一种体温测量装置及其测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种体温测量装置，包括MCU控制电路和分别与之电连接的第一通道电路、第二通道电路、第三通道电路、第四通道电路。四路通道的设计很大程度上减小了因外部环境因素带来的影响，能更加准确有效判断出硬件故障，增加了系统的稳定性。本发明还公开了一种体温测量方法，包括双通道数据采集、均值处理、温度计算、温度补偿、输出温度值等步骤。其对传统测量方法容易造成的误差做了相应的检测和补偿，消除了这些误差。即通过硬件和软件上的双重改进，提高了测量精度，无需手动校准，使用便利。
【专利说明】
一种体温测量装置及其测量方法
技术领域
[0001] 本发明涉及温度测量技术领域，具体地是涉及一种体温测量装置及其测量方法。
【背景技术】
[0002] 体温是人体的一项基本的生命体征，它能反映机体的生理状态，人体的正常生命 活动都必须依赖于相对恒定的温度。体温的测量可以帮助医生明确诊断病情和分析疗效， 体温测量的准确性直接影响疾病的诊断和治疗。
[0003] 但是现在很多传统体温测量装置采用运算放大器等分立芯片和阻容元器件构成 模拟电路对信号进行放大处理，分立器件的缺点有：
[0004] (1)分立器件搭建的模拟电路容易受到周围环境如电磁干扰，工频干扰，温度变化 的影响，从而影响采集信号的准确性，对后面的计算带来很大误差；
[0005] (2)很多分立器件构成的模拟电路会带来很大的功耗，高功耗产生的高热量会对 系统的稳定性产生很大影响。
[0006] (3)传统体温测量装置由于硬件和软件设计的不足，在测量一段时间后，整个测量 系统会发生误差，其中对于环境温度造成元器件发生温漂等外部因素带来的温度计算误差 是不可避免的，需要使用者通过手动校准消除误差，使用起来非常麻烦。
[0007] 因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。
【发明内容】
[0008] 本发明旨在提供一种体温测量装置及其测量方法，其通过硬件和软件上的双重改 进，提高了测量精度，无需手动校准，使用便利。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0010] -种体温测量装置，包括:MCU控制电路和分别与之电连接的第一通道电路、第二 通道电路、第三通道电路、第四通道电路，其中所述第一通道电路和所述第二通道电路与体 温传感器连接，用于将体温传感器采集到体温信号发送至所述MCU控制电路;所述第三通道 电路和所述第四通道电路用于将检测到的故障信息发送至所述MCU控制电路。
[0011] 优选的，所述M⑶控制电路为ADuCM361微控制器，内置有24位ADC模拟数字转换器。 [0012] 优选的，还包括一电源电路，所述电源电路分别与所述M⑶控制电路、所述第一通 道电路、所述第二通道电路、所述第三通道电路和所述第四通道电路电连接。
[0013] 优选的，所述第一通道电路和/或所述第二通道电路包括第一电阻、第二电阻、第 三电阻、第一电感、开关二极管，其中所述第一电感一端与所述体温传感器连接，另一端分 别与所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、开关二极管连接，所述开关二极管的另一端与所 述电源电路连接，所述第二电阻的另一端接入基准电压。
[0014] 优选的，所述第三通道电路和/或所述第四通道电路包括第四电阻、第五电阻、第 六电阻和第一电容，其中所述第四电阻的一端接入基准电压，另一端分别与所述第五电阻 和所述第六电阻连接，所述第六电阻的另一端与所述第一电容和所述MCU控制电路连接。
[0015] 优选的，所述电源电路的输出电压为3.3V，所述基准电压为1.2V。
[0016] -种基于上述所述的体温测量装置的测量方法，其包括如下步骤：
[0017] S1:采用双通道数据采集机制，通过MCU中断模式进行数据采集，获取多个ADC数 据;其中所述双通道数据采集机制为利用第一通道电路和第二通道电路将体温传感器采集 到的多个体温信号发送至MCU控制电路，所述MCU控制电路将多个体温信号转换为多个ADC 数据，记为ADG，其中i为大于或者等于0的整数；
[0018] S2:将获取的多个ADC数据进行均值处理，得到ADC均值，记为ADC均；
[0019] S3:根据温度计算公式计算出体温理论值，记为T理；
[0020] S4:根据温度补偿公式计算出ADC理论值，记为ADGa，通过对比ADC均和ADCs两值，获 得ADC误，通过ADC误计算出温度误差Ti吴，根据Ti吴和T理获取最终体温值T;
[0021] S5:输出最终体温值T，并重复以上所有步骤。
[0022]优选的，所述步骤S1具体包括：
[0023] S11:通过M⑶控制电路打开第一通道电路的ADC中断模式；
[0024] S12:利用第一通道电路将体温传感器采集到的m个体温信号发送至MCU控制电路， 所述MCU控制电路将m个体温信号转换为m个ADC数据；
[0025] S13:通过M⑶控制电路打开第二通道电路的ADC中断模式；
[0026] S14:利用第二通道电路将体温传感器采集到的n个体温信号发送至MCU控制电路， 所述MCU控制电路将n个体温信号转换为n个ADC数据；
[0027] 其中m和n均为大于或者等于1的整数。
[0028] 优选的，m = 8，n = 8。
[0029] 优选的，所述步骤S3中的温度计算公式为：
[0030] Tis=A*ADC6+B*ADC5+C*ADC 4+D*ADC3+E*ADC2+F*ADC+G
[0031] 将ADC均带入ADC，求出体温理论值丁理；
[0032]所述步骤S4中的温度计算公式为：
[0033] y=A*x6+B*x5+C*x4+D*x3+E*x 2+F*x+G
[0034] 将T理带入y，解方程求取x，就可以得到ADC理论值ADCs。
[0035] 本发明的有益效果：四路通道的设计很大程度减小了因外部环境因素带来的影 响，能更加准确有效判断体温板的硬件故障，增加了系统的稳定性。而且由于环境温度造成 元器件发生温漂等外部因素带来的温度计算误差是不可避免的，故本发明还对算法进行了 改进，对这些误差做了相应的检测和补偿，消除了这些误差。即通过硬件和软件上的双重改 进，提高了测量精度，无需手动校准，使用便利。
【附图说明】
[0036] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详 细的说明，其中：
[0037] 图1是本发明所述的体温测量装置的原理图；
[0038] 图2是M⑶控制电路的电气原理图；
[0039]图3是电源电路的电气原理图；
[0040]图4是第一通道电路和第二通道电路的电气原理图；
[0041 ]图5a是第三通道电路的电气原理图；
[0042]图5b是第四通道电路的电气原理图；
[0043]图6是本发明所述的体温测量方法的流程图。
【具体实施方式】
[0044]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045] 实施例1
[0046] 如图1所示，为符合本实施例所述的一种体温测量装置，主要是在体温板上使用， 其包括:MCU控制电路和分别与之电连接的第一通道电路、第二通道电路、第三通道电路、第 四通道电路，其中所述第一通道电路和所述第二通道电路与体温传感器连接，用于将体温 传感器采集到体温信号发送至所述MCU控制电路;所述第三通道电路和所述第四通道电路 用于将检测到的故障信息发送至所述MCU控制电路。
[0047] 优选的，如图2所示，所述MCU控制电路为ADuCM361微控制器，内置有24位ADC模拟 数字转换器。低噪声低温漂的精密基准电压源，可编程增益运算放大器，整个对信号进行放 大处理的模拟电路都集成于MCU内，很大程度减小了因外部环境因素带来的影响。
[0048] 优选的，如图3所示，还包括一电源电路，所述电源电路分别与所述MCU控制电路、 所述第一通道电路、所述第二通道电路、所述第三通道电路和所述第四通道电路电连接。
[0049] 优选的，所述第一通道电路和/或所述第二通道电路包括第一电阻、第二电阻、第 三电阻、第一电感、开关二极管，其中所述第一电感一端与所述体温传感器连接，另一端分 别与所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、开关二极管连接，所述开关二极管的另一端与所 述电源电路连接，所述第二电阻的另一端接入基准电压。在一优选实施例中，如图4所示，所 述第一通道电路和所述第二通道电路的电路原理相同，所述第一通道电路包括第一电阻 R132、第二电阻R128、第三电阻R129、第一电感FB14(优选为BLM18BD601SN1)、开关二极管D8 (优选为BAV99/S0T)，第一电感FB14的一端与体温传感器的第二脚连接。所述第二通道电路 包括第一电阻R134、第二二电阻R135、第三电阻R136、第一电感FB15(优选为 BLM18BD601SN1)、开关二二极管D9(优选为BAV99/S0T)，第一电感FB15的一端与体温传感器 的第四脚连接。
[0050] 优选的，所述第三通道电路和/或所述第四通道电路包括第四电阻、第五电阻、第 六电阻和第一电容，其中所述第四电阻的一端接入基准电压，另一端分别与所述第五电阻 和所述第六电阻连接，所述第六电阻的另一端与所述第一电容和所述MCU控制电路连接。在 一优选实施例中，如图5a所示，所述第三通道电路和所述第四通道电路原理相同，所述第三 通道电路包括第四电阻R140、第五电阻R144、第六电阻R142和第一电容C110。如图5b所示， 所述第四通道电路和所述第四通道电路原理相同，所述第三通道电路包括第四电阻R141、 第五电阻R145、第六电阻R143和第一电容C111。通过第三通道电路和所述第四通道电路检 测体温板的硬件故障，从而能更加准确有效判断体温板的硬件故障，增加了系统的稳定性。
[0051] 本实施例中的所有电阻的阻值等参数可以参见附图，本实施例对此不做赘述。
[0052]优选的，所述电源电路的输出电压为3.3V，所述基准电压为1.2V。
[0053]本实施例的工作原理在于:第一通道电路和第二通道电路将体温信号传输给M⑶， 第三通道电路和第四通道电路检测体温板的硬件故障，MCU控制电路中的MCU内部集成了模 拟前端电路，对信号进行滤波和放大处理，电源电路给系统供电。四路通道的设计很大程度 减小了因外部环境因素带来的影响，能更加准确有效判断体温板的硬件故障，增加了系统 的稳定性。
[0054] 实施例2
[0055] 如图6所示，一种基于实施例1所述的体温测量装置的测量方法，其包括如下步骤：
[0056] S1:使用MCU的24位ADC模拟数字转换器，设置好数据采样率(本领域技术人员应当 知晓，故此处不再赘述），采用双通道数据采集机制，通过MCU中断模式进行数据采集，获取 多个ADC数据;其中所述双通道数据采集机制为利用第一通道电路和第二通道电路将体温 传感器采集到的多个体温信号发送至MCU控制电路，所述MCU控制电路将多个体温信号转换 为多个ADC数据，记为ADG，其中i为大于或者等于0的整数；
[0057] S2:将获取的多个ADC数据进行均值处理，得到ADC均值，记为ADC均；
[0058] S3:根据温度计算公式计算出体温理论值，记为T理；
[0059] S4:根据温度补偿公式计算出ADC理论值，记为ADGa，通过对比ADC均和ADCs两值，获 得ADC误，通过ADC误计算出温度误差Ti吴，根据Ti吴和T理获取最终体温值T;
[0060] S5:输出最终体温值T，并重复以上所有步骤。
[0061] 优选的，所述步骤S1具体包括：
[0062] S11:通过M⑶控制电路打开第一通道电路的ADC中断模式；
[0063] S12:利用第一通道电路将体温传感器采集到的m个体温信号发送至MCU控制电路， 所述MCU控制电路将m个体温信号转换为m个ADC数据；
[0064] S13:通过mj控制电路打开第二通道电路的ADC中断模式，
[0065] S14:利用第二通道电路将体温传感器采集到的n个体温信号发送至MCU控制电路， 所述MCU控制电路将n个体温信号转换为n个ADC数据；
[0066]其中m和n均为大于或者等于1的整数。当第二通道电路采集完n个ADC数据进入步 骤S2进行计算，计算完成后重复上述步骤。当然本实施例还可以包括初始化过程，由于其为 本领域的常规技术手段，故此处不再赘述。
[0067] 下面以，m = 8，n = 8为例，说明整个计算流程。
[0068]首先，通过MCU控制电路打开第一通道电路的ADC中断模式，利用第一通道电路将 体温传感器采集到的8个体温信号发送至MCU控制电路，所述MCU控制电路将8个体温信号转 换为8个ADC数据；
[0069] 而后通过M⑶控制电路打开第二通道电路的ADC中断模式，利用第二通道电路将体 温传感器采集到的8个体温信号发送至MCU控制电路，所述MCU控制电路将8个体温信号转换 为8个ADC数据。
[0070] 然后进行均值处理:根据公式
[0071] ADcdiADC)卜
[0072]采集到8点数据后对8点数据做均值处理。
[0073] 优选的，所述步骤S3中的温度计算公式为：
[0074] Tis=A*ADC6+B*ADC5+C*ADC 4+D*ADC3+E*ADC2+F*ADC+G [0075] 将ADC均带入ADC，求出体温理论值
[0076] 其中六，8，(：，04^，6这六个系数通过以下方法计算：
[0077] (I)在体温板的测量范围（0°C~50°C)内，每隔0? 5°C，体温值记为Ti(0 < i < 50) [0078] 采集一次体温的AD值，记为ADCi(0 < i < 50);
[0079] (II)对于Ti值，获取一条线性直线，运用数学软件工具的曲线拟合，将ADCi的曲线 尽量
[0080] 拟合为Ti直线，这样就可以通过数学软件读出A，B，C，D，E，F，G这六个系数。
[0081 ] (III)对于求出的温度T和体温值Ti，通过公式
[0083]求取拟合均方根误差，用来判断曲线拟合设计是否符合我们的误差需求。
[0084]所述步骤S4中的温度计算公式为：
[0085] y=A*x6+B*x5+C*x4+D*x3+E*x 2+F*x+G
[0086] 将T理带入y，解方程求取x，就可以得到ADC理论值ADCs。
[0087] 对于环境温度造成元器件发生温漂等外部因素带来的温度计算误差是不可避免 的，而且硬件只能处理其中的一部分，这时就要通过软件补偿来消除这些误差，本实施例针 对这些误差做了相应的检测和补偿，消除了这些误差，使用者不用频繁进行手动校准，在很 大程度方便了使用者。
[0088] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种体温测量装置，其特征在于，包括:MCU控制电路和分别与之电连接的第一通道 电路、第二通道电路、第三通道电路、第四通道电路，其中所述第一通道电路和所述第二通 道电路与体温传感器连接，用于将体温传感器采集到体温信号发送至所述MCU控制电路;所 述第三通道电路和所述第四通道电路用于将检测到的故障信息发送至所述MCU控制电路。2. 如权利要求1所述的体温测量装置，其特征在于：所述MCU控制电路为ADuCM361微控 制器，内置有24位ADC模拟数字转换器。3. 如权利要求1或2所述的体温测量装置，其特征在于:还包括一电源电路，所述电源电 路分别与所述MCU控制电路、所述第一通道电路、所述第二通道电路、所述第三通道电路和 所述第四通道电路电连接。4. 如权利要求3所述的体温测量装置，其特征在于:所述第一通道电路和/或所述第二 通道电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电感、开关二极管，其中所述第一电感一 端与所述体温传感器连接，另一端分别与所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、开关二极管 连接，所述开关二极管的另一端与所述电源电路连接，所述第二电阻的另一端接入基准电 压。5. 如权利要求1-4任一所述的体温测量装置，其特征在于:所述第三通道电路和/或所 述第四通道电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第一电容，其中所述第四电阻的一端 接入基准电压，另一端分别与所述第五电阻和所述第六电阻连接，所述第六电阻的另一端 与所述第一电容和所述MCU控制电路连接。6. 如权利要求5所述的体温测量装置，其特征在于:所述电源电路的输出电压为3.3V， 所述基准电压为1.2V。7. -种基于权利要求1-6任一所述的体温测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下 步骤： S1:采用双通道数据采集机制，通过MCU中断模式进行数据采集，获取多个ADC数据;其 中所述双通道数据采集机制为利用第一通道电路和第二通道电路将体温传感器采集到的 多个体温信号发送至MCU控制电路，所述MCU控制电路将多个体温信号转换为多个ADC数据， 记为ADG，其中i为大于或者等于0的整数； S2:将获取的多个ADC数据进行均值处理，得到ADC均值，记为ADC均； S3:根据温度计算公式计算出体温理论值，记为T理； S4:根据温度补偿公式计算出ADC理论值，记为ADC理，通过对比ADC均和ADC理两值，获得 ADC误，通过ADC误计算出温度误差T误，根据T误和T理获取最终体温值T; S5:输出最终体温值T，并重复以上所有步骤。8. 如权利要求7所述的体温测量方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括： SI 1:通过MCU控制电路打开第一通道电路的ADC中断模式； S12:利用第一通道电路将体温传感器采集到的m个体温信号发送至MCU控制电路，所述 MCU控制电路将m个体温信号转换为m个ADC数据； S13:通过MCU控制电路打开第二通道电路的ADC中断模式； S14:利用第二通道电路将体温传感器采集到的η个体温信号发送至MCU控制电路，所述 MCU控制电路将η个体温信号转换为η个ADC数据； 其中m和η均为大于或者等于1的整数。9. 如权利要求8所述的体温测量方法，其特征在于:m=8，η = 8。10. 如权利要求9所述的体温测量方法，其特征在于，所述步骤S3中的温度计算公式为： Tis=A*ADC6+B*ADC5+C*ADC4+D*ADC 3+E*ADC2+F*ADC+G 将ADC均带入ADC，求出体温理论值T理； 所述步骤S4中的温度计算公式为： y=A*x6+B*x5+C*x4+D*x3+E*x 2+F*x+G 将T理带入y，解方程求取X，就可以得到ADC理论值ADGa。
【文档编号】A61B5/01GK105852821SQ201610168452
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】张海, 陆鉴良, 陆玉林, 丁衍
【申请人】苏州贝莱弗医疗科技有限公司