[发明专利]一种基于横向剪切干涉信号测量体温的方法

说明书

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，x_b和y_b分别为手臂面上距离离散点(x_i,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)＝|θ_mea-θ_cal，T| (Ⅱ)

式中，θ_mea为测量并拟合得到的靠近手臂皮肤处相位差，θ_cal,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