具有热导率补偿的核心温度传感器制造技术

在一个实施例中，一种温度传感器系统包括传感器组装件，所述传感器组装件具有：温度感测部分，其被配置成基于与温度感测部分的表面部分邻近的身体的温度来生成第一信号；以及热电生成器部分，其被配置成通过所述温度感测部分来从身体接收热流并且基于所述热流来生成第二信号。控制单元被可操作地连接到所述传感器组装件和存储器，并且被配置成执行存储器中所存储的程序指令以基于第一信号、第二信号以及被存储在存储器中的至少一个校正因子来计算并且输出经校正的温度。所述至少一个校正因子基于以下各项中的至少一个来被确定：传感器组装件的热导率、传感器组装件的大小以及传感器组装件的纵横比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有热导率补偿的核心温度传感器本申请对于2017年12月22日提交的并且题为“CORETEMPERATURESENSORWITHTHERMALCONDUCTIVITYCOMPENSATION”的申请号为62/609,989的美国临时专利申请要求优先权，所述美国临时专利申请的公开内容通过引用以其全部并入本文中。
本文档中所公开的设备和方法涉及热学感测，并且更特别地涉及对核心温度的热学感测。
技术介绍
诸如人类的生物的核心身体温度可以使用来自被安置在皮肤上的传感器的测量而被计算。传感器测量通过传感器的热通量和皮肤温度。将所述热通量和温度测量使用在用于计算核心身体温度的方程中。在核心身体温度的以上计算中使用的方程基于如下假定：即通过传感器的热流仅仅垂直于传感器被安置于其上的皮肤表面而发生。通过使用该假定，通过传感器的热流被认为与通过皮肤的热流相同。然而，在现实中，横向热流也发生在传感器内。因此，传感器内与皮肤垂直的热通量的测量从出自皮肤的实际热流而变化。作为示例，图1是用于当传感器被安置在身体的皮肤上的时候确定核心身体温度的已知传感器模型10的示意性表示。在模型10中，身体核心温度（TC）被建模为电压源12，皮肤的热阻（Rth,皮肤）被建模为电阻器14，传感器的热阻（Rth,传感器）被建模为电阻器16，空气层的热阻（Rth,空气）被建模为电阻器18，并且环境空气的温度被建模为电压源20。如从图1中可见的，在身体核心的温度（TC）与皮肤外表面的温度（Ts）之间的差异因而是皮肤的热阻（Rth,皮肤）的函数。同样地，在皮肤的外表面的温度（Ts）与传感器的外表面的温度（Ta）之间的差异是传感器的热阻（Rth,传感器）的函数，并且在传感器的外表面的温度（Ta）与空气层温度（Tamb）之间的差异是空气的热阻（Rth,空气）的函数。在以下的表中提供用于图1的模型的热学变量：对于图1的模型，传热速率可以使用欧姆定律被计算如下：因此，可以使用以下等式来计算热通量（）：。对于模型中的每个材料层，可以使用以下等式来计算热阻：其中：是跨材料层的温度差；是在与皮肤的表面垂直的方向上的材料层厚度；是材料层的热导率；是材料层的面积；并且是材料层的传热系数。还可以利用材料参数来计算热容。然而，在其中系统处于稳定状态中的实例中，可以省略热容。如以上所指出的，图1的模型包括三个热阻。在该模型中，传感器测量皮肤温度Ts以及通过传感器的热通量。因而，利用通过皮肤和传感器的热流仅仅垂直于皮肤表面的假定，通过皮肤的热通量等于通过传感器的热通量。此外，通过皮肤层的温度差可以被计算为：。因此，可以使用以下等式来计算核心身体温度：然而，如以上所指出的，热流仅仅与皮肤垂直地发生的假定不反映现实。因此，与图1的模型相关联的以上计算将误差引入到所计算的TC中。所需要的是一种用于确定生物或对象的核心温度的、比已知系统和方法准确的系统和方法。当传感器被定位在皮肤上的时候，如果用于确定生物或对象的核心温度的系统和方法计及在出自身体皮肤的标称热流与通过传感器的与皮肤垂直的热流之间的失配，则将是有益的。
技术实现思路
本公开内容针对一种用于使用通过传感器组装件的所测量的热流来更准确地确定通过身体的外部皮肤的热流的系统和方法。所公开的系统和方法将传感器组装件的大小和纵横比的考虑并入在传感器组装件的热导率上，因为那些值对于通过外部皮肤的热流的更精确的计算而言是必要的。本公开内容通过将校正因子应用到通过传感器组装件的所测量的热通量来使用所计算的通过外部皮肤的热通量，而不是将所测量的通过传感器组装件的热通量用作通过外部皮肤的热通量的值。本公开内容因而补偿在传感器组装件中的热流与通过皮肤的标称热流之间的失配。利用传感器组装件的尺寸和热导率，校正因子是可参数化的。在一个实施例中，温度传感器系统包括传感器组装件，所述传感器组装件具有：温度感测部分，其被配置成基于与温度感测部分的表面部分邻近的身体的温度来生成第一信号；以及热电生成器部分，其被配置成通过所述温度感测部分来从身体接收热流并且基于所述热流来生成第二信号。控制单元可操作地被连接到传感器组装件和存储器，并且被配置成执行被存储在存储器中的程序指令以基于所述第一信号、第二信号以及被存储在存储器中的至少一个校正因子来计算和输出经校正的温度。所述至少一个校正因子基于以下各项中的至少一个来被确定：传感器组装件的热导率、传感器组装件的大小以及传感器组装件的纵横比。在一个或多个实施例中，所述控制单元被配置成通过如下来计算经校正的温度：使用所述至少一个校正因子来校正通过传感器组装件的热流，以更准确地标识通过身体的外部皮肤的热流。在一个或多个实施例中，所述至少一个校正因子基于传感器组装件的热导率、传感器组装件的大小以及传感器组装件的纵横比来被确定。在一个或多个实施例中，所述系统此外包括显示器，并且所述控制单元可操作地被连接到所述显示器并且被配置成执行程序指令以利用所述显示器来显示所计算的经校正的温度。在一个或多个实施例中，所述传感器组装件和控制单元被外壳收容，所述外壳被配置成通过外壳的第一侧而将传感器组装件暴露给身体，而所述外壳在与所述第一侧相对的外壳一侧上包括窗口，所述窗口被配置成将由热电生成器部分接收的热流从温度传感器系统传递出去。在一个或多个实施例中，所述温度感测部分大体上围绕热电生成器部分，除了在表面部分处之外。在一个或多个实施例中，所述控制单元此外被配置成执行程序指令以基于在被测量的身体的外部皮肤的热阻来计算经校正的温度（Tc）。在一个实施例中，一种提供经校正的温度的方法包括使用对被存储在存储器中的程序指令进行执行的控制单元来从传感器组装件的温度感测部分获得第一信号，所述第一信号基于与温度感测部分的表面部分邻近的身体的温度。所述方法此外包括使用所述控制单元来从传感器组装件的热电生成器部分获得第二信号，所述第二信号基于由热电生成器部分通过所述温度感测部分而从身体接收的热流。所述方法然后利用所述控制单元基于所获得的第一信号、所获得的第二信号以及被存储在存储器中的至少一个校正因子（K）来计算经校正的温度（Tc），所述至少一个校正因子（K）基于以下各项中的至少一个来被确定：传感器组装件的热导率、传感器组装件的大小以及传感器组装件的纵横比。在一个或多个实施例中，利用控制单元来计算经校正的温度（Tc）包括利用控制单元基于以下等式来计算经校正的温度（Tc）：其中是通过身体的外部皮肤的热通量，并且是通过传感器组装件的热通量。在一个或多个实施例中，一种方法包括基于传感器组装件的热导率、传感器组装件的大小以及传感器组装件的纵横比来确定所述至少一个校正因子（K）。在一个或多个实施例中，一种方法包括在控制单元的控制下在显示器上显示所计算的经校正的温度。在一个或多个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度传感器系统，包括：/n传感器组装件，所述传感器组装件包括（i）温度感测部分，其被配置成基于与温度感测部分的表面部分邻近的身体的温度来生成第一信号；以及（ii）热电生成器部分，其被配置成通过所述温度感测部分来从身体接收热流并且基于所述热流来生成第二信号；/n存储器，其包括被存储在其中的程序指令以及至少一个校正因子（K）；以及/n控制单元，其可操作地被连接到所述传感器组装件和存储器，所述控制单元被配置成执行程序指令以：/n获得第一信号，/n获得第二信号，/n获得所述至少一个校正因子（K），/n基于所获得的第一信号、所获得的第二信号以及所获得的至少一个校正因子（K）来计算经校正的温度（T

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171222 US 62/6099891.一种温度传感器系统，包括：
传感器组装件，所述传感器组装件包括（i）温度感测部分，其被配置成基于与温度感测部分的表面部分邻近的身体的温度来生成第一信号；以及（ii）热电生成器部分，其被配置成通过所述温度感测部分来从身体接收热流并且基于所述热流来生成第二信号；
存储器，其包括被存储在其中的程序指令以及至少一个校正因子（K）；以及
控制单元，其可操作地被连接到所述传感器组装件和存储器，所述控制单元被配置成执行程序指令以：
获得第一信号，
获得第二信号，
获得所述至少一个校正因子（K），
基于所获得的第一信号、所获得的第二信号以及所获得的至少一个校正因子（K）来计算经校正的温度（Tc），以及
输出所计算的经校正的温度，
其中至少一个校正因子（K）基于以下各项中的至少一个来被确定：传感器组装件的热导率、传感器组装件的大小以及传感器组装件的纵横比。


2.根据权利要求1所述的温度传感器系统，其中所述身体包括外部皮肤，并且所述控制单元被配置成基于以下等式来计算经校正的温度：



其中是通过外部皮肤的热通量，并且

是通过传感器组装件的热通量。


3.根据权利要求2所述的温度传感器系统，其中所述至少一个校正因子（K）基于传感器组装件的热导率、传感器组装件的大小以及传感器组装件的纵横比来被确定。


4.根据权利要求1所述的温度传感器系统，此外包括：
显示器，其中所述控制单元可操作地被连接到所述显示器并且被配置成执行程序指令以利用所述显示器来显示所计算的经校正的温度。


5.根据权利要求1所述的温度传感器系统，此外包括外壳，其中：
所述传感器组装件和控制单元被所述外壳收容；
所述外壳被配置成通过外壳的第一侧来将传感器组装件暴露给身体；并且
所述外壳在与所述第一侧相对的外壳的一侧上包括窗口，所述窗口被配置成将由热电生成器部分接收的热流从温度传感器系统传递出去。


6.根据权利要求1所述的温度传感器系统，其中所述温度感测部分大体上围绕所述热电生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：B门施，T洛克兹尼克，C皮特斯，SY余，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE