉由熱敏電阻溫度與阻值的關係，來測得熱 電堆本身的溫度值。在已公告的第觀88 利「=外線耳溫搶及其溫度補償方法」就提出了 術，k個發明技術使用了三個溫度感測器，包括：一紅外 線^測器用以感測耳膜的溫度、—參考溫度感測器用以感 測則述紅外線感測器之基板的溫度、以及一設置在前述兩 ，附近的環境溫度感測器，用以感測環境溫度的變化。但 是這件專利技術中的參考溫度感測器係為一獨立的感測元 件，並且和紅外線感測器一起封裝於金屬罐（metal can)之 中，兩者的物理特性不同，仍然無法解決同時進出不同溫 度之環境下，兩者之升溫/降溫速度不同所造成的問題。 【發明内容】 本發明提供了一種適用於紅外線耳溫槍的溫度感測模 組’用以解決上述的問題。 為達上述目的，本發明所揭露之一較佳實施例的溫度 感測模組包括：第一溫度感測器用以感測環境的溫度，第 6 200936996 二溫度感測器用以感測耳膜的溫度；其中的第一溫度感測 器係為熱二極體(Thermal Diode)，第二溫度感測器可為熱電 堆型（thermopile)之熱感測器或是以互補式金氧半導體製程 技術製作的紅外線溫度感測器（CMOS-IR Detector)，兩者都 疋以半導體材料製成’因此兩者的物理特性一致，即使同 時進出不同溫度之環境下，兩者之升溫/降溫速度相同’校 正容易故可避免溫度量測的誤差產生；另一方面，熱二極 體的製造成本也要比傳統的熱敏電阻便宜，而且更為節省

電能，而熱二極體係透過測量電流的技術計算溫度，其抗 干擾的能加也較佳。 依據本發明的另一較佳實施例，還包括一參考溫度感 測器用以檢知第二溫度感測器本身的溫度以提供一參考溫 度，而此參考溫度感測器也是採用熱二極體（Thermal Diode)，可以利用半導體製程技術將參考溫度感測 器以及第 λ™·度感測器兩者整合在單—晶片。 上有關本I明之詳細特徵與較佳實施例，兹配合圖示詳 細况明如下’其内容足以使任何熟習相關技藝者了解本發 ^之技Ί並據以實施，且根據本說明書所揭露之内容 曰：式應：何戒習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之 目的及優點。 【貫施方式】 較佳 首先請參閱「 組的較佳實施例， 第1圖」，為本發明所提出之溫度感測模 其組成的構造包括有： 7 200936996 弟一 :·™1度感測益1 〇用以;=¾、'目丨丨ϊ™丨也 :目，丨π m政失一# 乂感測裱境的溫度，第一溫度感 測器10係為種可利用丰道_ 制< 1TVd、 牛導肢製程技術製造的熱二極體 (Thermal Diode);以及 第一 f产2〇 ’用以感測待測物(如耳膜）的溫度’ =可為熱電堆型(the，_^

H ("m〇S4R ottect!^ 1 ^ ^^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ "，J ❹ ❹ 以半度感測器1〇和第二溫度感測器2〇,都是 體料製成，因此兩者的物輯性-致，即使同時 進出不同溫度之環谙下，$土， J Τ 下兩者之升溫/降溫速度相同，故可 避免溫度量測的誤差產生。 Ϊ 2圖」所示依據本發明之另—較佳實施例，還 度感測器3〇，用以檢知第二溫度感測器2〇 2〇曰提供一參考溫度’特別是在第二溫度感測器 ίΛ Γ甩堆型溫度感測器時，由於第二溫度感測器20 ^出電壓與待測物和熱電堆本身的溫度差異有關，若要 確測得待測物溫度就必須同時得知熱電堆本身的溫度 ，而此參考溫度感測器30也是採用熱二極體(Thermal 〇je)可以利用半導體製程技術製作參考溫度感測器％， 、而^的貫严例還可以利用半導體製程技術將第二溫度感 二°。和翏考溫度感測器30兩者整合在同一基板40成為 —種單晶片型的溫度感測模組60。 =睛參閱「第3圖」係為本發明之溫度感測模組應用 ;耳溫槍之—較佳實施例的系統架構，其包括： V波官50，用以導入耳膜的紅外線輻射； 8 200936996 —溫度感測模組ό〇，其令包含整合在一起的第二溫度 ，測器20和參考溫度感测器30，用以感測由導波管50所 ^入的紅外線輻射，並將產生相應於溫度的電訊號； Λ號處理益70，依據溫度感測模組6〇之第一溫度感 測器20和參考溫度感測器3〇所感測獲得的溫度，以及第 一 ’皿度感測H 10卿!J得的環境减，透過—補償運算機製 就可以計算出待測物或是耳膜的正確溫度；以及 Ο

=示器80(如液晶顯示器或LED顯示器），與前述的 d虎處理盗7〇通訊’用以將耳膜的正讀溫度顯示給使用者。 由前揭技術内容可知，本發明所揭 :、，ι係利用熱二極體作為第-溫度感測器1〇,4 = =即糾日讀出不同溫度之環境下，兩者 =目1’校正容易故可避免溫度量測的誤差產生 ::且=^?造二也要比傳統的熱敏電二 術計算温度㈣電流的技 雖然本發明以前述之較佳實施例揭 用以限以發明，細熟f相像技藝者，=其並非 之精神和範圍内，所為之更動與潤飾^ ^離本發明 保護範圍，因此本發明之專利保護^^明之專利 之申請專利範圍所界定者為準。 貝視本說明書所附 【圖式簡單說明】 種實施例構 ^圖為本發明之溫度感測模組的第一 9 200936996 • 第2圖，為本發明之溫度感測模組的第二種實施例構 造。 第3圖，為應用本發明之溫度感測模組之耳溫搶的功 能方塊圖。 【主要元件符號說明】 10 ------第一溫度感測元件 20 ------第二溫度感測元件 30——參考溫度感測器 40——基板 ❹ 50 ------導波管 60 ------溫度感測模組 70 ------訊號處理器 80 ------顯示器 10

Claims (1)

1. 200936996 十、申請專利範圍： 1_一種溫度感測模組，包括：一第—溫度感測器用以 感測環境的溫度，以及一第二溫度感測器用以感測待測物 或是耳膜的溫度，其中該第一溫度感測器係為熱二極體 (Thermal Diode)，該第二溫度感測器係為熱電堆型 (thermopile)之熱感測器。 2. 如申請專利範圍第1項所述溫度感測模組，其中該 弟 一度感測器係為利用互補式金氧半導體製程技術製作 的紅外線溫度感測器（CMOS-IR Detector)。 3. 如申請專利範圍第1項所述溫度感測模組，其中還 具有一參考溫度感測器，用以感測該第二溫度感測器的溫 度’該參考溫度感測器係為熱二極體(Thermal Diode)。 4. 如申請專利範圍第3項所述溫度感測模組，其中該 參考溫度感測器和該第二溫度感測器係利用半導體製程技 術將兩者整合在同一基板成為單晶片型的溫度感測模組。

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