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揭开医疗应用温度传感器的神秘面纱

时间: 2024-03-12 12:39:29 作者: 行业动态

  2020年新冠肺炎来势汹汹,对医疗健康设备的需求也随之增加,小到额温枪大到呼吸机都处在爆发式的增长中。

  近年来为了改善患者的舒适度,提高诊断准确性,慢慢的变多的医疗设施开始大范围的应用。在这其中,温度传感器是许多医疗设施必不可少的组件,毕竟体温是人体健康情况的最直接反应之一,通过温度能直观地看出患者是否处于感染或者低温状态。

  随着医疗设施市场的增长,温度传感器随之水涨船高。不久前,Global Market Insights发布多个方面数据显示,2019年全球温度传感器市场规模超过70亿美元,预计从2020年至2026年将以4%的复合年增长率增长。市场增长的动力来自于汽车、医疗保健和制造业等,其对测量准确度和测量范围很有高的要求。

  医用温度传感器根据应用分主要有几种,包括一次性医疗应用温度传感器、消融应用温度传感器以及额温枪、耳温枪应用传感器。其中一次性医疗应用温度传感器主要是采用了NTC热敏电阻;消融应用采用的是热电偶;额温枪、耳温枪采用的是热电堆技术。

  NTC热敏电阻是一种热敏性半导体电阻器,其电阻值随着温度的升高而下降,电阻温度系数约为金属电阻温度系数的10倍,NTC热敏电阻器电阻值的变化可以由外部环境和温度的变化引起,也可以因有电流流过,自身发热而造成。

  热电偶的工作原理则是通过将两种不同的金属连接起来形成传感结而形成。 当传感结与自由端的温度不同时,热电偶将在两条线之间产生电压。 电压信号能转换为温度读数。 医用“微型”热电偶是指用直径较小的电线制成的热电偶,通常直径为38AWG(外径0.10mm)或更小。

  额温枪、耳温枪类使用热电堆探头的红外测温仪,是通过测出物体所发射的辐射能量,根据玻耳兹曼定律,辐射能量越大,物体温度越高,将红外辐射信号转变成电信号,再经过放大器和信号处理电路,并按照一定的算法和目标发射率校正后,最终可转变为被测目标的温度值。测温的主要器件就是热电堆,热电堆红外探头由一系列热电偶串联组成的温度传感器,来提升传感器的探测灵敏度。

  我们有必要了解不同传感器之间的特性差异,具体的应用领域就是根据不同特性而决定的。

  线性度定义了传感器输出在温度范围内持续变化的程度。NTC热敏电阻是指数非线性的,在低温下比在高温下表现出更高的灵敏度。跟着时间的推移,随着微处理器在传感器信号调理电路中的应用愈来愈普遍,传感器的线性问题变得不那么重要。通电时,热敏电阻和铂电阻式温度检测器都需要仔细考虑传感器元件中耗散的功率,以防止自发热。对于铂电阻式温度检测器传感器,测量电流在适用标准(ASTM、DIN)中规定。NTC热敏电阻没有这样的标准,只需要由设计团队确定合适的电流水平,以确认在提供足够的信噪比时不可能会出现明显的自热,这些电流通常在微安范围内。

  响应时间或传感器指示温度的速度取决于传感器元件的大小和质量(假设未使用预测方法)。其中,IC温度传感器的反应最慢,铂热线圈元件是第二慢的,铂膜、热敏电阻和热电偶有小型封装,因此响应时间会快,而玻璃微珠是响应最快的热敏电阻。响应时间本身是一个定义不明确的特征,更好的热响应测量方法一般会用时间常数(TC),即传感器在两个不一样的温度之间传输时记录63.2%的气温变化所需的时间。顾名思义,这是一个给定介质的恒定值,与起始温度和终止温度无关,它基于传热的基本物理原理。对于被测的不同介质,有不同的时间常数,例如,在静止空气中测得的时间常数比在油中测得的长10倍。

  由于热电偶的微弱毫伏信号,温度指示中的电噪声引起的误差是一个主体问题,但NTC热敏电阻有很高的电阻,电噪声的误差会小很多。

  引线电阻有几率会使电阻器件(如热敏电阻或电阻式温度检测器)的误差偏移。这种效应在低电阻器件(如100Ω铂元件或低电阻热敏电阻)中更明显。铂电阻式温度检测器传感器相比来说较低的温度系数使问题更为复杂,因此要使用3线线引线配置从测量中减去引线电阻。对于热敏电阻,通常选择较高的电阻值会消除这种影响。热电偶一定要使用与引线本身材料相同的延长引线和连接器,否则可能会引发错误。

  在选择要使用的传感技术类型时,不应主要考虑传感器元件的成本。每种类型,NTC,RTD,热电偶或半导体,都有它的优点和缺点。在每种技术中,都有一个与传感器特性(如精度、稳定性、温度范围和环境电阻)相关的成本。当然最重要的是要了解方案的总体成本,以确定最有效的解决方案。

  如图所示,NTC拥有可替代性,体积小,长期稳定性高,精度高等特点,所以很适合测量成人直肠、儿童直肠和皮肤探针等领域的一次性医疗应用温度传感器。

  而热电偶在消融术上的应用主要是其具有测量温度范围广,结构相对比较简单,热惯性小,信号能够远距离传送和多点测量等优点,很适合消融术对于可靠性、精度等严苛要求。

  对于热电堆来说,通过串联多个热电偶,从而解决了灵敏度、精度等不足,最重要的是其结构能做成单芯片形式,通过单独的红外窗口检测物体的红外能来测量温度,这也是目前额温枪的最重要组件。

  当你驾车在很小的行驶范围内穿越多个主要气候带时,你需要感谢汽车工程师们所做的工作。以加州为例,死谷的温度会达到+55°C,而几小时后,当你行驶到莫诺县时,温度会低至-35°C。你可以想一想,为了可以应对这些很大的气温变化,你的车和车内的电子元器件一定要在耐热性方面表现出色—最常见的就是车体内部的极端工作条件以及引擎盖下的应用。 毫无疑问,汽车行业越来越需要符合AEC-Q100标准的集成电路 (IC) 组件所具有的可靠性。一整天都处于阳光照射下的电子后视镜或微型、密封摄像头模块也许需要高达125°C的AEC-Q100 1 级组件。引擎盖下的引擎控制单元越来越需要0级组件,它可以在高达150°C的环境中额定运行1000小时—甚至有时候

  今年 10月, 氮 化镓功率芯片的行业领导者 纳微半导体在纳斯达克上市, 作为 全球领先的氮化镓功率芯片公司, 成立于 2014年 的 纳微半导体已经拿 到 超过 200多项专利 。 近日,纳微半导体推出了新一代采用 GaNSense TM 技术的智能 GaNFast TM 氮化镓功率芯片。 GaNSense TM 技术集成了关键、实时、智能的传感和保护电路,进一步提升了纳微半导体在功率半导体行业领先的可靠性和稳健性,同时增加了纳微氮化镓功率芯片技术的节能和快充优势。 氮化镓( GaN) 是下一代半导体材料 , 氮化镓器件的开关速度比传统

  的智能氮化镓芯片 /

  爱特梅尔公司(Atmel® Corporation)宣布推出世界首个集成非易失性存储器和串行EEPROM存储器的高精度数字温度传感器系列。这种组合可在上电循环中保持用户定制的设置,从而简化系统模块设计,减少处理器启动代码,提高可靠性并确保正常运行。Atmel AT30TS750系列是消费电子、工业、计算机和医疗应用的理想选择。 数字温度传感器具有非常出色的精确度,相比别的技术如热耦、热敏电阻器、电阻性热器件(resistive thermal device, RTD)等,能够测量更广大范围的温度。此外,数字温度传感器能够直接控制系统中的其它电路,减轻微控制器的负荷。爱特梅尔新推出的温度传感器系列集成了2K、4K和8K位串行EEP

  程序的头文件 #include reg52.h #include intrins.h #include math.h sbit CS=P1^0; sbit SCK=P1^2; sbit SID=P1^1; sbit Key=P1^3; sbit DQ = P2 ^ 7; //定义端口DQ unsigned char code AC_TABLE ={ 0x80,0x81,0x82,0x83,0x84,0x85,0x86,0x87, 0x90,0x91,0x92,0x93,0x94,0x95,0x96,0x97, 0x88,0x89,0x8a,0x8b,0x8c,0x8d,0x8e,0x8f, 0x98,0x99,0x9a,0x9b,

  DS18B20数字温度传感器接线方便,封装成后可应用于多种场合,如管道式,螺纹式,磁铁吸附式,不锈钢封装式,型号多种多样,有LTM8877,LTM8874等等。主要是依据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温,高炉水循环测温,锅炉测温,机房测温,农业大棚测温,洁净室测温,库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰,体积小,使用起来更便捷,封装形式多样,适用于各种狭窄拥挤的空间设备数字测温和控制领域。 技术性能描述 1. 独特的单线在与微处理器连接时仅需要一条口线就可以实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 2. 测温范围 -55℃~+125℃,固有测温分辨率0.5℃。 3. 支持多点组网功能,多

  驱动-DS18B20 /

  0.jpg (58.35 KB, 下载次数: 24) 下载附件 保存到相册 2018-3-14 05:20 上传 单片机源程序如下: #include intrins.h #include stdlib.h //包含 rand() 这样的随机函数 #include STC12C5A60S2.h #include zcy.h #include s_12864.h //////////////////////////////////////////////////////// //全局变量 volatile long time0_temp1 = 0; volatile long time0_tem

  温控项目 /

  摘要: 温度传感器根据其接口方式大体可分为模拟温度传感器和数字温度传感器,通过具体芯片的应用,介绍了这两种温度传感器的特点,以及各自与微处理具体接品。重点讨论了具有数字接口的半导体温度传感器,并对温度传感器未来的发展进行了展望。     关键词: 温度传感器 微处理器 温度开关 数字接口 温度的测量控制一般都会采用各式各样的温度传感器,常用的温度传感器及其测温范围(℃)为:热电偶(-84~2300),热电阻(-200~850),热敏电阻(-55~300),半导体(-55~150)。根据温度传感器输出方式及接口方式的不同,大体能分为模拟温度传感器和数字温度传感器。模拟温度传感器输出的模拟信号,一定要经过专门

  0 引言 温度是基本物理量之一,是工农业生产和日常生活中经常需要测试的重要参数,温度测量亦是应用频率最高的技术之一,在粮食仓库存储、环境监视测定、过程温度监测、中央空调监测、医学体温检测等领域存在广泛应用。传统的温度检测方式一般都会采用热电偶或热敏电阻,输出模拟信号,经A/D转换后才能送入单片机处理器,检测电路复杂。 因此,本文采用单总线智能型数字温度传感器DS18B20,以AT89C51单片机为核心处理器,进行测温系统模块设计,在Proteus环境中进行系统硬件设计,并结合软件进行了仿真,降低了开发成本,提高了开发效率。 1 DS18B20传感器特性与控制时序 DS18B20是美国DALLAS半导体公司的单总线智能型数字温度传

  DS18B20的测温系统设计 /

  【电路】采用ARM Cortex-M3的12位、4-20mA环路供电型热电偶测量系统_温度传感器电路

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