С быстрым развитием и применением технологии измерения температуры, перед лицом растущего спроса в связи с пандемией, измерение температуры имеет широкие перспективы применения в медицинской работе и других областях деятельности человека. Традиционный ртутный термометр из-за длительных проблем с измерением и считыванием, а также из-за влияния температуры тела и других недостатков не смог удовлетворить потребности людей в измерениях, а электронный термометр из-за контакта с пациентом и сопряжен с риском инфекции. [1]
На основе микроконтроллера C51, инфракрасного датчика температуры TN, модуля голосового вещания и модуля отображения и реализации инфракрасной системы измерения температуры. В данной статье описывается принципиальная схема проектирования оборудования и блок-схема программного алгоритма. [2]
Рисунок 1 — Блок-схема оборудования системы.
Общая схема инфракрасной системы измерения температуры показана на рисунке 1, которая состоит из MCU, инфракрасного датчика температуры, модуля питания, расширенных клавиш, дисплея и голосового модуля. MCU представляет собой микроконтроллер STC12C5A60S2, использующий пакет LQFP-44 с высокой производительностью и высокой производительностью, улучшенное ядро 8051, 36 общих портов ввода-вывода, 8, 12-битный модуль ADC и другие стандартные периферийные устройства, и может полностью удовлетворить системные требования. Инфракрасный датчик температуры напрямую использует коммерчески доступный модуль датчика с цифровым выходом, этот модуль используется для сбора и измерения данных о температуре и отправки данных на порт микроконтроллера. [3]
Инфракрасный датчик постоянно собирает данные о температуре человеческого тела и обменивается данными с контроллером MCU. При нажатии внешней клавиши контроллер считывает данные о температуре датчика и включает цифровой сглаживающий фильтр, затем отображает текущие данные о температуре и продолжает речевую трансляцию в реальном времени. [4]
Влияние расстояния на результаты измерений. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.
Для диапазона 2,5-15 см погрешность измерения очень мала, менее 1 ℃; но между 20-27 см погрешность увеличивалась постепенно; в то время как на расстоянии более 30 см испытательный прибор не может измерять температуру. Эти характеристики связаны с характеристиками инфракрасного датчика температуры, базовое испытательное расстояние датчика составляет 0-15 см, что в основном соответствует результатам экспериментов
Таблица 1 — экспериментальные данные для измерений с разного расстояния
Анализ данных температурных испытаний человеческого тела. Измерение температуры 3 человек, осуществлялась с помощью традиционного ртутного термометра и инфракрасного термометра. Инфракрасный термометр для проверки температуры лба, контроля расстояния на уровне около 5 см от лба испытуемого. Результаты измерений, приведенные в таблице 2, показывают, что ртутный термометр, измеренный с помощью одной и той же температуры тела, и инфракрасный термометр измеряли погрешность температуры около ± 0,2 ℃.
|
Измерения |
Фактические значения, ℃ |
Измеренное значение инфракрасным термометром, ℃ |
Измеренное значение ртутным термометром, ℃ |
|
1 |
36,5 |
36,4 |
36,4 |
|
2 |
36,5 |
36,4 |
36,5 |
|
3 |
37,5 |
37,3 |
37,5 |
|
4 |
37,5 |
37,4 |
37,4 |
|
5 |
36,7 |
36,6 |
36,7 |
|
6 |
36,7 |
36,6 |
36,6 |
Таблица 2 — экспериментальные данные для разных человеческих тел
Инфракрасное измерение температуры имеет такие преимущества, как отсутствие необходимости касаться измеряемого объекта, удобство измерения, высокая скорость измерения и высокая точность. Итак, реализация инфракрасной системы измерения температуры в скором времени заменит и полностью вытеснит традиционные ртутные и электронные средства измерения температуры.
Список литературы
- Hodunkov V.P. Termometrija i infrakrasnaja radiometrija mnogofaznyh i mnogoobektnyh sistem. — SPb.: Politehnika, 2013. – 259 s.
- Zaharenko V.A. Metody i sredstva beskontaktnoj termometrii dlja zadach teplovogo kontrolja; Minobr. nauki Rossii, OmGTU. — Omsk: Izd-vo OmGTU, 2014. – 148 s.
- De Witt, Nutter.Infrakrasnyj termopreobrazovatel’ stacionarnyj IKTS. [Jelektronnyj resurs] – Rezhim dostupa. — URL: http://www.omsketalon.ru/?action=ikts&.
- Kim Y.H., Yang I., Bae Y.-S., Park S.-R. // BioTechniques. V. 44.N 495–505.
