温度测量方法、温度测量系统和温度获取装置的制造方法_3

文档序号:9429490阅读:来源:国知局
标系并获取每相邻两个标注点之间的斜率,并与事先获取的标准的相同两个波长对应的光声信号强度之间的斜率相比来确定被测体的温度,可进一步提高温度测量的准确度。另外,在获取不同波长激光对应的光声信号强度之后,可以用该实施例获取的被测体温度与利用实施例1获取的被测体温度进行比较,以消除因数据处理失误而带来的温度测量偏差。在事先获取上述不同激光波长对应的光声信号强度之间的斜率时,在保持被测体温度不变的情况下用不同波长的激光照射被测体,记录该波长激光激发出的光声信号强度,该不同波长的激光的波长间隔为5nm。在利用该【具体实施方式】获取被测体温度时,选取与测量时的相邻波长激光相同的波长来计算斜率。
[0102]作为本实施例的其他可替换实施方式,上述步骤S233根据不同标注点在坐标系中的位置获取被测体的温度的具体过程还可为:
[0103]首先,获取至少三个不同标注点在坐标系中的直线拟合度,即判断该至少两个不同标注点在坐标系中的位置是否为大致处于同一直线上,例如,当利用五个波长分别为700、750、800、850、900nm的激光照射被测体时,则通过直线拟合度判断该五个波长分别对应的标注点在坐标系中位置是否大致处于同一直线上。
[0104]然后,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,即各标注点在坐标系中的位置大致处于同一直线上时,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。在这里,直线拟合度的预设阈值可以根据实际测量情况灵活设置,例如可以是0.9,优选地为0.95,进一步优选地为0.98,当精度要求很高时为0.99。例如,当利用上述五个不同波长的激光照射被测体时,如果该五个不同波长的激光所对应的光声信号强度在坐标系中的标注点位置大致处于同一直线上时,则进行线性拟合,如图5所示,获得拟合直线的斜率k25以及其与纵坐标轴的交点(0,a2),并将该斜率k25和交点(0,a2)与事先获取的被测体在不同温度下不同激光波长与对应光声信号强度的拟合直线的斜率和坐标轴交点相比,并将斜率差值和交点差值均最小的所对应的温度作为被测体的温度。
[0105]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,即当至少两个不同标注点在坐标系中的位置基本不处于同一直线上时,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,当使用五个不同波长的激光来照射被测体时,其所对应的光声信号强度在坐标系中的标注点位置基本不处于同一直线上时,根据直线拟合度来将标注点拟合出两条或更多条直线。例如,如图6所示,根据直线拟合度可以判断出波长为750、800、850、900nm的激光所对应的标注点可以拟合成一条直线,其斜率为k27 ;波长为700与750nm的激光所对应的标注点可以拟合成一条直线,其斜率为k26,将这两条拟合直线的两个斜率k26、k27分别与事先获取的被测体在不同温度下对应的两个拟合直线斜率相比较。如果斜率k26、k27与事先获取的某一温度对应的两个拟合直线斜率的差值均最小,那么被测体的温度即为该温度。
[0106]上述将入射激光的波长与其对应的光声信号强度近似拟合为一条或多条直线的实施方式,当用于照射被测体的不同波长激光的数目较多时,与上述获取每相邻两个波长激光对应的光声信号强度之间的斜率的实施方式相比,计算过程更简单、数据处理也更方便。
[0107]在检测到不同波长激光对应的光声信号强度后,可根据实际需要单独利用实施例1或实施例2的方法来获取被测体的温度,也可以利用一个实施例获取的温度去验证另一个实施例获取的被测体温度,由此可以减少在根据不同波长激光对应的光声信号强度获取被测体温度时的数据处理失误,从而提高获取的被测体温度的精确度。
[0108]实施例3
[0109]如图7所示,本实施例提供了一种温度测量系统,包括:
[0110]激光产生器1,用于提供至少两个不同波长的短脉冲激光来照射被测体以产生光声信号,该激光产生器I为多波长调谐脉冲激光器(0P0激光器),其提供的激光波长范围主要在红光及近红外区域680nm?1200nm,也可以由多个不同波长的单脉冲激光器通过光纤集成组成,还可以由多个不同波长的半导体激光器组成;
[0111]光声信号探测器3,设置在被测体附近,用于分别检测被测体吸收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,该光声信号探测器3为超声换能器,其中心频率范围在IMHz?60MHz之间,具体可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;
[0112]处理器7,用于根据所检测到的光声信号的强度获取被测体的温度。
[0113]本实施例提供的温度测量系统可实现温度的非接触测量,无需接触被测体、反应速度快,且该温度测量系统可提供多个不同波长的短脉冲激光来照射被测体,并相应地获取多个被测体发出的光声信号。即通过改变入射激光波长来多次测量被测体的温度,可以减小测量系统、环境、目标状态及测量角度等因素对测量结果的影响,从而提高温度测量的准确性。
[0114]优选地,本实施例中的处理器7通过运行一系列指令,来执行上述实施例1和实施例2中的根据所检测到的光声信号强度获取被测体温度的步骤,从而使得该温度测量系统最终获取被测体的温度。
[0115]优选地,本实施例提供的温度测量系统还包括:
[0116]脉冲发射接收器4,用于接收光声信号探测器3检测到的光声信号的强度并进行放大处理;
[0117]信号采样器5,用于对脉冲发射接收器4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7。
[0118]脉冲发射接收器4主要用于将光声信号探测器3转换过来的电信号进行放大处理以使得后续的信号采样器5可以准确采样、信号采样器5可以将脉冲发射接收器4输出的模拟信号转换为数字信号以方便处理器7的运算得出被测体温度。
[0119]优选地,本实施例提供的温度测量系统还包括:
[0120]分束器2,用于将激光产生器I发出的激光分成两束,且该分束器2可准确控制各分束激光的光强,其中一分束激光用于照射被测体以产生光声信号,该分束激光的光强为激光产生器I发出的激光光强的90% ;
[0121]激光能量计8,用于检测另一分束激光的光强以获取激光产生器I发出的激光强度,实时监控输出的激光能量,该激光能量计8与处理器7连接将其实时获取的该分束激光的光强传输给处理器7。
[0122]本实施例提供的温度测量系统中的分束器和激光能量计可以实时获取每次测量时的激光产生器发出的激光强度,并将其输入处理器中,在计算被测体温度时,可修正因入射光强不稳定带来的温度测量误差,进一步提高测量精度。
[0123]优选地,本实施例提供的温度测量系统还可包括:
[0124]瞄准器9,用于将激光产生器I发出的短脉冲激光准确投射到被测体上,该瞄准器9可为准直透镜;
[0125]示波器6,接收脉冲发射接收器4进行放大处理后的光声信号,并实时显示。
[0126]实施例4
[0127]如图8所示,本实施例提供了一种温度获取装置,其可以应用于实施例3中的处理器,该温度获取装置包括:
[0128]初始测量温度获取模块M11,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;
[0129]被测体温度确定模块M12,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。
[0130]本实施例提供的温度获取装置,通过现有的比较标准的光声-温度对应表来获取所检测到的光声信号强度所对应的初始测量温度,然后通过求平均值等方法来确定被测体的测量温度。可以降低利用单波长激光照射所带来的测量误差,提高测量精确度。
[0131]具体地,初始测量温度获取模块Mll可包括:
[0132]第一初始测量温度确定单元M111,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;
[0133]第二初始测量温度确定单元M112,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。
[0134]实施例5
[0135]如图9所示,本实施例提供了另一种温度获取装置,其可以应用于实施例3中的处理器,该温度获取装置包括:
[0136]坐标系建立模块M21,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;
[0137]标注模块M22,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;
[0138]温度计算模块M23,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。
[0139]因为温度测量系统其激光产生器发射的光强和光声信号探测器的探测灵敏度等均不是恒定不变的,而光声信号强度易受发射激光光强、角度和光声信号探测器的性能等影响,在获取不同波长激光对应的光声信号的强度后直接根据不同波长激光对应的光声信号强度来获取被测体的温度容易造成较大的测量误差。因此,本实施例提供的温度获取装置,根据不同波长激光对应的光声信号的强度在坐标系中的位置来获取被测体温度,可有效去除系统以及外部因素的影响,提高测量精度。
[0140]具体地,温度计算模块M23包括:
[0141]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
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