接触式电子体温计论文.doc

摘 要随着社会的进步，科学技术的发展，特别是近20年来，电子技术日新月异，各种电器设备充满了人们生产和生活的各个领域，相当大一部分的电器设备都应用到了传感器件，传感器技术是现代信息技术中主要技术之一，电子体温计主要是利用热敏电阻传感器感知温度不同时内部的电流不同,将电流转换为数字形式，这样快速又简捷的完成体温测量和读数 。关键词：热敏电阻 放大电路 电子体温计 ABSTRACTWith the social progress, scientific and technological development, especially in the past 20 years, electronic technology with each passing day, full of all kinds of electrical equipment production and the lives of people in various fields, a large portion of the electrical equipment are applied to the sensors, sensor technology is of modern information technology in one of the main technical, electronic thermometers have been the mainstay of the temperature sensing thermistor sensor within the current time is different from the current is converted to digital form, so that the completion of quick and simple temperature measurements and readings. Key words：Thermistor amplifying circuit Electronic thermometer 目录引言.11. 接触式电子体温计的产生及发展过程.11.1接触式电子体温计产业关联产业的发展.11.2接触式电子体温计产业子行业发展现状.22. 接触式电子体温计的主要结构特点.33接触式电子体温计在温度测量领域的应用状况44接触式电子体温计功能的实现.55接触式电子体温计的电路图.65.1电路图说明.65.2 制作体温计并进行测量调试，记录调试结果.6结论.8致谢辞8参考文献.9引 言现在，人们对自己的身体健康状况十分关注。都希望自己有一个好的身体。体温是人体的重要生理参数之一，对它的监测十分重要。传统的测量方式采用水银温度计，易破碎，存在水银污染的可能；而且测量时间比较长，对急重病患者、老人、婴幼儿等使用不方便，读数比较费事。鉴于传统的水银体温计汞的污染及其携带不方便易破碎,尤其是测量时间过长等缺点，本课题就此问题设计出一种接触式电子体温计。它在稳定性及响应时间上比传统的水银体温计有着显著的优势，直接显示数字读数，简单易读，携带方便，不易损坏，比普通水银体温计更易保管，精度要求也能和传统的水银体温计相媲美。1、接触式电子体温计的产生及发展过程 上世纪初，开始用水银来制作体温计，至今在临床上还被广泛的应用。但玻璃体温计的缺陷很明显，易破碎，存在水银污染的可能；测量时间比较长，对急重病患者、老人、婴幼儿等使用都不方便，读数较费事等。 所以随着科学技术的发展，目前已经出现很多类型的新式体温计。电子式体温计利用某些物质的物理参数（如电阻、电压、电流等）与环境温度之间存在的确定关系，将体温以数字的形式显示出来，读数清晰，携带方便，已有许多医院采用了电子体温计，用其它电子仪器测量体温也日益普及。1.1接触式电子体温计产业关联产业的发展现代科技的发展，传感器技术的应用越来越广泛。其中，在传感器家族中占有重要地位的成员温度传感器的应用也深入了各个领域。- 9 -温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。根据美国仪器学会的调查，1990年，温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的，这就是后来的热电偶传感器。五十年以后，另一位德国人西门子发明了铂电阻温度计。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。2001年10月15日，“2001年中国新兴传感器应用主题研讨会”上，美国国家半导体公司(NS)数据转换系统部经理陈永信先生介绍，移动电话，特别是CDMA手机很需要半导体温度传感器，以便对频率漂移、功率放大、电池保持以及彩色屏幕等方面提供保护与修正。这些应用在以往的GSM手机中是没有的。NS公司的温度传感器芯片的发展有4大方向：模拟，数字，远程二极管及系统监视器。中国作为世界上最大的家电生产国，冰箱、空调、电饭锅、微波炉全离不开温度传感器。为提升产品档次，加强技术含量，更离不开温度传感器。温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段：（1）传统的分立式温度传感器（含敏感元件），主要是能够进行非电量和电量之间转换。传统的分立式温度传感器热电偶传感器。热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精度。 （2）模拟集成温度传感器/控制器。模拟集成温度传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此又称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功能。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。（3）智能温度传感器。智能温度传感器(亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器，并且可通过软件来实现测试功能，其智能化取决于软件的开发水平。近几年，相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，测试功能也在不断增强。例如，DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟（RTC），使其功能更加完善。DS1624还增加了存储功能，利用芯片内部256字节的E2PROM存储器，可存储用户的短信息。另外，智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。1.2接触式电子体温计产业子行业发展现状热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件，所以在应用方面，它不仅可以作为测量元件（如测量温度、流量、液位等），还可以作为控制元件（如热敏开关、限流器）和电路补偿元件，热敏电阻广泛用于家用电器、电力工业、通讯、军事科学、宇航等各个领域，发展前景极其广阔。热敏电阻在一些设备的功率管理中起着非常关键的作用，如无线话机、笔记本电脑、个人数字助理（PDA）等。在电池电路中使用热敏电阻，就可以检测过量的电流或电流的过热，从而调整充电的速率。在医院的环境中新生儿经常用取暖器，甚至婴儿箱来保持温度。温度调节可用一个安放在婴儿腹部的热敏电阻探针来实现。婴儿箱通常是密封的，除了要监控婴儿的温度外，还要控制婴儿箱内的空气。在做心脏手术时，经常要降低心脏的温度以保护心脏的安全。但这时心脏温度的控制必须十分精确。为此，可以将一个热敏电阻封装在探针（长0.51.0英寸）内，探针则插入到心脏肌肉中。探针连接到一个监控器，以便随时为专家提供精确的温度信息。长期以来，热敏电阻广泛地用来测量水的温度，现在，则有了更多新的应用。从而对热敏电阻工业提出了更高的要求：更小的尺寸、更高的稳定性、更好的高温测试性能，等等，在所有这些方面现在都取得了进展。包括更精确的患者温度的监控、微小温差传感器、用来改进燃料效率的汽车中的高温传感器，等等。回顾热敏电阻应用200年来的进展，可以相信，现在热敏电阻工业和研究的进展一定可以满足电子工业现在和将来对于热敏传感所提出的各种需求。2、 接触式电子体温计的主要结构特点。电子体温计主要是一种单片低电压COMS模拟集成电路，配合503ET型高精度热敏电阻构成体温计。它的外围电路非常简单，仅需只电阻、只电容、 位单色液晶显示器即可。电源电压允许范围是1.31.65，工作电流为60，备用状态下的电源电流可降至1.0以下，因而可采用1.5钮扣电池供电。503ET温度传感器为日本产NTC型温度电阻，主要用于人体体温计，R25=50K3，B：4055K1，测温范围：-40100。NTC是负温度系数热敏电阻简称（是Negative Temperature Coefficient 的缩写），它的阻值是随着温度的升高而下降的。NTC热敏电阻器温度系数-2%-6.5%，可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。热敏电阻的稳定性、电阻特性、电阻温度特性都可以通过改变电阻材料的化学成分和改变处理过程中的参数来进行控制。这样，就有各种不同特性的热敏电阻可供选择。再经过适当的后处理，如适当的封装技术，还可以进一步改善稳定性和电气特性。现在，负温度系数热敏电阻随着温度的升高阻值可以有较大的减少：当温度从25上升到100时，典型的电阻变化量可以减少16%。 热敏电阻的温度电阻特性是非线性的。热敏控制和温度补偿等应用都是依赖于这种温度电阻特性。 热敏电阻在低电流时的功耗是很小的。在温度不变时，热敏电阻和一般固定电阻的特性相同：它的电压和电流有线性关系。当电流增加时，热敏电阻不能消耗掉所产生的功率，结果是电阻上的电压不随电流线性增加，而是相对较小。这种现象也称为“自热”。当热敏电阻的功率作跳跃式变化时，在达到稳定的电流前总有一个时间的延迟。在这个时间延迟期间，热敏电阻的电流将逐渐上升，经过一定的时间T后达到稳定。这种特性的最典型应用是限制电流的突然增长。 热敏电阻器温度计的精度可以达到0.1，感温时间可少至10s以下它不仅适用于粮仓测温仪，同时也可应用于食品储存、医药卫生、科学种田、海洋、深井、高空、冰川等方面的温度测量 COMS模拟集成电路主要是针对模拟信号处理的模块。如；话筒里的声音信号，电视信号和VCD输出的图象信号、温度采集的模拟信号和其它模拟量的信号处理的集成模块。模拟集成电路工作在晶体管的三角放大区。（1）电路处理的是连续变化的模拟量电信号（即其幅值可以是任何值）。 （2）信号的频范围往往从直流一直可以延伸到高频段。 （3）模拟集成电路中的无器件种类多，除了数字集成电路中大量采用的NPN管及电阻外，还采用了PNP管，场效应晶体管，高精度电阻等。COMS电路线路结构和电气参数都具有对称性，在温度环境发生变化时，某些参数能起到自动补偿作用，因而CMOS集成电路的温度特性非常好。单色液晶显示器由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶(LC)材料的5m均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。既省电，又不产生高温：它属于低耗电产品，无辐射，益健康。 画面柔和不伤眼，液晶显示器画面不会闪烁，可以减少显示器对眼睛的伤害，眼睛不容易疲劳。3接触式电子体温计在温度测量领域的应用状况。 水银体温计目前仍在医疗领域和普通家庭被广泛使用。如果体温计折断，水银流到口腔内乃至被吞下会引起汞中毒，伤害肝肾功能；如果皮肤被断裂的水银温度计划破，可能引起皮肤感染发炎，如果水银进入人体的血液，将危及生命。据媒体报道，每年都有儿童误吞水银的事件发生。另外，体温计废弃和破裂后，内含的汞剧毒会对周围环境造成污染。据悉，目前欧美国家已禁止销售玻璃水银体温计。2008年12月6日，阿根廷卫生部官员也称，为减少汞对环境的污染以及对患者的危害，将禁止生产和进口水银体温计。 不久前，计量科学研究院负责起草的医用电子体温计国家计量校准规范审定获通过，正大举挺进医疗和家用领域的电子体温计性能评定方法将得到统一。由于消费者人体安全和环境保护意识越来越强，电子体温计取代水银体温计将是大趋势。业内人士预测，我国也将禁止销售和使用玻璃水银体温计，取而代之的将是电子体温计。 新标准带来商机多多 在小商品分类中，电子体温计被归纳在电子类产品。相比水银温度计，电子温度计在安全、性能、精度、测量时间等方面都有优势。由于使用塑料、橡胶等产品做外壳，电子体温计可根据用途灵活设计，在市面上有销售专为婴幼儿设计的奶嘴型体温计；电子体温计最小刻度可达0.01，普通的也达到0.10（水银体温计为0.20）；在测量时间上，电子体温计最快10秒种即可显示所测人体体温；最重要的是电子体温计不易损坏，破裂后不会产生汞剧毒。据了解，医用电子体温计计量校准规范适用于电池供电，能间歇测量人体或动物腋下、口腔、直肠等不同部位体温，以数字形式显示所测温度值并具有最高温度保持功能的接触式电子体温计。专家称，该规范的实施将统一国内电子体温计性能评定的方法，促进电子体温计的规范生产、推广使用，对正确使用电子体温计、获得准确可靠的体温测量数据具有重要的意义。因此，有部分商家认为，新规范实施后，电子体温计的行业竞争力将增加。产品整体质量提高后，可增强消费者的购买信心。4接触式电子体温计功能的实现。电子体温计是利用感温元体（通常是用热敏电阻）的电阻值大小随环境温度的变化而变化的原理制成的。体温计内部含有热敏电阻,当感知温度不同时内部的电流不同,继而转换为数字形式。温度不同是读出数值不同(实际上是电流不同)热敏电阻是温度传感器的一种，他由仿陶瓷半导体组成。热敏电阻(NTC)不同于普通的电阻，他具有负的电阻温度特性，即当温度升高时，其电阻值减小。热敏电阻的阻值温度特性曲线是一条指数曲线，非线性较大，因此在使用时要进行线性化处理。线性化处理虽然能够改善热敏电阻的特性曲线，但是比较复杂。为此，在要求不高的一般应用中，常做出在一定的温度范围内温度与阻值成线性关系的假定，以简化计算。使用热敏电阻是为了感知温度，给热敏电阻通以恒定的电流，电阻值发生变化，从而转换为数字形式。5电子体温计的电路图5.1电路图说明。如图A所示，当温度发生变化引起热敏电阻503ET的阻值改变时，该值将通过模拟集成电路中的传感器振荡电路转换成频率信号。脉冲发生器用于根据预先存储好的脉冲参数表来设定闸门的通断。计数器用于对该频率信号进行计数以得到被测温度数据。通过LCD驱动器可使液晶屏上显示出被测体温值。LCD的驱动电压为。利用倍压器可将.电源变换成.电源，二者串联即可得到电压。倍压器的原理等效于极性反转式DCDC电源变换器，其特点是利用振荡器和开关式控制器使两组模拟开关交替地通、断以完成电路切换。正半周时，1.5电池对泵电容充电，负半周时将泵电容上的电荷转移到端的外部电容上以形成1.5电压。S1和S2为拨动开关。闭合S1时可检查LCD的全部笔段，测量体温时应将S1断开。为了显示摄氏温度，必须断开S2。R2为系统振荡器的振荡电阻，R2为820（典型值）时，时钟频率为32k。C2和C3为倍压器的外部电容。LCD显示器的正常显示范围是99。为了降低成本，还可简化电路。可去掉S1、S2，并将R1改成固定电阻图B中UDD、USS：分别接1.5电池和地。UEE：负电源端，可利用倍压器和外部充电泵电容（以下简称泵电容）产生1.5电源，以供驱动LCD用，LOWC：电池电压检测端，不用时悬空。SC：参考电阻与热敏电阻的公共端。RF、RS：分别接参考电阻和热敏电阻。 PSW：接电源开关，以控制体温计的通、断电。 TEST2：用户测试端，此端接UDD时，LCD显示全部笔段， 据此可判定LCD有无笔段残缺现象。 CLFH：摄氏温度华氏温度选择端，此端开路时，仪表显示摄氏温度，该脚接UDD时，显示华氏温度。 OSCI、OSCO：分别为系统振荡器的输入、输出端，外接820的振荡电阻。 BZ1和BZ2：接蜂鸣器（buzzer，英文缩写为BZ）。 COM1COM3：接LCD背面的个公共电极（简称背电极）。SA1SA3、SB1SB3、SC1SC3、SD1：LCD的笔段及标志符驱动端。 CAP、C512：泵电容连接端。其余引脚为测试芯片用引脚。 结 论 体温是人体健康的重要指标，而温度计是测量和观察这一指标的不可或缺的工具，从第一支体温计诞生，它就不断地完