專利名稱：輻射溫度計及其調節(jié)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種輻射溫度計及其調節(jié)方法。
背景技術：
為了在短時間內測量體溫，人們早已提出一種輻射溫度計，這種溫度計把鼓膜作為測量點，并以非接觸方式測量鼓膜的溫度。
日本公開專利公報第117422/1986號舉例描述了這樣的輻射溫度計。此輻射溫度計允許將一探頭的頭部插入外耳道(external acoustic opening)中，以便位于頭部的光導管將來自鼓膜的熱輻射集中到紅外線傳感器上，并由此測量鼓膜的溫度。主體部分包括一用于校準的黑體(black body)，它被控制在一參考溫度(36.5℃)。另外，包括紅外線傳感器的探頭還配備了加熱控制裝置，用于預熱到參考溫度(36.5℃)。將頭部預熱到接近于體溫的溫度，并使頭部處于用主體部分的黑體來校準溫度的狀態(tài)下。由于每次測量時都校準，所以可以忽略各種誤差的原因。另外，即使將頭部插入外耳道中頭部溫度也不會改變，因此，可以克服因頭部溫度變化而引起的測量誤差。也就是說，必須保證光導管內表面的溫度與紅外線傳感器本身的溫度相同，以便來自光導管本身的輻射不會產生測量誤差。因此，為了避免頭部在插入外耳道時的溫度變化，要將頭部的溫度穩(wěn)定在參考溫度處(36.5℃)。用這種方式，可以忽略來自光導管內表面的熱輻射。
但是，日本公開專利公報第117422/1986號中描述的輻射溫度計需要一個具有高控制精度的加熱控制裝置，因此它要求具有一個復雜的結構和電路，而這會增加裝置的大小和成本。另外，為了對頭部預熱并控制頭部使其保持恒溫，必須使用較長的穩(wěn)定時間。再者，由于需要用大量能量來驅動加熱控制裝置，所以此系統(tǒng)不適于將小型電池作為能源的便攜式溫度計。
針對上述背景，已提出一種小型的便攜式輻射溫度計，該溫度計具有高溫度測量精度，但沒有加熱控制裝置。
日本公開專利公報第28524/1990號舉例描述了一種輻射溫度計。在把光導管用作一光學系統(tǒng)，用于會聚來自鼓膜的熱輻射的方面，日本公開專利公報第28524/1990號中描述的輻射溫度計與日本公開專利公報第117422/1986號中描述了輻射溫度計相同。但是，日本公開專利公報第28524/1990號中描述的輻射溫度計不包括紅外線傳感器的加熱控制器，但是紅外線傳感器和光導管的溫度大致與環(huán)境溫度(即室溫)相同。除了在紅外線傳感器附近提供第一溫度敏感傳感器外，還在光導管處放置第二溫度敏感傳感器，以便根據紅外線傳感器和光導管的溫度測量溫度。盡管當紅外線傳感器與光導管之間的溫度差大得不正常時，不允許進行測量，但當溫度差小于預定值時，盡管有溫度差也是可以測量的，計算需考慮紅外線傳感器和光導管的溫度，并且要計算體溫數(shù)據。根據紅外線傳感器的輸出電壓，第一溫度敏感傳感器的輸出溫度以及第二溫度敏感傳感器的輸出溫度，用微機計算輻射溫度計中的體溫數(shù)據，其中第一溫度敏感傳感器測量紅外線傳感的溫度，而第二溫度敏感傳感器測量光導管的溫度。例如，當把探頭插入外耳道中時，盡管紅外線傳感器的溫度幾乎不變，但光導管的溫度逐漸上升。盡管這在紅外線傳感器和光導管之間產生一溫度差，但由于在計算體溫數(shù)據時考慮了這些溫度，所以盡管存在溫度差仍可以消除因溫度差而產生的誤差。
但是，日本公開專利公報第28524/1990號中描述的輻射溫度計存在以下問題。也就是說，由于體溫數(shù)據是根據總共三個變量(即，兩個溫度敏感傳感器的溫度數(shù)據和一個來自紅外線傳感器的輸出)，用一復雜的等式來計算的，所以安裝在微機內的用于進行該計算的程序很復雜，并且計算要化很長的時間。另外，對于計算用的所述復雜等式，必須預先測量和設定計算光導管之輻射率等恒量，而設定這些恒量是很困難的。
注意到這點后，本申請的申請人在WO 97/17887中揭示了一輻射溫度計，在該溫度計中，一模擬電路根據紅外線傳感器的輸出電壓、第一溫度敏感傳感器的輸出溫度和第二溫度敏感傳感器的輸出溫度，校正因第一溫度敏感傳感器和第二溫度敏感傳感器之間的溫度差而產生的誤差，其中第一溫度敏感傳感器測量紅外線傳感器的溫度，而第二溫度敏感傳感器測量光導管的溫度。
同時，美國專利第5,159,936號揭示了一種輻射溫度計，該輻射溫度計包括第一紅外線傳感器和第二紅外線傳感器，前者接收來自鼓膜的熱輻射和來自光導管本身的熱輻射兩者，而后者只接收業(yè)自光導管本身的熱輻射，并且在該輻射溫度計中，從第一紅外線傳感器的輸出中減去第二紅外線傳感器的輸出，并由此校正因光導管與紅外線傳感器之間的溫度差引起的誤差。
另外，在WO 97/17887所述的輻射溫度計中，對美國專利第5,159,936號所述的輻射溫度計進行光學系統(tǒng)的溫度補償調節(jié)，致使可以對美國專利第5,159,936號所述的輻射溫度計進行誤差調節(jié)。但是，WO 97/17887只揭示了對光學系統(tǒng)的溫度補償調節(jié)。
另外，如前所述，日本公開專利公報第117422/1986號描述的輻射溫度計需要一個具有高控制精度的加熱控制裝置，并因此而需要具有一個復雜的結構和電路，這會增加裝置的大小和成本。另外，為了對頭部預熱并控制其保持恒溫，必須有較長的穩(wěn)定時間。另外，由于需要大量的能量驅動加熱控制裝置，所以該系統(tǒng)不能適用于將小型電池用作能源的便攜式溫度計。再者，每次測量體溫時都要進行調節(jié)也是一個問題。

發(fā)明內容
鑒于上述問題，完成了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的一個目的是，提供一種輻射溫度計，對于該輻射溫度計，不是由用戶在每次測量溫度時對輻射溫度計進行手動調節(jié)，而是在制造過程中進行合理的調節(jié)，從而進一步提高溫度測量精度。
為了達到上述目的，依照本發(fā)明的輻射溫度計具有以下特征一紅外線傳感器，用于檢測來自測量目標的紅外線；一溫度敏感傳感，用于產生一參考溫度信號；傳感器輸出調節(jié)裝置，用于調節(jié)來自溫度敏感傳感器的輸出和來自紅外線傳感器的輸出；溫度計算裝置，用于根據經傳感器輸出調節(jié)裝置調節(jié)的溫度敏感傳感器輸出和紅外線傳感器輸出，計算測量目標的溫度；和溫度指示裝置，用于根據來自溫度計算裝置的信號，指示測量目標的溫度，其中傳感器輸出調節(jié)裝置包括溫度敏感傳感器絕對值調節(jié)裝置(ABS)，用于調節(jié)溫度敏感傳感器特征曲線的絕對值；和紅外線傳感器靈敏度調節(jié)裝置(KAN)，用于調節(jié)紅外線傳感器的靈敏度。
附圖概述

圖1是一正視圖，示出了依照本發(fā)明第一較佳實施例的輻射溫度計；圖2是一截面圖，示出了輻射溫度計的探頭部分；
圖3是一方框圖，示出了圖1所述輻射溫度計的結構；圖4是圖3所示紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置的電路圖；圖5是圖4所示加法電路的電路圖，特別例示了溫度補償調節(jié)裝置；圖6是圖3所示紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置的電路圖；圖7是一方框圖，示出了圖3所示各種調節(jié)器的結構，其中(a)示出了用于將調節(jié)數(shù)據寫在模擬調節(jié)數(shù)據存儲裝置中的調節(jié)器的方框圖，而(b)示出了用于將調節(jié)數(shù)據寫在數(shù)字調節(jié)數(shù)據存儲裝置中的調節(jié)器的方框圖；圖8(a)是一描述LEV調節(jié)的曲線圖；圖8(b)是描述ABS調節(jié)和SEN調節(jié)的曲線圖；圖9是一截面圖，示出了依照本發(fā)明第二較佳實施例的輻射溫度計的探頭部分；圖10是一方框圖，示出了圖9所示輻射溫度計的結構；圖11是圖10所示紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置的電路圖；圖12是一截面圖，示出了依照本發(fā)明第三較佳實施例的輻射溫度計的探頭部分；圖13是一方框圖，示出了圖12所示輻射溫度計的結構；和圖14是圖13所示紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置的電路圖。
本發(fā)明的最佳實施方式以下參照附圖描述本發(fā)明。
圖1是一正視圖，示出了依照本發(fā)明第一較佳實施例的輻射溫度計。
輻射溫度計1被設計用來測量鼓膜溫度，并且包括主體4和探頭2。主體4包括用于顯示體溫的液晶顯示元件6，和一按鈕結構的測量開關5。
用以下方式操作輻射溫度計1。首先，按下測量開關5，為溫度計提供能量，以便開始測量溫度。接著，將探頭2插入被測者的外耳道內，使其指向鼓膜，并測量鼓膜溫度。在使探頭2正確指向鼓膜后，從外耳道中取出探頭2。由于液晶顯示元件6能夠顯示最大測量溫度，即，顯示鼓膜溫度或體溫，并且將如此顯示的溫度讀作被測者的體溫。
圖2是一截面圖，示出了圖1所示輻射體溫計之探頭2的一部分。
在探頭2的前端設置有一濾光片7，它具有一給定的波長透射特性。濾光片7是由例如硅(Si)或氟化鋇(BaF2)之類的光學晶體，或者諸如聚乙烯等高聚物制成，該濾光片具有可選擇透射紅外波長功能和防塵功能。
放置光導管8可以有效地會聚來自測量目標之鼓膜的熱輻射。光導管8由例如紫銅、黃銅、不銹鋼之類的金屬制成。為了提高反射率，在其光導管8的內表面鍍金(Au)，如鏡面般。但是，即使作了這種電鍍，光導管8的內表面也不可能成為反射率為1.00的理想反射體，因此光導管8的內表面具有某一反射率。
光導管9的材料與光導管8相同，對其內表面也以與光導管8相同的方式進行處理。但是，光導管9中面向濾光片7的一端被阻斷，因此紅外線不能從測量目標進入光導管9。此外，光導管9貼近光導管8設置，以便光導管9具有與光導管8相同的溫度。由于要求光導管9具有與光導管8相同的溫度，所以光導管的材料及其內表面狀態(tài)不必總與光導管8的相同。
第一紅外線傳感器10檢測由光導管8會聚的來自測量目標的紅外線，同時還檢測來自光導管8自身的熱輻射。另一方面，密封光導管9的前端。第二紅外線傳感器11檢測來自光導管9自身的熱輻射，此外，將第二紅外線傳感器11設置在第一紅外線傳感器10的附近，以便第二紅外線傳感器11具有與第一紅外線傳感器10相同的溫度。溫度敏感傳感器12被設計成測量第一紅外線傳感器10和第二紅外線傳感器11的溫度。
現(xiàn)在，將簡要說明第一紅外線傳感器10和第二紅外線傳感器11的工作原理。如果光導管8的溫度在表面上與第一紅外線傳感器10的相同，那么第一紅外線傳感器10僅僅檢測來自測量目標的紅外線輻射。這是因為雖然光導管8也有熱輻射，但由于光導管8的溫度與第一紅外線傳感器10的溫度相同，所以可以忽略光導管8的熱輻射，而考慮入射與第一紅外線傳感器10之輻射的差。
但是，當光導管8與第一紅外線傳感器10之間產生溫度差時，會在光導管8之熱輻射與第一紅外線傳感器10之熱輻射之間產生差異，由此第一紅外線傳感器10將檢測到來自測量目標的熱輻射和來自光導管8的熱輻射。這意味著光導管8的熱輻射是不能忽略的。
為此，在輻射溫度計1中設置第二紅外線傳感器11，第二紅外線傳感器11僅檢測溫度條件與光導管8相同的光導管9的紅外線，也就是說，檢測由光學系統(tǒng)本身輻射出的紅外線。然后，以合適的比例，從受光導管8之溫度影響的第一紅外線傳感器10的輸出中減去第二紅外線傳感器11的輸出，這樣就能檢測到未受光導管8溫度影響的、來自測量目標的紅外線輻射。
另外，為了提高溫度測量精度，在圖1所示的輻射溫度計1中進行以下簡單列出的六種調節(jié)。以下將對每一種調節(jié)進行描述。
(1)對光學系統(tǒng)進行溫度補償調節(jié)(以下在必要時稱為“RES調節(jié)”)。
(2)對放大電路偏置調節(jié)，所述放大電路放大來自紅外線傳感器的輸出(以下在必要時稱為“LEV調節(jié)”)。
(3)對溫度敏感傳感器的一個特征曲線進行絕對值調節(jié)(以下在必要時稱為“ABS調節(jié)”)。
(4)對溫度敏感傳感器進行靈敏度調節(jié)(以下在必要時稱為“SEN調節(jié)”)。
(5)對紅外線傳感器進行靈敏度調節(jié)(以下在必要時稱為“KAN調節(jié)”)。
(6)對紅外線傳感器的溫度特征曲線(溫度依賴性)進行調節(jié)(以下在必要時稱為“DRI調節(jié)”)。
接下來，描述輻射溫度計1的一種結構，它包括與上述六種調節(jié)相關的裝置。
圖3是一方框圖，示出了圖1所示輻射溫度計1的結構。
輻射溫度計1包括模擬調節(jié)裝置13，用于接收來自第一紅外線傳感器10、第二紅外線傳感器11和溫度敏感傳感器12的輸出；AD轉換器20，用于對來自模擬調節(jié)裝置13的輸出進行A/D轉換；計算裝置21，用于根據AD轉換器20的輸出計算體溫；溫度指示裝置26，用于向用戶指示由計算裝置21計算得到的體溫；以及調節(jié)數(shù)據存儲裝置27，用于存儲在模擬調節(jié)裝置13和計算裝置21中使用的調節(jié)數(shù)據。
溫度指示裝置26包括一顯示裝置，它用圖1所示液晶顯示元件6之類的裝置，甚至用通過聲音來通報信息的裝置，來顯示溫度。
模擬調節(jié)裝置13包括紅外線傳感輸出調節(jié)裝置14，用于接收來自第一紅外線傳感器10和第二紅外線傳感器11的輸出；和溫度敏感傳感器輸出調節(jié)裝置15，用于接收來自溫度敏感傳感器12的輸出。紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置14包括溫度補償調節(jié)裝置16和偏置調節(jié)裝置17。溫度敏感傳感器輸出調節(jié)裝置15包括絕對值調節(jié)裝置18和靈敏度調節(jié)裝置19。
計算裝置21包括數(shù)字調節(jié)裝置22和用于計算體溫的溫度計算裝置23。數(shù)字調節(jié)裝置22包括靈敏度調節(jié)裝置24和溫度依賴性調節(jié)裝置25。
調節(jié)數(shù)據存儲裝置27包括用于存儲模擬調節(jié)數(shù)據的模擬調節(jié)數(shù)據存儲裝置28，和用于存儲數(shù)字調節(jié)數(shù)據的數(shù)字調節(jié)數(shù)據存儲裝置29。模擬調節(jié)數(shù)據存儲裝置28包括溫度補償調節(jié)數(shù)據存儲裝置30、偏置調節(jié)數(shù)據存儲裝置31、絕對值調節(jié)數(shù)據存儲裝置32和溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據存儲裝置33。而數(shù)字調節(jié)存儲數(shù)據存儲裝置29包括紅外線傳感器靈敏度調節(jié)存儲裝置34和溫度依賴性調節(jié)數(shù)據存儲裝置35。
在第一較佳實施例中，將用于進行上述調節(jié)的各種調節(jié)器放在輻射溫度計1的外面。即，溫度補償調節(jié)器101、偏置調節(jié)器102、絕對值調節(jié)器103、溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)器104、紅外線傳感器靈敏度調節(jié)器105和溫度依賴性調節(jié)器106。這些調節(jié)器接收由AD轉換器20的輸出和水箱溫度決定的目標數(shù)據、由黑體溫度等決定的黑體數(shù)據等等，并分別將相關的調節(jié)數(shù)據用數(shù)字方式分別寫入溫度補償調節(jié)數(shù)據存儲裝置30、偏置調節(jié)數(shù)據存儲裝置31、絕對值調節(jié)數(shù)據存儲裝置32、溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據存儲裝置33、紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據存儲裝置34和溫度依賴性調節(jié)數(shù)據存儲裝置35。
在完成對輻射溫度計1的調節(jié)后，輻射溫度計1根據存儲在調節(jié)數(shù)據存儲裝置27中的調節(jié)數(shù)據進行操作。因此，在替換電池期間，調節(jié)數(shù)據存儲裝置27不會損失被存儲的內容。另外，由于在生產期間希望對調節(jié)誤差再調節(jié)，所以最好使用一種可重寫的非易失性存儲器。
圖4是圖3所示紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置的電路圖。
圖3所示的溫度補償調節(jié)裝置16和偏置調節(jié)裝置17等可以由圖4所示加法電路38內的可變電阻來實現(xiàn)。用于實現(xiàn)溫度補償調節(jié)裝置16和偏置調節(jié)裝置17等的可變電阻可以是從外界進行變化的可變電阻。另外，紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置14包括放大裝置36和放大裝置37，前者用于放大來自第一紅外線傳感器10的輸出，后者用于放大來自第二紅外線傳感器11的輸出。
盡管在第一較佳實施例中，用加法電路38來實現(xiàn)紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置14，但由于饋送給加法電路38的第二紅外線傳感器11具有與第一紅外線傳感器10不同的極性，所以加法電路38實質上所做的工作是從第一紅外線傳感器10的輸出中減去第二紅外線傳感器11的輸出。
另外，盡管對于第一紅外線傳感器10和第二紅外線傳感器11的輸出分別安置了放大裝置36和37，但是根據傳感器輸出的電平、加法電路38的容量等因素，可以省略放大裝置36和37。
圖5是圖4所示加法電路8的電路圖，例示了溫度補償調節(jié)裝置16。
如圖5所示，對于溫度補償調節(jié)裝置16，可以使用眾所周知的R-2R梯形電阻型D-A轉換器。
標號為39的是一緩沖器，用于根據從溫度補償調節(jié)數(shù)據存儲裝置30接收到的調節(jié)數(shù)據對諸開關S進行開/關控制，而開關S與各自的電阻相連。在開/關控制下，R-2R梯形電阻型D-A轉換器的組合電阻會變化。
盡管圖5例示了溫度補償調節(jié)裝置16的細節(jié)，但偏置調節(jié)裝置也可以用類似的方式由R-2R梯形電阻型D-A轉換器構成，而且可以安置一緩沖器，用于根據從偏置數(shù)據存儲裝置31接收到的調節(jié)數(shù)據對連接各自電阻的開關S進行開/關控制，以致于根據開/關控制改變R-2R梯形電阻型D-A轉換器的組合電阻。
圖6是圖3所示溫度敏感傳感器輸出調節(jié)裝置15的電路圖。
溫度敏感傳感器調節(jié)裝置15包括倒相放大裝置151、差分放大電路152和倒相放大電路153。圖3所示的絕對值調節(jié)裝置18由布置在圖6所示倒相放大電路151中的可變電阻來實現(xiàn)。同時，圖3所示的靈敏度調節(jié)裝置19由布置在圖6所示倒相放大電路153內的可變電阻來實現(xiàn)。
類似于圖5所示的溫度補償調節(jié)裝置16，絕對值調節(jié)裝置18也可以由R-2R梯形電阻型D-A轉換器構成，并且可以安置一個緩沖器，用于根據從絕對值調節(jié)數(shù)據存儲裝置32接收到的調節(jié)數(shù)據對連接各自電阻的開關S進行開/關控制，以致于根據開/關控制改變R-2R梯形電阻型D-A轉換器的組合電阻。另外，類似于圖5所示的溫度補償調節(jié)裝置16，靈敏度調節(jié)裝置19也可以由R-2R梯形電阻型D-A轉換器構成，并且可以安置一個緩沖器，用于根據從溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據存儲裝置33接收到的調節(jié)數(shù)據對連接各自電阻的開關S進行開/關控制，以致于根據開/關控制改變R-2R梯形電阻型D-A轉換器的組合電阻。
用這種方式，在第一較佳實施例中使用了模擬調節(jié)裝置13，它能在模擬電路上對其輸出進行調節(jié)。
圖7是一方框圖，示出了圖3所示各種調節(jié)器的結構，其中(a)示出了用于將調節(jié)數(shù)據寫入調節(jié)數(shù)據存儲裝置28中的調節(jié)器的方框圖，而(b)示出用于將調節(jié)數(shù)據寫入數(shù)字調節(jié)數(shù)據存儲裝置29中的調節(jié)器的方框圖。
如圖7(a)所示，在把調節(jié)數(shù)據寫入模擬調節(jié)數(shù)據存儲裝置28中的調節(jié)器(即、溫度補償調節(jié)器101、偏置調節(jié)器102、絕對值調節(jié)器103和溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)器104)中，比較裝置41將來自AD數(shù)據轉換器20的AD數(shù)據40與目標數(shù)據42比較；調節(jié)數(shù)據計算裝置43根據比較結果計算調節(jié)數(shù)據，并將計算得到的調節(jié)數(shù)據存儲在模擬調節(jié)數(shù)據存儲裝置28中。再次從AD轉換器20中讀取AD數(shù)據40，并將其與目標數(shù)據42比較，重復該過程，直至達到預定的容限值。
另一方面，如圖7(b)所示，如此構造把調節(jié)數(shù)據寫入數(shù)字調節(jié)存儲裝置29中的調節(jié)器(即，紅外線傳感器靈敏度調節(jié)器105和溫度依賴性調節(jié)器106)，以便調節(jié)數(shù)據計算裝置48根據來自AD轉換器20的第一AD數(shù)據44和第二AD數(shù)據45、黑體數(shù)據46和存儲在數(shù)字調節(jié)數(shù)據存儲裝置29中的存儲數(shù)據47，計算調節(jié)數(shù)據，并且將計算得到的調節(jié)數(shù)據存儲在數(shù)字調節(jié)數(shù)據存儲裝置29中。黑體數(shù)據46是黑體的溫度，對測量黑體的溫度起參考作用，以后將對此作更詳細的描述。
現(xiàn)在，舉例描述一種依照本發(fā)明調節(jié)輻射溫度計1的方法。這里所述的調節(jié)與輻射溫度計1的總裝相結合，在某些情況下，為方便起見，用相連的固定電阻而不是通過連接紅外線傳感器，來調節(jié)紅外線傳感放大電路。
首先，進行LEV調節(jié)，即對用于放大紅外線傳感器輸出的放大電路進行偏置調節(jié)。
當來自圖4所示第一紅外線傳感器10和第二紅外線傳感器11的輸出為零時，LEV調節(jié)對加法電路38中的偏置進行調節(jié)，以便加法電路38的輸出變成目標電壓，起參考作用。更準確地說，不使用第一紅外線傳感器10和第二紅外線傳感器11，而是暫時連接電阻值與紅外線傳感器10和11大致相同的固定電阻。用AD轉換器20對紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置14的輸出進行數(shù)字轉換，將如此獲得的值提供給偏置調節(jié)器102，然后偏置調節(jié)器102將該輸出數(shù)據視為圖7(a)所示的AD數(shù)據40。為了使AD數(shù)據40與作為參考值的目標數(shù)據42相符，調節(jié)數(shù)據計算裝置43計算偏置調節(jié)裝置17的電阻以及將饋送給R-2R梯形電阻型D-A轉換器的數(shù)據，并將由此得到的調節(jié)數(shù)據寫入偏置數(shù)據存儲裝置31中。
參見圖8(a)中的曲線圖，X軸表示第一紅外線傳感器10與黑體之間的溫度差，其中黑體是測量目標，而Y軸表示紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置14的輸出。所謂LEV調節(jié)是平行于Y軸方向，移動一特征曲線。在圖8(a)中，虛線表示LEV調節(jié)之前的特征曲線，而實線表示LEV調節(jié)后的特征曲線。在該曲線圖中，第二紅外線傳感器11的輸出作為零處理。
接下來，進行ABS調節(jié)，即對溫度敏感傳感器的特征曲線進行絕對值調節(jié)。這是調節(jié)環(huán)境溫度的高溫范圍。
具體地說，例如使用溫度保持在45℃的水箱。將圖6所示的溫度敏感傳感器12放在該水箱中，以使傳感器12具有與水箱相同的溫度。用AD轉換器20對溫度敏感傳感器輸出調節(jié)裝置15在該點處的輸出進行數(shù)字轉換，將如此獲得的值提供給絕對值調節(jié)器103，而絕對值調節(jié)器103將該輸入數(shù)據視為圖7(a)所示的AD數(shù)據40。為了使AD數(shù)據40與作為參考值的目標數(shù)據42(即，水箱溫度45℃)相符，調節(jié)數(shù)據計算裝置43計算絕對值調節(jié)裝置18的電阻以及將饋送給R-2R梯形電阻型D-A轉換器的數(shù)據，并將由此得到的調節(jié)數(shù)據寫入絕對值調節(jié)數(shù)據存儲裝置32中。
參見圖8(b)中的曲線圖，X軸表示將由溫度敏感傳感器12測量的測量目標的溫度，而Y軸表示紅外線敏感傳感器輸出調節(jié)裝置15的輸出。所謂ABS調節(jié)是平行于Y軸方向，移動一特征曲線。在圖8(b)中，點劃線表示ABS調節(jié)之前的特征曲線，而雙點劃線表示ABS調節(jié)后的特征曲線。
接下來，進行SEN調節(jié)，即對溫度敏感傳感器進行靈敏度調節(jié)。這是調節(jié)環(huán)境溫度的低溫范圍。
也就是說，例如使用溫度保持在5℃的水箱。將圖6所示的溫度敏感傳感器12放在該水箱中，使傳感器12具有與水箱相同的溫度。用AD轉換器20對溫度敏感傳感器輸出調節(jié)裝置15在該點處的輸出進行數(shù)字轉換，將如此獲得的值提供給溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)器104，而溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)器104將該輸入數(shù)據視為圖7(a)所示的AD數(shù)據40。為了使AD數(shù)據40與作為參考值的目標數(shù)據42(即，水箱溫度5℃)相符，調節(jié)數(shù)據計算裝置43計算靈敏度調節(jié)裝置19的電阻以及將饋送給R-2R梯形電阻型D-A轉換器的數(shù)據，并將由此得到的調節(jié)數(shù)據寫入溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據存儲裝置33中。
參見圖8(b)中的曲線圖，X軸表示將由溫度敏感傳感器12測量的測量目標的溫度，而Y軸表示紅外線敏感傳感器輸出調節(jié)裝置15的輸出。所謂SEN調節(jié)是改變和調節(jié)特征曲線的梯度。在圖8(b)中，雙點劃線表示SEN調節(jié)之前的特征曲線，而實線表示SEN調節(jié)后的特征曲線。
為了便于對調節(jié)進行測量以及其它便利，最好在將探頭1固定到輻射溫度計1的線路板上之前進行上述LEV調節(jié)、ABS調節(jié)和SEN調節(jié)，其中探頭包括第一紅外線傳感器10、第二紅外線傳感器11和諸如圖2所示光導管8和9的光學系統(tǒng)。
對包括第一紅外線傳感器10、第二紅外線傳感器11和諸如光導管8和9等光學系統(tǒng)的探頭2采用這樣的結構，它能有效地提高溫度敏感傳感器12的熱容量，并使溫度敏感傳感器12與探頭絕熱。另一方面，在將溫度敏感傳感器12放入水箱并使溫度敏感傳感器12的溫度與水箱溫度相同之后進行ABS調節(jié)和SEN調節(jié)。
這種提高溫度敏感傳感器12之熱容量并使其絕熱的結構可能延長調節(jié)所需的時間。因此，最好在固定探頭2之前進行ABS調節(jié)和KAN調節(jié)。
由于當?shù)谝患t外線傳感器10和第二紅外線傳感器11的輸出為零時使用LEV調節(jié)，所以當后來實際包含紅外線傳感器11和12時，很難保證紅外線傳感器11和12的輸出為零。因此，希望在固定紅外線傳感器11和12之前用固定電阻建立一種狀態(tài)，以便以后進行調節(jié)。
在將包括第一紅外線傳感器10、第二紅外線傳感器11以及諸如圖2所示光導管8和9等光學系統(tǒng)的探頭2固定到輻射溫度計1的線路板上后，進行上述階段后的調節(jié)。
接下來，RES調節(jié)，即對光學系統(tǒng)進行溫度補償調節(jié)。
具體地說，例如使用預定溫度下的黑體，并在固定了探頭2的狀態(tài)下測量黑體的溫度，其中探頭2包括第一紅外線傳感器10、第二紅外線傳感器11以及諸如圖2所示溫度敏感傳感器12和光導管8和9，由此進行RES調節(jié)。首先，在這些元件的溫度大致相同的狀態(tài)下，將探頭2對準黑體，監(jiān)測AD轉換器20的輸出。之后，對探頭逐漸加熱大約60秒至一合適的溫度，再次將探頭2對準黑體，并監(jiān)測AD轉換器20的輸出。同時，進行調節(jié)，致使溫度指示裝置26上的顯示在加熱前或后不變化。也就是說，將加熱前AD轉換器的輸出提供給溫度補償調節(jié)器101，而溫度補償調節(jié)器101將該輸入視為圖7(a)所示的目標數(shù)據42。然后，將加熱后AD轉換器20的輸出提供給補償調節(jié)器101，溫度補償調節(jié)器101將該輸入視作圖7(a)所示的AD數(shù)據40，調節(jié)數(shù)據計算裝置43計算溫度補償調節(jié)裝置16的電阻以及將提供給R-2R梯形電阻型D-A轉換器的數(shù)據，以使AD數(shù)據40與目標數(shù)據42一致，并將如此獲得的調節(jié)數(shù)據寫入溫度補償調節(jié)數(shù)據存儲裝置30中。
接下來，進行KAN調節(jié)，即對紅外線傳感器進行靈敏度調節(jié)。在這之后，進行DRI調節(jié)，即對紅外線傳感器進行溫度特征曲線(對溫度的依賴)的調節(jié)。
KAN調節(jié)和DRI調節(jié)用于獲取這樣的校正數(shù)據，它們可以校正溫度計算裝置23根據AD轉換器20的輸出對測量目標之溫度的計算處理結果，從而獲得精確的溫度。現(xiàn)在，描述由溫度依賴性調節(jié)裝置25、靈敏度調節(jié)裝置24和溫度計算裝置23進行的計算。
D＝1+Dri·(T0-Tmp)(1)在等式(1)中，D是等式(2)中使用的紅外線靈敏度校正比例，Dri是存儲在溫度依賴性調節(jié)數(shù)據存儲裝置35中的溫度依賴性調節(jié)數(shù)據，T0是對溫度敏感傳感器輸出調節(jié)裝置15的輸出進行數(shù)字轉換而獲得的數(shù)據；而Tmp是當溫度敏感傳感器輸出調節(jié)裝置15的輸出在KAN調節(jié)期間被存儲在溫度依賴性調節(jié)數(shù)據存儲裝置35內時，將其數(shù)字轉換而獲得的數(shù)據V=VdD·Kan------(2)]]>在等式(2)中，V是等式(3)中使用的紅外線傳感器的校正數(shù)據，Vd是對紅外線傳感器調節(jié)裝置14的輸出進行數(shù)字轉換而獲得的數(shù)據，而Kan是存儲在紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據存儲裝置34中的紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據。T=V+T044-----(3)]]>在等式(3)中，T表示溫度計算裝置23的輸出數(shù)據，它是溫度指示裝置26表示的測量目標的溫度。
溫度依賴性調節(jié)裝置25進行等式(1)表示的計算，靈敏度調節(jié)裝置24進行等式(2)表示的計算，而溫度計算裝置23進行等式(3)表示的計算。
另外，消去等式(1)、(2)和(3)中的V和D，可以獲得等式(4)。計算裝置21進行等式(4)表示的計算。T=VdKan·{1+Dri·(T0-Tmp)}+T044------(4)]]>在KAN調節(jié)期間，將通過對溫度敏感傳感器輸出調節(jié)裝置15的輸出進行數(shù)字轉換而獲得的數(shù)據作為Tmp寫入溫度依賴性調節(jié)數(shù)據存儲裝置35中，并且將T0＝Tmp代入等式(4)，從而求得紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據Kan，并將紅外線傳感器靈敏度數(shù)據寫入紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據存儲裝置34中。同時，在DRI調節(jié)期間，將在KAN調節(jié)期間計算得到的Kan代入等式(4)，從而求得溫度依賴性調節(jié)數(shù)據Dri，并且將溫度依賴性調節(jié)數(shù)據寫入溫度依賴性調節(jié)數(shù)據存儲裝置35。
現(xiàn)在，描述執(zhí)行KAN調節(jié)的具體方法。
最好分兩步進行KAN調節(jié)，即粗調和細調，在KAN粗調后，將固定光學系統(tǒng)等元件的線路板等與輻射溫度計的外殼連接，然后對如此構成的輻射溫度計進行KAN細調。
首先，描述KAN粗調。調節(jié)工作在室溫在16℃的恒溫池或室內進行。將處于38℃的黑體放入該恒溫池或室中。
將AD轉換器20在該階段的輸出提供給紅外線傳感器靈敏度調節(jié)器105。對于輸入，例如，紅外線傳感器靈敏度調節(jié)器105將AD轉換器20對紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置14的輸出進行數(shù)字轉換而獲得的數(shù)據視作圖7(b)所示的第一AD數(shù)據44，而將AD轉換器20對紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置15的輸出進行數(shù)字轉換而獲得的數(shù)據視作圖7(b)所示的第二AD數(shù)據45。另外，紅外線傳感器靈敏度調節(jié)器105將上述黑體的溫度(即，38℃)用作圖7(b)所示的黑體數(shù)據46。
將第二AD數(shù)據45(即環(huán)境溫度16℃)視為在KAN期間對溫度傳感器調節(jié)裝置15的輸出進行數(shù)字轉換而獲得的數(shù)據Tmp，紅外線傳感器靈敏度調節(jié)器105的調節(jié)數(shù)據計算裝置48將第二AD數(shù)據45寫入溫度依賴性調節(jié)數(shù)據存儲裝置35。
由于在KAN調節(jié)期間，對于等式(4)，T0＝Tmp，所以用于計算Kan的等式(5)獨立于Dri。Kan=Vd(T4-T04)-----(5)]]>紅外線靈敏度調節(jié)器105的調節(jié)數(shù)據計算裝置48通過等式(5)，將第一AD數(shù)據44用作等式(5)中的Vd，將第二AD數(shù)據45用作T0，并且黑體數(shù)據46用作等式(5)中的T，從而計算出Kan。然后，紅外線傳感器靈敏度調節(jié)器105的調節(jié)數(shù)據計算裝置48寫入紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據存儲裝置34的計算結果，作為紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據。
如上所述，接下來，將固定光學系統(tǒng)等元件的線路板連接到輻射溫度計的外殼上，并對如此完成的輻射溫度計進行KAN細調。
現(xiàn)在，描述在與輻射溫度計外殼結合后進行KAN調節(jié)的必要性。
放大裝置36和37分別用于放大第一紅外線傳感器10和第二紅外線傳感器11的輸出，它們具有較大的增益。這些增益有時會隨固定線路板的不同方法而在一定程度上發(fā)生變化。例如，對于以下兩種情況放大裝置36和37的增益會在某種程度上發(fā)生變化，一種情況是當放大裝置36和37與調節(jié)器一起固定在線路板時，將探頭管腳與放大裝置36和37相連，另一種情況是當使放大裝置36和37形成一箱體時，固定放大裝置36和37。
接下來，描述KAN細調。首先，例如對于環(huán)境溫度為16℃以及黑體溫度為38℃的情況，用裝在一外殼中的輻射溫度計1檢測黑體的溫度。進行調節(jié)的操作員將由溫度指示裝置26表示的溫度與黑體實際溫度(即38℃)之間的偏差ΔE輸入到紅外線傳感器靈敏度調節(jié)器105中。另外，操作員還將KAN粗調期間已寫入的Kan(粗)提供給紅外線傳感器靈敏度調節(jié)器105。紅外線傳感器靈敏度調節(jié)器105的調節(jié)數(shù)據計算裝置48進行等式(6)表示的計算，并且獲得Kan(細)，該Kan是作為KAN細調而獲得的紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據。

在等式(6)中，Kan(粗)是作為KAN粗調而獲得的Kan。從紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據存儲裝置34中讀取Kan(粗)，作為圖7(b)所示的存儲數(shù)據47。同時，T是38℃，即黑體的溫度。T0是16℃，即環(huán)境溫度。Kan(細)是作為KAN細調的結果而獲得的紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據。紅外線傳感器靈敏度調節(jié)器105的調節(jié)數(shù)據計算裝置48將等式(6)表示的計算結果寫入紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據存儲裝置34中，作為紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據。
接下來，描述執(zhí)行DRI調節(jié)的具體方法。首先，例如對于環(huán)境溫度為常溫并且黑體溫度為38℃的情況，例如，用如此完成的輻射溫度計1檢測黑體的溫度。對等式(4)求Dri的解，導出下式(7)Dri=1T0-Tmp·{VdKan·(T4-T04)-1}-----(7)]]>溫度依賴性調節(jié)器106的調節(jié)數(shù)據計算裝置48讀取存儲在紅外線傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據存儲裝置34中的Kan和存儲在溫度依賴性調節(jié)數(shù)據存儲裝置35中的Tmp，然后將這兩個值代入等式(7)中。另外，溫度依賴性調節(jié)器106的調節(jié)數(shù)據計算裝置48將第一AD數(shù)據44作為Vd代入等式(7)，將第二AD數(shù)據45作為T0代入等式(7)，并將黑體數(shù)據46作為T代入等式(7)。然后，溫度依賴性調節(jié)器106的調節(jié)數(shù)據裝置48計算溫度依賴性調節(jié)數(shù)據Dri。
作為計算Dri的另一種方法，類似于KAN細調的調節(jié)過程，可以用由輻射溫度計1之溫度指示裝置26表示的溫度與黑體實際溫度之間的差ΔE獲得Dri。
然后，溫度依賴性調節(jié)器106的調節(jié)數(shù)據計算裝置48將計算結果寫入溫度依賴性調節(jié)數(shù)據存儲裝置35中，作為溫度依賴性調節(jié)數(shù)據。
這就完成了對輻射溫度計1的調節(jié)。在這之后，輻射溫度計1根據寫入調節(jié)數(shù)據存儲裝置27中的調節(jié)數(shù)據進行工作，從而實現(xiàn)高精度的溫度測量。
盡管根據上述較佳實施例的輻射溫度計調節(jié)方法要求按照LEV調節(jié)、ABS調節(jié)、SEN調節(jié)、RES調節(jié)、KAN調節(jié)和DRI調節(jié)的次序進行調節(jié)，但本發(fā)明不局限于此。接下來，描述各調節(jié)次序的條件。
最好，首先在KAN調節(jié)之前進行ABS調節(jié)和和SEN調節(jié)。紅外線傳感器從測量目標接收到紅外線對應于紅外線傳感本身與測量目標的溫度差，并且紅外線傳感器輸出紅外線強度。因此，如果不測量紅外線傳感器本身的溫度，那么不可能根據紅外線傳感器的輸出求出測量目標的溫度。因此，最好在KAN調節(jié)之前進行ABS調節(jié)和SEN調節(jié)，即對溫度敏感傳感器進行調節(jié)。這還與輻射溫度計的結構和總裝有關。對探頭進行KAN調節(jié)，其中探頭包括紅外線傳感器和諸如光導管等光學系統(tǒng)，它固定在輻射溫度計的線路板上。光學系統(tǒng)的結構可以提高溫度敏感傳感器12的熱容量，并且使溫度敏感傳感器12與探頭絕熱。另一方面，將溫度敏感傳感器12放在水箱中并使溫度敏感傳感器12的溫度與水箱溫度一致，然后進行ABS調節(jié)和SEN調節(jié)。絕熱結構以及使溫度敏感傳感器12的熱容量提高的特性可能延長調節(jié)所需的時間。因此，最好在進行KAN調節(jié)前進行ABS調節(jié)和SEN調節(jié)。
然后，最好在KAN調節(jié)之前進行LEV調節(jié)。由于在進行KAN調節(jié)時，假定了已完成這樣的調節(jié)(LEV)，使得當測量目標與紅外線傳感器之間的溫度差為零時紅外線傳感器的輸出為零，所以最好在KAN調節(jié)之前進行LEV調節(jié)。LEV調節(jié)與ABS調節(jié)相互無關，所以可以就LEV調節(jié)和ABS調節(jié)先進行其中的任何一種調節(jié)。
然后，最好在SEN調節(jié)之前進行ABS調節(jié)。參照曲線圖，其中X軸表示將由溫度敏感傳感器12測量的測量目標的溫度，而Y軸表示上述溫度敏感傳感器輸出調節(jié)裝置15的輸出，ABS調節(jié)是平行于Y軸的方向移動一特征曲線，并由此調節(jié)該特征曲線。同時，SEN調節(jié)是改變和調節(jié)該曲線的梯度。因此，如果SEN調節(jié)先于ABS調節(jié)，那么SEN調節(jié)期間溫度為5℃時獲得的輸出會被移動。
另外，LEV調節(jié)只需在KAN調節(jié)之前進行，并因此可以在ABS調節(jié)之前或之后進行，或者在SEN調節(jié)之前或之后進行。
然后，最好在KAN調節(jié)之前進行RES調節(jié)。光學系統(tǒng)的熱平衡(即，光導管等與紅外線傳感器之間溫度差的平衡)會影響KAN調節(jié)。如果光學系統(tǒng)在KAN調節(jié)時處于熱平衡(即，光導管等與紅外線傳感器之間的溫度差為零)，那么在KAN調節(jié)之后進行RES調節(jié)。但是，即使用熱導率極佳的金屬外罩連接光學系統(tǒng)，也很難在KAN調節(jié)時使光學系統(tǒng)保持熱平衡。如果不用金屬外罩連接光學系統(tǒng)，則更難。因此，如果在KAN調節(jié)之前進行RES調節(jié)，以便即使在失去熱平衡的狀態(tài)下也能補償損失的熱平衡，那么可能進行KAN調節(jié)。
然后，最好在DRI調節(jié)之前進行KAN調節(jié)。在KAN調節(jié)期間，在低溫(例如，在16℃下)環(huán)境下調節(jié)紅外線傳感器的靈敏度。在DRI調節(jié)中，在常溫環(huán)境下檢測溫度，如果必須調節(jié)靈敏度，則根據該結果，調節(jié)靈敏度的溫度系數(shù)。也就是說，在KAN調節(jié)中，求出某環(huán)境溫度下的靈敏度，而在DRI調節(jié)中求出其他環(huán)境溫度下的靈敏度，如果必須調節(jié)，那么計算并調節(jié)這兩點之間的梯度。
圖9是依照本發(fā)明第二較佳實施例的輻射溫度計之探頭部分的截面圖。在圖9中，用相同的標號表示與圖2所示相同的結構部分，并且不再描述。
輻射溫度計49可以實現(xiàn)輻射溫度計的基本功能，它能在光學系統(tǒng)達到熱平衡的基礎上對溫度進行測量。
圖10是一方框圖，示出了圖9所示輻射溫度計49的結構。在圖10中，用相同的標號表示與圖3所示相同的結構部件，并且不再描述。
輻射溫度計49包括模擬調節(jié)裝置51，用于接收來自第一紅外線傳感器10和溫度敏感傳感器12的輸出；AD轉換器20，用于轉換來自模擬調節(jié)裝置51的輸出；計算裝置21，用于根據AD轉換器20的輸出計算體溫；溫度指示裝置26，用于向用戶指示由計算裝置21計算得到的體溫；以及調節(jié)數(shù)據存儲裝置57，用于存儲在模擬調節(jié)裝置51和計算裝置21中使用的調節(jié)數(shù)據。
模擬調節(jié)裝置51包括紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置52，用于接收來自第一紅外線傳感器10的輸出；和溫度敏感傳感器輸出調節(jié)裝置15，用于接收來自溫度敏感傳感器12的輸出。紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置52包括偏置調節(jié)裝置17。
調節(jié)數(shù)據存儲裝置56包括用于存儲模擬調節(jié)數(shù)據的模擬調節(jié)數(shù)據存儲裝置57，和用于存儲數(shù)字調節(jié)數(shù)據的數(shù)字調節(jié)數(shù)據存儲裝置29。模擬調節(jié)數(shù)據存儲裝置57包括偏置調節(jié)數(shù)據存儲裝置31、絕對值調節(jié)數(shù)據存儲裝置32和溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)數(shù)據存儲裝置33。而數(shù)字調節(jié)存儲數(shù)據存儲裝置29包括紅外線傳感器靈敏度調節(jié)存儲裝置34和溫度依賴性調節(jié)數(shù)據存儲裝置35。
在完成對輻射溫度計49的調節(jié)之后，輻射溫度計49根據存儲在調節(jié)數(shù)據存儲裝置56中的調節(jié)數(shù)據進行操作。因此，最好使用一種可重寫的非易失性存儲器來形成調節(jié)數(shù)據存儲裝置56。
圖11是圖10所示紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置的電路圖。
圖10所示的偏置調節(jié)裝置17可以由圖11所示加法電路58內的可變電阻來實現(xiàn)。用于實現(xiàn)偏置調節(jié)裝置17的可變電阻可以是從外界進行變化的可變電阻。另外，紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置52包括放大裝置36，后者用于放大來自第一紅外線傳感器10的輸出。
第二較佳實施例的各調節(jié)器不進行RES調節(jié)，但其他方面與第一較佳實施例的調節(jié)器相同。其余調節(jié)與第一較佳實施例中的相同，所以不再描述。
盡管第二較佳實施例要求在16℃的低溫環(huán)境下進行KAN調節(jié)，并在室溫的常規(guī)環(huán)境下進行DRI調節(jié)，但是反過來，KAN調節(jié)也可以在室溫的常規(guī)環(huán)境下進行，而DRI調節(jié)可以在低溫環(huán)境下進行。
另外，KAN細調只需在RES調節(jié)之后進行，而KAN粗調可以在RES調節(jié)之前或同時進行。
圖12是依照本發(fā)明第三實施例輻射溫度計之探頭部分的截面圖。在光學系統(tǒng)的溫度補償方面，第三較佳實施例與前述的第一較佳實施例的不同。
本發(fā)明第三較佳實施例輻射溫度計之探頭的形狀和結構與圖9所示第二較佳實施例之輻射溫度計的相同。光導管9沿軸向延伸到探頭2的內部，光導管9的前端用濾色片7堵住，而用于檢測測量目標所發(fā)紅外線的紅外線傳感器10被放置在光導管9的后端。用粘結劑將用于測量紅外線傳感器本身溫度的第一溫度敏感傳感器12a和第三溫度敏感傳感器12c與紅外線傳感器10的后表面固定。用粘結劑將用于測量光導管9之溫度的溫度敏感傳感器12b固定在光導管9的內表面。
盡管在前述第一較佳實施例中，光導管9和第二紅外線傳感器11對光學系統(tǒng)進行溫度補償，但在第三較佳實施例中，第二溫度敏感傳感器12b和第三溫度敏感傳感器12c形成溫度差檢測裝置120，對光學系統(tǒng)進行溫度補償，以下將對此進行描述。
圖13是一方框圖，示出了依照本發(fā)明第三較佳實施例的輻射溫度計50的電路結構。所示的電路結構幾乎與第一較佳實施例中圖3所示的電路結構相同，除了配備一個紅外線傳感器10′，而不是象第一較佳實施例中的那樣配備第一和第二紅外線傳感器10和11；配備三個溫度敏感傳感器，即第一溫度敏感傳感器12a、第二溫度敏感傳感器12b和第三溫度敏感傳感器12c，而不是配備一個溫度敏感傳感器12；并且第二溫度敏感傳感器12b和第三溫度敏感傳感器12c形成溫度差檢測裝置120。盡管如以下所述的，第一溫度敏感傳感器12a的功能類似于第一較佳實施例的溫度敏感傳感器12，但來自第二溫度敏感傳感器12b和第三溫度敏感傳感器12c的輸出用于進行溫度補償調節(jié)。
依照第三較佳實施例進行體溫測量的操作過程和各種調節(jié)類型與前述第一較佳實施例中進行體溫測量的操作過程和各種調節(jié)類型相同，因此不再描述。作為替代，以下參照圖14僅描述對溫度補償?shù)恼{節(jié)，這些調節(jié)與第一較佳實施例的不同。
圖14類似于描述第一較佳實施例的圖4，它示出了紅外線傳感器輸出調節(jié)裝置14的電路圖。
與圖4所示電路布線的區(qū)別在于，溫度補償調節(jié)裝置16接收來自溫度差檢測裝置120的輸出，也就是說，接收用于形成溫度差檢測裝置120的第二溫度敏感傳感器12b和第三溫度敏感傳感器12c之間連接點(A)處的電勢。由于第二溫度敏感傳感器12b一端的電壓為-2.5伏，而第三溫度敏感傳感器12c一端的電壓為+2.5伏，所以如果第二溫度敏感傳感器12b檢測到的光導管9的溫度等于第三溫度敏感傳感器12c檢測到的紅外線傳感器10的溫度，那么第二溫度敏感傳感器12b與第三溫度敏感傳感器12c之間連接點的電勢大致為0伏，如果兩個溫度之間存在差別，那么連接點(A)會出現(xiàn)正或負電勢。將連接點(A)處的電勢提供給溫度補償調節(jié)裝置16，在加法電路38中，加到紅外線傳感器10的放大輸出以及偏置調節(jié)裝置17的輸出上，然后如在第一較佳實施例中的一樣，被發(fā)送給AD轉換器20。與圖5所示第一較佳實施例中類似，例如可以將R-2R梯形電阻型D-A轉換器用作溫度補償調節(jié)裝置16。根據來自溫度差檢測裝置120的輸出，進行溫度補償調節(jié)操作的過程與第一較佳實施例所述的過程相同，因此不再描述。
第三較佳實施例如上所述。然而，在第三較佳實施例中，為了進行溫度補償調節(jié)，第一溫度敏感傳感器12a和第三溫度敏感傳感器12c可以用一個溫度敏感傳感器來代替。但是，在該情況下，要求該替換的溫度敏感傳感器具有為測量被測目標之溫度而測量紅外線傳感器10之溫度的功能，以及為進行溫度補償調節(jié)而測量紅外線傳感器10之溫度的功能，因此，必須切換各電路連接，為獲得前一目的。將替代的溫度敏感傳感器連接在圖6所示第一較佳實施例的溫度敏感傳感器12的位置上，并測量替代溫度敏感傳感器的電阻；為了達到后一目的，將替代溫度敏感傳感器連接在圖14所示第三較佳實施例之溫度差檢測裝置120的第三溫度敏感傳感器12c的位置上。
盡管已就第一至第三較佳實施例對本發(fā)明作了描述，其中每個實施例針對一個將本發(fā)明的輻射溫度計插入人體外耳道中并測量人體體溫的例子，但是本發(fā)明的輻射溫度計還可以放在口(不同外耳道中)中，測量體溫，并且可以插入動物的耳朵中，測量動物的體溫。因此，本發(fā)明的應用不受特殊的限制。
如上所述，本發(fā)明提供了一種輻射溫度計，它能較佳地改進體溫測量結果的精度。另外，本發(fā)明提供了一種簡便的輻射溫度計調節(jié)方法。
依照本發(fā)明的權利要求1，可以進行ABS調節(jié)和KAN調節(jié)。允許ABS調節(jié)緩解溫度敏感傳感器之絕對值的變化，從而提高大規(guī)模生產。另外，允許KAN調節(jié)緩解紅外線傳感器之靈敏度的變化，從而提高大規(guī)模生產。
另外，依照本發(fā)明的權利要求3，可以進行LEV調節(jié)，該調節(jié)能夠調節(jié)紅外線傳感器之放大電路的偏移，從而提高除了KAN以外的精度。雖然沒有變化偏移的放大電路是很昂貴的，但本發(fā)明不需要使用這種昂貴的放大電路，這產生了另一種效果，即可以獲得便宜的輻射溫度計。
另外，本發(fā)明權利要求4的作用是可以有效地、平穩(wěn)地對輻射溫度計進行調節(jié)和總裝。
另外，依照本發(fā)明的權利要求5，可以進行SEN調節(jié)，該調節(jié)的作用是可以在一較寬的環(huán)境溫度范圍內精確地測量溫度。
另外，本發(fā)明權利要求6的作用是可以有效地、平穩(wěn)地對輻射溫度計進行調節(jié)和總裝。
另外，依照本發(fā)明權利要求7，可以進行RES調節(jié)，從而即使光學系統(tǒng)不處于熱平衡，也可以精確測量溫度。
另外，依照本發(fā)明權利要求11，即使光學系統(tǒng)不處于熱平衡，也可以精確地進行KAN調節(jié)。
另外，本發(fā)明權利要求12的作用是即使在低溫環(huán)境下，也能精確測量溫度。
另外，依照本發(fā)明權利要求14，可以進行DRI調節(jié)，從而可以以較寬的環(huán)境溫度范圍內精確地測量溫度。
再有，本發(fā)明允許進行有效調節(jié)，因為每種類型的調節(jié)作為模擬調節(jié)和數(shù)字調節(jié)來進行。簡要地說，依照本發(fā)明，對于不要求高分辯率的調節(jié)，進行模擬調節(jié)，以便減輕諸如微機等計算裝置的負擔，而對于要求高分辨率的調節(jié)，則進行數(shù)字調節(jié)，這種調節(jié)不是能用模擬方式容易實現(xiàn)的。工業(yè)實用性因此，本發(fā)明適用于插入動物體開口內的輻射溫度計，并且可以測量動物的溫度。
權利要求
1.一種輻射溫度計，其特征在于，包括紅外線傳感器，用于探測來自一測量目標的紅外線；溫度敏感傳感器，用于產生一參考溫度信號；傳感器輸出調節(jié)裝置，用于調節(jié)來自所述溫度敏感傳感器的輸出和來自所述紅外線傳感器的輸出；溫度計算裝置，用于根據由所述傳感器輸出調節(jié)裝置所調節(jié)的溫度敏感傳感器輸出和紅外線傳感器輸出，計算所述測量目標的溫度；和溫度指示裝置，用于根據來自所述溫度計算裝置的信號，指示所述測量目標的所述溫度；其中所述傳感器輸出調節(jié)裝置包括溫度敏感傳感器絕對值調節(jié)裝置(ABS)，用于調節(jié)所述溫度敏感傳感器一特征曲線的絕對值；和紅外線傳感器靈敏度調節(jié)裝置(KAN)，用于調節(jié)所述紅外線傳感器的靈敏度。
2.一種用于調節(jié)如權利要求1所述輻射溫度計的方法，其特征在于，在用所述溫度敏感傳感器絕對值調節(jié)裝置(ABS)進行調節(jié)之后，所述紅外線傳感器靈敏度調節(jié)裝置(KAN)進行調節(jié)。
3.如權利要求1所述的輻射溫度計，其特征在于，所述傳感器輸出調節(jié)裝置還包括紅外線傳感器偏置調節(jié)裝置(LEV)，用于調節(jié)一放大電路的偏置，所述放大電路放大來自所述紅外線傳感器的輸出。
4.一種用于調節(jié)如權利要求3所述輻射溫度計的方法，其特征在于，在用所述溫度敏感傳感器絕對值調節(jié)裝置(ABS)進行調節(jié)以及用所述紅外線傳感器偏置調節(jié)裝置(LEV)進行調節(jié)之后，所述紅外線傳感器靈敏度調節(jié)裝置(KAN)進行調節(jié)。
5.如權利要求1或3所述的輻射溫度計，其特征在于，所述傳感器輸出調節(jié)裝置還包括溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)裝置(SEN)，用于調節(jié)所述溫度敏感傳感器的靈敏度。
6.一種用于調節(jié)如權利要求5所述輻射溫度計的方法，其特征在于，至少在溫度敏感傳感器絕對值調節(jié)裝置(ABS)進行調節(jié)之后，但在所述紅外線傳感器靈敏度調節(jié)裝置(KAN)進行調節(jié)之前，所述溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)裝置(SEN)進行調節(jié)。
7.如權利要求1或3所述的輻射溫度計，其特征在于，還包括一光學系統(tǒng)，用于將來自所述測量目標的所述紅外線引導到所述紅外線傳感器，
8.如權利要求7所述的輻射溫度計，其特征在于，所述溫度補償調節(jié)裝置(RES)根據只檢測所述光學系統(tǒng)本身所輻射之紅外線的另一紅外線傳感器的輸出，調節(jié)所述溫度補償量。
9.如權利要求7所述的輻射溫度計，其特征在于，包括用于測量所述光學系統(tǒng)之溫度的溫度敏感傳感器和用于測量所述紅外線傳感器之溫度的溫度敏感傳感器，其中所述溫度補償調節(jié)裝置(RES)根據用于測量所述光學系統(tǒng)之溫度的所述溫度敏感傳感器的輸出以及用于測量所述紅外線傳感器之溫度的所述溫度敏感傳感器的輸出，調節(jié)所述溫度補償量。
10.如權利要求9所述的輻射溫度計，所述參考溫度信號是基于所述紅外線傳感器之溫度的信號，而用于測量所述紅外線傳感器之溫度的所述溫度敏感傳感器還起到了用于產生所述參考溫度信號的溫度敏感傳感器的作用。
11.一種用于調節(jié)如權利要求7所述輻射溫度計的方法，其特征在于，在所述紅外線傳感器偏置調節(jié)裝置(LEV)進行調節(jié)以及所述溫度敏感傳感器絕對值調節(jié)裝置(ABS)進行調節(jié)之后，但在所述紅外線傳感器靈敏度調節(jié)裝置(KAN)進行調節(jié)之前，所述溫度補償調節(jié)裝置(RES)進行調節(jié)。
12.如權利要求7所述的輻射溫度計，其特征在于，所述傳感器輸出調節(jié)裝置還包括所述溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)裝置(SEN)，用于調節(jié)所述溫度敏感傳感器的所述靈敏度。
13.一種用于調節(jié)如權利要求12所述輻射溫度計的方法，其特征在于，在所述紅外線傳感器偏置調節(jié)裝置(LEV)進行調節(jié)和/或所述溫度敏感傳感器絕對值調節(jié)裝置(ABS)進行調節(jié)之后，但在所述溫度補償調節(jié)裝置(RES)進行調節(jié)之前，所述溫度敏感靈敏度調節(jié)裝置(SEN)進行調節(jié)。
14.如權利要求1、3、5、7或12所述的輻射溫度計，其特征在于，所述傳感器輸出調節(jié)裝置還包括紅外線傳感器溫度依賴性調節(jié)裝置(DRI)，用于調節(jié)所述紅外線傳感器靈敏度的溫度特性。
15.一種用于調節(jié)如權利要求14所述輻射溫度計的方法，其特征在于，在所述紅外線傳感器靈敏度調節(jié)裝置(KAN)進行調節(jié)之后，所述紅外線傳感器溫度依賴性調節(jié)裝置(DRI)進行調節(jié)。
16.如權利要求1所述的輻射溫度計，其特征在于，所述溫度敏感傳感器絕對值調節(jié)裝置(ABS)包括用于在模擬電路上調節(jié)其輸出的模擬調節(jié)裝置，并且所述紅外線傳感器靈敏度調節(jié)裝置(KAN)包括通過數(shù)字計算調節(jié)其輸出的數(shù)據調節(jié)裝置。
17.如權利要求3所述的輻射溫度計，其特征在于，所述紅外線傳感器偏置調節(jié)裝置(LEV)包括用于在模擬電路上調節(jié)其輸出的模擬調節(jié)裝置。
18.如權利要求5所述的輻射溫度計，其特征在于，所述溫度敏感傳感器靈敏度調節(jié)裝置(SEN)包括用于在模擬電路上調節(jié)其輸出的模擬調節(jié)裝置。
19.如權利要求7所述的輻射溫度計，其特征在于，所述溫度補償調節(jié)裝置(REN)包括用于在模擬電路上調節(jié)其輸出的模擬調節(jié)裝置。
20.如權利要求14所述的輻射溫度計，其特征在于，所述紅外線傳感器溫度依賴性調節(jié)裝置(DRI)包括通過數(shù)字計算調節(jié)其輸出的數(shù)字調節(jié)裝置。
21.如權利要求1所述的輻射溫度計，其特征在于，所述傳感器輸出調節(jié)裝置包括模擬調節(jié)裝置，用于在一模擬電路上調節(jié)其輸出；數(shù)字調節(jié)裝置，通過數(shù)字計算調節(jié)其輸出；調節(jié)數(shù)據存儲裝置，用于存儲所述模擬調節(jié)裝置在進行調節(jié)時所用的模擬調節(jié)數(shù)據，以及所述數(shù)字調節(jié)裝置在進行調節(jié)時所用的數(shù)字調節(jié)數(shù)據，并且所述模擬調節(jié)數(shù)據和所述數(shù)字調節(jié)裝置以數(shù)字形式存儲在所述調節(jié)數(shù)據存儲裝置中。
22.如權利要求21所述的輻射溫度計，所述調節(jié)數(shù)據存儲裝置由可重寫的非易失性存儲器構成。
全文摘要
通過在制造過程中合理調節(jié)。而不是通過用戶在每次測量時手動調節(jié),來提高輻射溫度計的溫度測量精度。該溫度計包括紅外線傳感器,用于探測來自測量目標的紅外線;溫度傳感器,用于產生參考溫度信號;傳感器輸出調節(jié)裝置,用于調節(jié)溫度傳感器以及紅外線傳感器的輸出;溫度計算裝置,用于根據由傳感器輸出調節(jié)裝置調節(jié)的溫度傳感器輸出和紅外線傳感器輸出,計算測量目標的溫度;和溫度指示裝置,用于根據溫度計算裝置的輸出信號,指示測量目標的溫度,并且輻射溫度計的特點在于,傳感器輸出調節(jié)裝置包括絕對值調節(jié)裝置(ABS),用于調節(jié)溫度傳感器特征曲線的絕對值;以及靈敏度調節(jié)裝置(KAN),用于調節(jié)紅外線傳感器的靈敏度。
文檔編號G01J5/10GK1244253SQ98801917
公開日2000年2月9日 申請日期1998年9月22日 優(yōu)先權日1997年9月22日
發(fā)明者柄川俊二 申請人:西鐵城鐘表股份有限公司