主题:【原创】了解红外体温计(耳温枪)结构原理,掌握正确使用要领

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    目前临床上使用的体温计种类有水银体温计、电子体温计、红外线体温计。由于红外线体温计检测快速、非接触的优点,在抗击“COVID-19”病毒战役中普遍使用。
    红外线体温计有额温及耳温两种检测方式,又称额温枪及耳温枪。在公共场所,普遍使用非接触的额温枪,准确度稍差,受环境波动影响较大。耳温枪测量的准确度较高,但耳温枪使用时,其耳套要与被测人耳朵接触,在公共场所使用,需要频繁更换耳套。耳温枪更适合家庭测量体温使用。
    额温枪及耳温枪的电路基本原理相同,只是在外形结构及算法上有所不同。有的厂家设计了二者通用产品。下面通过了解耳温枪结构原理,谈谈正确使用耳温枪的注意事项。

测量耳温原理
    人的大脑深部有一个叫下视丘的地方,它是人脑自主神经系统的主要管制中枢。主要功能是管制内分泌、维持新陈代谢正常、调节体温,并与饥饿、渴、性等生理活动有密切的关系。下视丘里面有一个支配人体恒温的“定点”(set-point)构造,是人体温度的中心点。当人体发烧时,也就是该“定点”温度接受一些循环在血流中的发炎性化学物质之后调高的结果,所以下视丘是人体体温最早上扬的地方。


    耳膜接近下视丘。下视丘得到颈动脉流血充分供应,而供应耳膜与供应下视丘的血流互有交通,因此耳膜温度可以及时反映出人体的温度变化,耳膜也是可以最早侦测到人体是否有发烧的地方。耳温枪用热电堆红外传感器检测耳膜6~15μm区域的红外辐射能量,转换为电信号送入专用MCU进行处理,对应的体温值由液晶屏显示出来。


仪器简要情况
以前在TB上拍的,仪器有医疗器械注册文号,有厂家地址等,是正规产品,包邮才58元一只。现在,没有这个价位的产品出售了。


仪器平时搁放在耳温枪座上,粉红色按钮是检测时扫描按钮。该仪器是非耳套更换型,耳温枪座只是一个搁仪器的机座,没有“博朗”那样的耳套存放功能。使用前,需用酒精棉擦拭耳筒清洁消毒。


正面中间的按钮是开机按钮,兼读取存储数据、清零:


耳筒对准耳道后,按下背面的扫描按钮,进行检测:


体温正常,显示屏背景光为绿色。当体温接近发烧时(低烧),显示屏背景光为黄色:


体温发烧,显示屏背景光为红色,蜂鸣器发出滴滴滴警告声讯。这种颜色光提醒设计比较实用:



停止使用30秒钟后,自动关机,节约电池电量:



三、拆机及电路元件
取下电池盖,使用两节7号电池,比较耐用:



取下电池,看见电池仓中的电路板上12个触点,是耳温枪厂家调校用的:



卸掉电池仓中一颗固定螺丝,外壳是卡扣设计,比较容易分离开:


下面是检测按钮,导电橡胶触点:


电路结构,由于采用了专用MCU,使得仪器电路显得格外简单:


这是检测头,内部热电堆传感器的电信号,用红白绿黑四根导线引出,焊接在电路板上:


电路板左边的空位较多,说明这个是简化版,阉割了一些功能:


U2是存储器,采用低电压E2PROM--T24C02A(2K),用于存储10组体温检测数据:


卸下电路板上的四颗固定螺丝,取下电路板:


电路板背面,没有啥元件:


仔细观察,电路板上的那些圆触点不是“装饰”,通向电路,是厂家生产时调校用:


电路板上的L1、L2分别是绿、红LED,起到发出三色(绿、黄、红)背景灯作用:


液晶显示板采用导电橡胶条连接;右边粉红色是开机按钮:


先将检测头反时针旋转,然后向外拉出:


卸下检测头上的两颗固定螺丝,取出传感器组件(传感器装在金属管内):


将热电堆传感器从金属管中取出,传感器外壳上有密封胶,取出时要特别小心:


传感器上没有标识(或被抹去),不知道型号:


安装传感器的金属管没有磁性,是铜质镀克罗米,它的作用是增大检测探头传感器的热容量,使检测数据稳定可靠:


仪器“全家福”图片:


四、电路原理分析
根据拆机情况,绘出仪器电路结构示意框图如下:



仪器工作原理:
    热电堆传感器感受到耳膜上的热辐射后,产生微弱的电势信号。这个电信号送入专用MCU进行处理,其温度值由LCD显示出来。对应不同的温度值,显示绿(正常)、黄(低烧)、红(高烧)三种颜色的背光。检测到高烧时,蜂鸣器同时发出“滴滴滴”警告声讯。热电堆传感器中的热敏电阻,用于检测热电堆本身温度,供内置程序分析计算使用。
    由于耳温枪要吸收热源,为了达到稳定的热平衡,热电堆传感器要安装在热容量大的金属热容管上,减少温度快速变化的干扰。
    至于温度的原点,就必须要在厂内调校。调校的过程是,把耳温枪放入恒温槽,设定原点的温度,然后依据温升的程度,加以计算,得到正确的温度。所以,厂家在说明书中提示,一般保用期3年,过期应进行校核。

五、正确使用耳温枪的注意事项
    耳温枪使用看似简单,但许多人不能正常使用。需要注意以下问题。
    1、正常体温对于每个人来说都是独一无二的,从34.7℃~38℃不等,取决于测量温度的部位和个体差异。世卫组织(WTO)提供的人体正常体温的参考数值是:
        耳内:35.8℃—38℃
        腋窝:34.7℃—37.3℃
        口腔:35.5℃—37.5℃
        直肠:36.6℃—38℃
    这个正常范围受到诸多因素的影响,比如体力劳动,昼夜变化,年龄增长。你可以为本人或家人在身体状况良好的情况下,在一天内多次测量体温来获得这一数据,以备需要时,作为判断发烧的参考数据。
    2、耳温枪使用的温度环境
    国家标准给出的耳温枪使用环境温度为16 ℃~35 ℃。当超过16 ℃~35 ℃使用范围,准确度没有得到有效验证,误差会较大。冬季一般应当在室内测量。
    耳温枪是不知道标准温度的,就像数字相机不知道颜色坐标,必须作白平衡一样。耳温枪开机之后,会先测量环境温度作为基准温度;然后测量耳温。正规厂家的使用说明书上会告诉消费者,到别的温差大的房间取用耳温枪,要等大约30分钟、直到温度平衡稳定后,才能开机使用。人从温差大的外部环境回来,应滞留5分钟左右,与房间温度平衡后再测量。手持部分,必须离检测头越远越好。耳温枪使用时远离任何热源,不要在风扇口、空调下测量。除了温度变动因素,长时间手持仪器,被测人有中耳炎、耳屎、插入耳朵位置不准,电池电量不足等,也会影响准确度。
    3、由于耳温枪对于热辐射十分敏感的特点,要发挥耳温枪的正常测量功能,一定要仔细阅读使用说明书,正确操作。

                                                      (本文系在本人原创拆机文基础上编写)
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Insp_42556327
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楼主动手能力真强大。小小耳温枪要使用准确还有这么多要注意的问题。
JOE HUI
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体温枪的确问题多多,上次去个超市测的我的体温是34度我也是醉了
sc360xp
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原文由 JOE HUI(xurunjiao5339) 发表:
体温枪的确问题多多,上次去个超市测的我的体温是34度我也是醉了
热辐射测量原理,对环境波动要求比较高。体温枪(额温枪)一般都有人工补偿校正设置,但很多人不会用,或不知道有这个功能。
deer
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原文由 JOE HUI(xurunjiao5339) 发表:
体温枪的确问题多多,上次去个超市测的我的体温是34度我也是醉了
这种东西测得值确实偏低,一般都36度左右
qqqid
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楼主电路原理分析不一定准确。
建议查一下MLX90614 或MLX90615等红外线温度传感器,看看它们的datasheet。
现在很多类型的传感器是内置放大器、AD转换、串行通迅等功能电路,稳定性和抗干扰能力更好,直接输出数字信号给处理器,开发产品简单高效。
yy_0324
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了解红外体温计(耳温枪),做好体温测试工作。
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原文由 qqqid(qqqid) 发表:
楼主电路原理分析不一定准确。
建议查一下MLX90614 或MLX90615等红外线温度传感器,看看它们的datasheet。
现在很多类型的传感器是内置放大器、AD转换、串行通迅等功能电路,稳定性和抗干扰能力更好,直接输出数字信号给处理器,开发产品简单高效。
谢谢讨论。这种售价58元包邮的产品,采用的是低价格的非集成信号处理单元的热电堆传感器,从传感器外形可以看出。TB上售价才几元钱一只,大量采购价更低。
wccd
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原文由 qqqid(qqqid) 发表:
楼主电路原理分析不一定准确。
建议查一下MLX90614 或MLX90615等红外线温度传感器,看看它们的datasheet。
现在很多类型的传感器是内置放大器、AD转换、串行通迅等功能电路,稳定性和抗干扰能力更好,直接输出数字信号给处理器,开发产品简单高效。


楼主说的有道理,电路板传感器引线是四个脚,电路原理图传感器图示是两个脚?