一种接触式人体皮肤温度分布测量传感装置制造方法及图纸

一种接触式人体皮肤温度分布测量传感器，包括：阵列式温度传感探头、信号调理单元、信号采集单元、主控单元及通信单元，阵列式温度传感探头包括传感器外壳以及设置于传感器外壳内的传感电极、传感电极电路板、隔温层及控制电路板，信号调理单元、信号采集单元、主控单元及通信单元设置于控制电路板上；传感电极为NTC热敏电阻，若干个传感电极以阵列的形式设置于传感电极电路板上，传感电极阵列与三个电阻连接成非平衡惠斯通电桥；隔温层设置于传感电极电路板上，传感电极的头部穿过隔温层、露出于隔温层的表面，尾部通过电极引线与传感电极电路板相连。本发明专利技术的传感器可以实现人体体表某一区域温度分布的测量，且测量精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种接触式人体皮肤温度分布测量传感装置
本专利技术属于温度测量
，特别涉及一种接触式人体皮肤温度分布测量传感器。
技术介绍
临床医学中，体温是重要的生理参数之一，病人的体温可以为医生提供其生理状态的重要信息。人体体温的测量不仅可以确诊某些疾病的发生，还可以对某些重大疾病或者隐藏于体内的健康隐患起到预防和示警作用。目前用于人体温度测量的设备包括水银体温计、红外辐射式温度计以及电子温度计等，这些体温计只能实现单点温度测量，无法实现一片区域的温度分布测量。而通过温度分布的测量，对比分布温度的差异能够提供更多生理状态的重要信息。针对这一问题，近年来也出现了一些可以实现温度分布测量的装置，主要有红外测量装置和电学测量装置。其中，红外分布测温在医学人体测温有一定的应用，红外测量装置是采用红外辐射扫描的方式进行分布式温度测量，其优点是方便快速，但由于其测量方式是非接触式，测量结果会受到许多不确定因素的影响，如被测对象辐射率不确定性，不容易测出被测对象实际温度，测量距离变化和环境温度变化也会带来误差等，在准确度上不如接触式医用温度计，通常测量精度不会优于0.2℃。而电学测量装置的分布测温也存在精度的问题，目前还只局限于工业测温领域，没有应用于医学人体测温。电学测量装置有采用集成的数字温度传感器的方案以及采用热电偶温度计、电阻温度计、和半导体热敏电阻温度计的方案。电学测量装置由于电路与传感电极之间存在温度场的影响，以及测量传感电极之间的相互影响，测温精度不够，目前最高精度也只在0.1℃左右，而且传感电极传热散热效率慢，测量过程耗时长，多数应用于环境温度的测量，并不能适用于医学人体测温的高精度测量场景。而热电偶温度计、电阻温度计和半导体热敏电阻温度计的方案多是通过将某些随温度变化的电学特性作为温度特性，这类传感器的采集精度很大程度上依赖于传感器的结构、电路设计以及信号处理的方式，精度难以满足医学应用的需求。然而在某些人体病理分析场合，不仅需要高的人体测温精度，还需要温度分布的信息以提供更多生理状态参数，因此需要一种高精度的人体皮肤温度分布测量装置来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于精确测量人体皮肤表面局部温度分布的接触式人体皮肤温度分布测量传感装置。为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术解决方案：一种接触式人体皮肤温度分布测量传感器，包括：阵列式温度传感探头、信号调理单元、信号采集单元、主控单元以及通信单元，所述阵列式温度传感探头与所述信号调理单元相连，所述信号调理单元与所述信号采集单元及主控单元连接，所述主控单元与所述信号采集单元及所述通信单元相连；所述阵列式温度传感探头包括传感器外壳以及设置于所述传感器外壳内的传感电极、传感电极电路板、隔温层及控制电路板，所述信号调理单元、所述信号采集单元、所述主控单元及所述通信单元设置于所述控制电路板上；所述传感电极为NTC热敏电阻，若干个所述传感电极以阵列的形式设置于所述传感电极电路板上，传感电极阵列与三个电阻连接成非平衡惠斯通电桥；所述隔温层设置于所述传感电极电路板上，所述传感电极的头部穿过所述隔温层、露出于隔温层的表面，尾部通过电极引线与所述传感电极电路板相连。进一步的，所述控制电路板包括第一控制电路板、第二控制电路板和第三控制电路板，所述第一控制电路板用于设置通信单元和电源管理单元，所述第二控制电路板用于设置主控单元、信号调理单元和信号采集单元，所述第四控制电路板用于设置传感电极阵列的通道切换电路。进一步的，所述第一控制电路板、第二控制电路板和第三控制电路板之间通过塑料螺丝柱相连。进一步的，所述NTC热敏电阻外套设有铜管，NTC热敏电阻的头部露出于所述铜管之外。进一步的，所述隔温层为隔热泡沫胶。进一步的，所述非平衡惠斯通电桥三个桥臂上的电阻的阻值大于所述NTC热敏电阻的阻值。进一步的，所述信号调理单元包括第一滤波电路和放大电路，所述第一滤波电路包括共模滤波器和差模滤波器。进一步的，所述信号采集单元包括AD转换电路和第二滤波电路，所述第二滤波电路为低通数字滤波器。进一步的，所述通信单元包括有线通信单元和无线通信单元。进一步的，还包括可拆卸地设置于所述阵列式温度传感探头上的隔热垫板，所述隔热垫板上设置有供所述传感电极的头部穿过的通孔，所述隔热垫板设置于所述阵列式温度传感探头的和人体接触的一侧。由以上技术方案可知，本专利技术利用具有负温度系数的NTC热敏电阻作为温度传感电极，传感电极组成阵列，与三个电阻搭建成非平衡惠斯通电桥，同时结合传感电极、隔温层、信号调理单元、信号采集单元等结构和电路的设计，提高测温精度，不仅可用于人体温度分布测量，同时可用于其他领域的温度测量，在人体皮肤温度测量和其他温度范围的测量都可达到较高的精度。附图说明图1为本专利技术实施例的框图；图2为本专利技术实施例阵列式温度传感器的分解结构示意图；图3为本专利技术实施例阵列式温度传感器的底面示意图；图4为本专利技术实施例传感电极的结构示意图；图5a为无铜管的传感电极的热阻示意图；图5b为本专利技术实施例传感电极的热阻示意图；图6为本专利技术实施例的电路图；图7为本专利技术实施例通道切换电路的电路图；图8为本专利技术实施例传感电极隔离板的结构示意图。以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细地说明。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。如图1所示，本实施例的接触式人体皮肤温度分布测量传感装置包括阵列式温度传感探头1、信号调理单元2、信号采集单元3、主控单元4以及通信单元5，阵列式温度传感探头1与信号调理单元2、信号采集单元3及主控单元4依次连接，主控单元4同时还与信号调理单元2和通信单元5相连，通信单元5用于和外部上位机通信连接。阵列式温度传感探头1将检测到的温度信息发送给信号调理单元2，由信号调理单元2先对信号进行滤波、放大处理后，再发送至信号采集单元3，由信号采集单元3进行信号转换，然后发送给主控单元4，主控单元4通过通信单元5将采集到的温度信息发送给上位机。参照图2，阵列式温度传感探头1包括传感电极1-1、传感电极电路板1-2、隔温层1-3、控制电路板以及传感器外壳(未图示)。传感电极1-1、传感电极电路板1-2、隔温层1-3、控制电路板设置于传感器外壳内。本实施例的控制电路板采用多层板的结构，包括第一控制电路板1-4、第二控制电路板1-5和第三控制电路板1-6。第一控制电路板1-4用于设置通信单元5和电源管理单元，传感器的电源可采用电池供电或接市电，第二控制电路板1-5用于设置主控单元4、信号调理单元2和信号采集单元3，第四控制电路板1-6用于设置传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接触式人体皮肤温度分布测量传感器，其特征在于，包括：阵列式温度传感探头、信号调理单元、信号采集单元、主控单元以及通信单元，所述阵列式温度传感探头与所述信号调理单元相连，所述信号调理单元与所述信号采集单元及主控单元连接，所述主控单元与所述信号采集单元及所述通信单元相连；/n所述阵列式温度传感探头包括传感器外壳以及设置于所述传感器外壳内的传感电极、传感电极电路板、隔温层及控制电路板，所述信号调理单元、所述信号采集单元、所述主控单元及所述通信单元设置于所述控制电路板上；/n所述传感电极为NTC热敏电阻，若干个所述传感电极以阵列的形式设置于所述传感电极电路板上，传感电极阵列与三个电阻连接成非平衡惠斯通电桥；/n所述隔温层设置于所述传感电极电路板上，所述传感电极的头部穿过所述隔温层、露出于隔温层的表面，尾部通过电极引线与所述传感电极电路板相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种接触式人体皮肤温度分布测量传感器，其特征在于，包括：阵列式温度传感探头、信号调理单元、信号采集单元、主控单元以及通信单元，所述阵列式温度传感探头与所述信号调理单元相连，所述信号调理单元与所述信号采集单元及主控单元连接，所述主控单元与所述信号采集单元及所述通信单元相连；
所述阵列式温度传感探头包括传感器外壳以及设置于所述传感器外壳内的传感电极、传感电极电路板、隔温层及控制电路板，所述信号调理单元、所述信号采集单元、所述主控单元及所述通信单元设置于所述控制电路板上；
所述传感电极为NTC热敏电阻，若干个所述传感电极以阵列的形式设置于所述传感电极电路板上，传感电极阵列与三个电阻连接成非平衡惠斯通电桥；
所述隔温层设置于所述传感电极电路板上，所述传感电极的头部穿过所述隔温层、露出于隔温层的表面，尾部通过电极引线与所述传感电极电路板相连。


2.如权利要求1所述的接触式人体皮肤温度分布测量传感器，其特征在于：所述控制电路板包括第一控制电路板、第二控制电路板和第三控制电路板，所述第一控制电路板用于设置通信单元和电源管理单元，所述第二控制电路板用于设置主控单元、信号调理单元和信号采集单元，所述第四控制电路板用于设置传感电极阵列的通道切换电路。


3.如权利要求2所述的接触式人体皮肤温度分布测量传感器，其特征在于：所述第一控制电路板、第二控制电路板和第三控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏福，汤汉超，李甜，周臣，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61