温度测量方法、温度测量系统和温度获取装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及温度测量技术领域。具体地说，涉及一种温度测量方法、温度测量系统和温度获取装置。
【背景技术】
[0002]温度作为描述物体冷热程度的一个基本物理量，在物理、地质、化学、大气科学及生物学等领域中，都有着极其重要的作用。
[0003]目前测量温度的方法主要包括:接触式和非接触式两种。其中接触式主要包括:采用酒精或汞等膨胀测温法；采用热电偶或热电阻接触测试温度的电学测温法及超声测温法等。这些方法一般测试设备结构简单、准确度高，但对测量范围有限，主要用于低温测量，也无法满足某些需要非接触测量条件的需要。非接触式目前主要是利用热辐射进行测温的辐射测温法，该方法无需接触被测物体、反应速度快，但易受测量环境、距离等外部因素的影响，测量误差大。此外，国内外也开展了利用磁学、频率及CT等方法进行无创测量温度的方法，但这些方法一般测试设备庞大、价格昂贵、实时性较差，不利于普及。
[0004]光声成像是近年来发展起来的一种无损医学成像方法，它结合了光学成像的高分辨和超声成像的深度特性，可提供高分辨率和高对比的组织及功能成像。目前已有研究表明光声信号与被测目标本身的温度有着密切的联系，因此，可用来进行温度探测。
[0005]但是，目前光声测温的方法使用的都是单波长测量，容易受系统、环境、目标状态及测量角度等影响，尤其是在复杂结构中，光声信号强度并非随温度线性增长，加之输出光强的变化，会出现在不同温度条件下，探测到的目标光声信号强度却相同的现象，造成无法判断温度或导致结果误差大。
【发明内容】
[0006]为此，本发明所要解决的技术问题在于现有光声温度测量方法只使用一个波长的激光测量一次，其测量结果易受测量系统的精度、测量环境、测量状态的影响从而导致测量精度不高，从而提出一种利用多个不同波长的激光来测量被测体温度来减小测量误差、提高测量精度的温度测量方法、温度测量系统和温度获取装置。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案:
[0008]一种温度测量方法，包括以下步骤:
[0009]用至少两个不同波长的激光分别照射被测体；
[0010]分别检测被测体吸收至少两个不同波长的激光能量后升温膨胀所产生的光声信号的强度；
[0011]根据所检测到的光声信号的强度获取被测体的温度。
[0012]优选地，根据所检测到的光声信号的强度获取被测体的温度的步骤包括:
[0013]通过光声-温度对应表获取所检测到的光声信号的强度分别对应的被测体的初始测量温度，其中光声-温度对应表是通过事先获取被测体在不同波长激光照射下所产生的光声信号的强度随温度的变化规律得到的；
[0014]根据被测体在被至少两个不同波长的激光照射后产生的光声信号强度分别对应的被测体的初始测量温度来确定被测体的温度。
[0015]优选地，通过光声-温度对应表获取所检测到的光声信号的强度分别对应的被测体的初始测量温度的步骤，包括:
[0016]当所检测到的光声信号的强度存在于光声-温度对应表中时，直接根据所检测到的光声信号的强度确定被测体的初始测量温度；
[0017]当所检测到的光声信号的强度不存在于光声-温度对应表中时，通过线性拟合方法确定被测体的初始测量温度。
[0018]优选地，根据所检测到的光声信号的强度获取被测体的温度的步骤包括:
[0019]建立以波长为横坐标、光声信号强度为纵坐标的坐标系；
[0020]将至少两个不同波长激光所对应的光声信号强度分别标注于坐标系中，相应形成至少两个不同标注点；
[0021]根据至少两个不同标注点在坐标系中的位置获取被测体的温度。
[0022]优选地，根据至少两个不同标注点在坐标系中的位置获取被测体的温度的步骤包括:
[0023]获取每相邻两个标注点之间的斜率；
[0024]分别获取相邻两个标注点之间的斜率与事先获取的不同温度下的相应两个波长激光所对应的光声信号强度之间的斜率的差值；
[0025]当各相邻两个标注点之间的斜率与事先获取的某一温度下的相应两个波长之间的斜率的差值的绝对值之和最小或各斜率差值的方差最小时，则将该温度作为被测体的温度。
[0026]优选地，根据至少两个不同标注点在坐标系中的位置获取被测体的温度的步骤包括:
[0027]获取至少两个不同标注点在坐标系中的直线拟合度；
[0028]当至少两个不同标注点在坐标系中的直线拟合度大于预设阈值时，则进行线性拟合，并获取拟合直线的斜率以及其与坐标轴的交点，并将其与事先获取的被测体在不同温度下对应的拟合直线相比较来确定被测体的温度；
[0029]当至少两个不同标注点在坐标系中的直线拟合度小于预设阈值时，则线性拟合出多个拟合直线并将拟合出的多个斜率分别与事先获取的被测体在不同温度下对应的多个拟合直线斜率相比较来确定被测体的温度。
[0030]一种温度测量系统，包括:
[0031]激光产生器，用于提供至少两个不同波长的激光来照射被测体以产生光声信号；
[0032]光声信号探测器，设置在被测体附近，用于分别检测被测体吸收至少两个不同波长的激光能量后升温膨胀所产生的光声信号的强度；
[0033]处理器，用于根据所检测到的光声信号的强度获取被测体的温度。
[0034]优选地，还包括:
[0035]脉冲发射接收器，用于接收光声信号探测器检测到的光声信号的强度并进行放大处理；
[0036]信号采样器，用于对脉冲发射接收器接收的光声信号强度进行采样处理，并将采样处理后的信号输入到处理器。
[0037]优选地，还包括:
[0038]分束器，用于将激光产生器发出的激光分成两束，其中一分束激光用于照射被测体以产生光声信号；
[0039]激光能量计，用于检测另一分束激光的光强，并将其传输给处理器，以获取激光产生器发出的激光强度。
[0040]优选地，激光产生器为多波长调谐脉冲激光器、或由多个不同波长的单脉冲激光器通过光纤集成组成、或者由多个不同波长的半导体激光器组成。
[0041]优选地，光声信号探测器为单个超声探头或阵列超声探头或水听器或聚焦换能器或临床用B超探头。
[0042]—种温度获取装置，包括:
[0043]初始测量温度获取模块，用于通过光声-温度对应表获取所检测到的光声信号的强度分别对应的被测体的初始测量温度，其中光声-温度对应表是通过事先获取被测体在不同波长激光照射下所产生的光声信号的强度随温度的变化规律得到的；
[0044]被测体温度确定模块，用于根据被测体在被至少两个不同波长的激光照射后产生的光声信号强度分别对应的被测体的初始测量温度来确定被测体的温度。
[0045]优选地，初始测量温度获取模块包括:
[0046]第一初始测量温度确定单元，用于当所检测到的光声信号的强度存在于光声-温度对应表中时，直接根据所检测到的光声信号的强度确定被测体的初始测量温度；
[0047]第二初始测量温度确定单元，用于当所检测到的光声信号的强度不存在于光声-温度对应表中时，通过线性拟合方法确定被测体的初始测量温度。
[0048]一种温度获取装置，包括:
[0049]坐标系建立模块，用于建立以波长为横坐标、光声信号强度为纵坐标的坐标系；
[0050]标注模块，用于将至少两个不同波长激光所对应的光声信号强度分别标注于坐标系中，相应形成至少两个不同标注点；
[0051]温度计算模块，用于根据至少两个不同标注点在坐标系中的位置获取被测体的温度。
[0052]优选地，温度计算模块包括:
[0053]相邻标注点之间斜率获取单元，用于获取每相邻两个标注点之间的斜率；
[0054]斜率差值获取单元，用于分别获取相邻两个标注点之间的斜率与事先获取的不同温度下的相应两个波长激光所对应的光声信号强度之间的斜率的差值；
[0055]温度确定单元，当各相邻两个标注点之间的斜率与事先获取的某一温度下的相应两个波长之间的斜率的差值的绝对值之和最小或各斜率差值的方差最小时，则将该温度作为被测体的温度。
[0056]优选地，温度计算模块包括:
[0057]直线拟合度获取单元，用于获取至少两个不同标注点在坐标系中的直线拟合度；
[0058]第一温度确定单元，当至少两个不同标注点在坐标系中的直线拟合度大于预设阈值时，则进行线性拟合，并获取拟合直线的斜率以及其与坐标轴的交点，并将其与事先获取的被测体在不同温度下对应的拟合直线相比较来确定被测体的温度；
[0059]第二温度确定单元，当至少两个不同标注点在坐标系中的直线拟合度小于预设阈值时，则线性拟合出多个拟合直线并将拟合出的多个斜率分别与事先获取的被测体在不同温度下对应的多个拟合直线斜率相比较来确定被测体的温度。
[0060]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0061]1.本发明提供的温度测量方法，通过多个不同波长的短脉冲激光分别照射被测体，多次获取被测体的光声信号强度，最后根据该多个入射激光波长与光声信号强度的对应关系或其在波长-光声信号强度坐标系中的位置来确定被测体的温度。该方法可以减少因测量误差、测量系统的精确度、以及入射激光光强、激光波长、测温距离、测量角度、还有包括气流和杂质等环境因素所带来的测量误差，提高光声温度测量的精确度和稳定性，并进一步扩展了该非接触式光声温度测量方法的适用范围。
[0062]2.本发明提供的温度测量系统，可实现温度的非接触测量，无需接