辐射度温度计制造技术

辐射度温度计包括微波传感器（１）和用于处理由所述传感器递送的电信号的电子装置。所述电子装置包括：用于对由微波传感器（１）递送的电信号（Ｓ１）进行预放大的装置（５）；具有自动增益控制的可变增益放大装置（７），所述装置（７）放大由预放大装置（５）递送的信号，所述放大装置（７）具有允许基于由放大装置输出的信号（Ｓ７）自动地调整增益的自动增益控制信号（Ｖａｇｃ）；以及用于基于自动增益控制信号（Ｖａｇｃ）来测量温度的电子温度测量装置（８）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过由一种新的辐射度温度计检测物体发射的辐射来测量所述物体的温度。优选地但非专有地，所述测量以非侵入的方式被应用于测量生物组织的温度，并且具体地讲，测量人体的温度。
技术介绍
至今，已知通过检测由一个区域发射的热噪声功率来从远处测量该区域的温度(例如人体的生物组织的平均温度)的各种类型的辐射计。这些辐射度温度计包括超高频或微波传感器(通常在0.5到20 GHz范围内)，诸如例如天线或探针。该传感器(在本文档中被称为"微波传感器")传递其功率为所述温度的函数的信号输出。该信号输出由通常包括在其方形区域中起作用的功率检测器的电子装置来处理，以便传递与信号的功率直接成比例，从而与温度成比例的电量。这样的功率检测器的平均灵敏度在最佳情况情境下为60dBM，实际上其需要实现非常高的放大(实际上至少80dB的放大)。这导致了显著的振荡风险，并且该类型的技术方案暗示了高的制造成本，这使得其不适合大量应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种低制造成本，从而适合于大量应用的新辐射度温度计。本专利技术的辐射度温度计包括微波传感器和用于处理由所述传感器递送的电信号的电子装置。所述电子装置包括-用于预放大由微波传感器递送的电信号的装置，-具有自动增益控制的可变增益放大装置，所述可变增益放大装置允许放大由预放大装置递送的信号，所述放大装置具有允许基于放大装置输出的信号自动调整增益的自动增益命令信号，以及-允许基于所述自动增益命令信号来测量温度的电子温度测量装置。本专利技术的辐射度温度计的预放大装置的增益对于可变增益放大装置的信号输出的功率足够高，以使其永远过于显著并且通过减小可变增益放大装置的增益来系统地使得自动增益控制起作用。因此，当微波传感器检测到电磁辐射时，自动增益命令信号改变以自动地调整可变增益放大装置的增益。本专利技术基于新的发现该自动增益命令信号的变化在第一近似中与微波传感器递送的信号的功率的变化成比例，并且因此可有利地被用于测量发射了辐射的物体或区域的温度。更具体地讲，并且以根据本专利技术的可选择方式，本专利技术的辐射度温度计单独或彼此相组合地实现了权利要求2至15的附加和可选择的特征。也可以任何类型的已知热辐射计有利地实现权利要求3至9的特征和权利要求15的特征，而不管权利要求1的主要技术特征，并且不在与自动增益控制的实现和使用自动增益命令信号以测量温度相结合的情况下。本专利技术的目的还有上述辐射度温度计的使用，从而以非入侵的方式测量生物组织的温度，并且具体地讲，人体的温度。本专利技术的其它目的为提供具有低热惯量、要被在辐射度温度计中实现的热噪声源，而不管该辐射度温度计的结构，并且包括权利要求3至9或权利要求15中的一个和/或其它特征。附图说明本专利技术的其它特征和优点将基于阅读下面的本专利技术的几个优选实施例的详细说明部分而变得显而易见，参照附图，所述说明部分作为本专利技术的非限制和非穷尽的例子而被给出，其中6图l是本专利技术的辐射度温度计的第一实施例的框图。图2是可有利地在本专利技术的辐射度温度计中实现以构成热噪声源的具有低热惯量的电阻负载的透视图。图3是本专利技术的辐射度温度计的第二实施例的框图。图4是适用于图3的第二实施例的电阻负载的俯视图。以及图5是图4的电阻负载的侧视图。具体实施例方式参照图l，已示出了根据本专利技术的辐射度温度计的例子，使得能够以非入侵的方式从所述物体发射的电磁微波辐射测量物体的平均温度。辐射度温度计的结构该辐射度温度计包括使所述电磁微波辐射能够被记录的天线1。该天线也可由探针代替。天线1传递电信号输出Sl，其功率P是发射了由天线记录的电磁辐射的物体的温度的函数。该信号输出Sl是由对于本专利技术特定的电子装置处理的，并且将参照图1在下文中更详细地概述其实施例。这些电子装置包括-白高斯热噪声源3，-单向线4，-具有使得单向线4能够连接至天线1的输出端或热噪声源3的两个位置的开关2，-用于预放大通过单向线4的电信号S2的装置5,-超外差型装置6，能够变换预放大的信号S3的频率并递送信号S6,-具有自动增益控制的可变增益放大装置7,用于信号S6的放大，-电子处理和控制单元8，能够根据放大装置7的连续自动增益命令信号(Vcag)执行温度的自动测量，并递送两个电命令信号输出Cl和C2。可通过与所述物体的组成材料的接触来直接执行天线1与被检查的物体(对其进行温度测量)的耦合，从而更好地避免寄生辐射。其结果是，天线1可以是"带隙"型的，并且以使得天线材料反射系数尽可能的弱的方式，不仅根据工作的频率，还根据所检查的材料的性质(同质或分层)来最优化其尺寸。天线1优选地由具有低介电损耗的材料(例如，FR4型环氧玻璃，Kapton)制成，以便最小化天线的物理温度的影响。此外，其热质优选地尽可能地低，以便最小化热天线材料梯度和天线-被检查的物体热均衡的时间。天线1与被检查的物体的耦合也可以在没有接触的情况下进行。这需要用适用于自由空间的天线在封闭的金属机壳内进行测量。通过命令信号C1由电子单元8来控制开关2，开关2可用有源元件(FET、 PIN二极管)或诸如机电微系统的无源元件等同地根据本专利技术来实现。优选地使用SP2T微波开关，从而开关在下面描述的阶段1和2期间严格地记录相同负荷，这对减小由适配的变化而引起的误差风险和由传输系数的变化引起的误差有贡献。热噪声源3主要包括具有低热惯量的电阻负载30，所述电阻负栽30与电流发生器31相关联，并且通过命令信号C2由电子单元8控制。为了当电流源31向负载30供电时提供对于连续体的微波部分的好的绝缘，热噪声源3与开关的耦合是利用由线圏S和电容器C构成的偏振T的帮助实现的。在下文中将更详细地描述通过电子单元8对开关2和热噪声源3的控制以及负载30的优选实施例。在图1的具体实施例中，预放大装置5包括两个低噪声级联放大器50、 51。这不限制本专利技术。在又一实施例中，这些预放大装置5可包括单个低噪声放大器或多于两个的低噪声级联放大器。由预放大装置5递送的信号输出S3的频率向较低并且有利地更容易处理的中间频率的变换是这样获得的通过混频器60来计算该信号S3与由本地锁相振荡器61 (典型地为PLL)递送的预定固定频8率F的正弦信号S4的乘积。由预定带宽AF的带通滤波器62，在对混频器60的输出端处的信号S5滤波之后获得较低的中频(FI)信号S6。频率F的选择取决于辐射度温度计的所需应用，具体地讲，取决于对其进行温度测量的材料的介电常数，并且取决于要进行温度测量的检查的材料深度。因此，这是由本领域技术人员根据所需应用就每一个情况来判断地设定的。例如，1.575 GHz左右的频率F对于在总计2cm的检查深度处的人体的生物组织的温度测量是好的折衷。带通滤波器S6的输出端处的信号输出S6的功率P通过下述关系式与发射了电磁辐射的物体的温度相关联(1 ) ' P = k'丁'AF其中k:玻耳兹曼常数，△F:滤波器62的带宽为了避免其它寄生频率对温度测量的干扰，滤波器62的带宽AF必须优选地^i殳定为尽可能低。例如，可选择2Mhz的带宽(例如滤波器62的低频等于4MHz;滤波器62的高频等于6MHz )。具有自动增益控制的可变增益放大装置7包括呈现了高增益动态(例如约60 dB左右)的可变增益(G2 )放大器70。该放大器7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射度温度计，包括微波传感器（１）和用于处理由所述传感器递送的电信号的电子装置，其特征在于所述电子装置包括：　用于预放大由微波传感器（１）递送的电信号（Ｓ１）的装置（５），　具有自动增益控制的可变增益放大装置（７），所述可变 增益放大装置（７）允许放大由预放大装置（５）递送的信号，所述放大装置（７）包括使增益被基于由放大装置输出（Ｓ７）的信号而自动调整的自动增益命令信号（Ｖｃａｇ），以及使温度被基于所述自动增益命令信号（Ｖｃａｇ）而测量的电子温度测量装置（８或９）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：让克洛德范德韦尔德，E康斯坦，S若尼奥，R兰戈，
申请(专利权)人：里尔科学技术大学，
类型：发明
国别省市：FR[]