[发明专利]一种基于横向剪切干涉信号测量体温的方法有效
申请号: | 202010805349.8 | 申请日: | 2020-08-12 |
公开(公告)号: | CN112082655B | 公开(公告)日: | 2022-08-12 |
发明(设计)人: | 柳华蔚;周怀春;徐超 | 申请(专利权)人: | 华北电力大学 |
主分类号: | G01J5/00 | 分类号: | G01J5/00;G01J5/02;G01J5/08 |
代理公司: | 北京中济纬天专利代理有限公司 11429 | 代理人: | 陆薇薇 |
地址: | 102206*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 横向 剪切 干涉 信号 测量 体温 方法 | ||
一种基于横向剪切干涉信号测量体温的方法,依据横向剪切干涉信号非接触测量体温。该方法首先采集无测量对象时的干涉信号,识别背景条纹,采集存在手臂温度影响时的干涉信号,识别测量条纹;依据背景条纹和测量条纹的相位分布,确定手臂温度影响区域的宽度以及造成的相位差分布;采用线性拟合方法确定靠近手臂皮肤位置处的相位差;依据手臂横截面的宽度和高度,结合手臂温度影响区域的宽度和实时测量的环境温度,设定可能的体温范围和步长,遍历设定的体温范围,计算每个温度值对应的相位差;选择计算相位差与已确定的靠近手臂皮肤处相位差最接近的温度值,并依据相邻温度值计算得到的相位差插值确定体温测量结果。
技术领域
本发明涉及体温测量方法,特别是涉及一种基于横向剪切干涉信号测量体温的方法,属于干涉测温技术领域。
背景技术
体温测量是发现COVID-19疾病的一种有效方式。为了实现防疫的目标,测温设备需要不接触人体皮肤,因此只能采用非接触式测温方法。常用的红外测温枪采集人体发射的热辐射信号,处理产生的电信号,推算被测的人体温度,依据人体自身发射的热辐射信号进行体温测量。但红外测温枪的测量精度有限,具体原因包括:1)操作时测温距离不稳定,环境衰减作用不同,影响热辐射信号的接收;2)人为操作,无法完全垂直于待测皮肤表面,与理想运行工况存在偏差;3)人体体表状况不同,辐射能力存在差异。上述问题涵盖了测量环境、操作过程以及测温原理等多个方面,是红外测温枪无法避免的问题。所以发展一种可靠的非接触式体温测量方法具有重大的实际意义。
发明内容
为了避免基于人体热辐射信号进行体温测量所遇到的问题,本发明提供了一种基于横向剪切干涉信号测量体温的方法,该方法能够基于横向剪切干涉信号可靠地非接触测量体表温度。
本发明所采用的技术方案如下:
一种基于横向剪切干涉信号测量体温的方法,该方法包括如下步骤:
1)采集无测量对象时的干涉信号,识别背景条纹,确定相位分布;
2)采集存在手臂温度影响时的干涉信号,识别测量条纹,确定相位分布;
3)测量并记录环境温度;
4)依据背景条纹和测量条纹的相位分布,确定手臂温度影响区域的相位差分布,确定手臂温度影响区域的宽度;
5)依据相位差分布,采用线性拟合方法,确定靠近手臂皮肤处的相位差;
6)设定可能的体温范围为30℃至42℃,以0.1℃为步长,遍历设定的体温范围,共121个温度值。依据手臂横截面的宽度和高度,结合手臂温度影响区域的宽度和环境温度,通过公式(Ⅰ)计算每个温度值对应的相位差:
式中,T为温度,T0为环境温度,λ为波长,p为大气压强,M为气体分子量,K为气体折射系数,R为理想气体常数,L为手臂温度影响区域的宽度,w为手臂横截面宽度,h为手臂横截面高度,xb和yb分别为手臂面上距离离散点(xi,h/2)最近点的横坐标和纵坐标,Δx为离散微元的长度;
7)结合已确定的靠近手臂皮肤处相位差,选择使公式(Ⅱ)最小的温度值:
f(T)=|θmea-θcal,T| (Ⅱ)
式中,θmea为测量并拟合得到的靠近手臂皮肤处相位差,θcal,T为体温为T时通过公式(Ⅰ)计算得到的相位差。选择计算相位差与靠近手臂皮肤处相位差最接近的温度值,并依据相邻温度值计算得到的相位差插值确定体温测量结果。
本发明提供的方法能够基于横向剪切干涉信号测量体温,不接触待测皮肤,结果可靠。
附图说明
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