[发明专利]一种具备无线传输功能的穿戴用人体温度无感检测系统

权利要求书

1.一种具备无线传输功能的穿戴用人体温度无感检测系统，其特征在于，包括第一温度传感器、第二温度传感器、主控制模块、滤波模块、无线通信模块、云存储模块和能耗管理模块；

所述第一温度传感器和第二温度传感器作为温度探头，紧贴于人体的皮肤和皮下组织层上，所述第一温度传感器的厚度大于所述第二温度传感器的厚度，所述第一温度传感器的热阻值为R₁、所述第二温度传感器的热阻值为R₂；

所述第一温度传感器和所述人体的皮肤和皮下组织层形成第一热流通道，所述第二温度传感器和人体的皮肤和皮下组织层形成第二热流通道，所述人体的皮肤和皮下组织层的厚度为l₀、热阻值为R_S，所述第一温度传感器检测到紧贴人体皮肤侧的温度为T₁，远离人体皮肤侧的温度为T₂，所述第一温度传感器的厚度为l₁；所述第二温度传感器检测到紧贴人体皮肤侧的温度为T₃，远离人体皮肤侧的温度为T₄，所述第二温度传感器的厚度为l₂；所述温度传感器的顶部和外围与边界条件共享相同的热辐射；

所述用人体温度无感检测包括以下步骤：

S1：通过第一热流通道检测得到的T₁、T₂计算得到第一温度传感器芯体温度通过第二热流通道T₃、T₄计算得到第二温度传感器芯体温度通过所述滤波模块对所述第一温度传感器芯体温度和所述第二温度传感器芯体温度进行主动有源噪声消除来减少环境温度波动对所检测到的温度的影响，得到有源噪声消除后的第一温度传感器芯片温度和有源消除后的第二温度传感器芯片温度

S2：采用有源噪声消除后的第一温度传感器芯片温度和有源消除后的第二温度传感器芯片温度计算所检测皮肤区域中心温度T_core，

所述第一温度传感器和第二温度传感器阻止了检测到不同位置的温度的直接横向热交换；

所述步骤S1中通过第一热流通道检测得到的T₁、T₂计算得到第一温度传感器芯体温度的计算方法包括以下步骤：

1)构建所述第一温度传感器处的极坐标三维热传导模型：

其中，ρ为元素密度，单位为kg/m³)，所述C为比热容，单位为J/kg·K，所述τ为所述第一温度传感器处的极坐标三维热传导模型产生内部生热的时间，所述为极坐标三维热传导模型下的所述第一温度传感器处内部的生热速率；所述T¹为所述极坐标三维热传导模型下的所述第一温度传感器处的温度；所述a、b、c分别代表了第一温度传感器处的极坐标三维热传导模型x轴、y轴和z轴方向传导的热量；

2)根据傅立叶热传导定律，通过所述第一温度传感器的材料的热流q的热传递时间速率与温度负梯度和面积成正比：

其中，所述q为作用于所述第一温度传感器的热流，单位为W/m²；所述λ为导热系数，单位为W/m·K；

3)构建稳态下第一温度传感器处不产生内部热量的模型，当所述步骤2)中的热流q为垂直热流l₁时，得到所述第一温度传感器芯体温度

其中c∈[0，l₁]表示，所述极坐标三维热传导模型z轴为垂直热流l₁的传导方向；

4)根据所述步骤2)得到的垂直方向热流q和所述步骤3)所述第一温度传感器芯体温度构建传热率ψ计算模型：

其中，其中R₁是所述第一温度传感器的热阻值，所述ΔT是沿z轴的温差；

5)根据热平衡后，从深层组织到皮肤和皮下组织层表面的热流1所检测到的温度T₁和从皮肤和皮下组织层到探头表面的热流2所检测到的温度T₂应相同的假设，构建如下计算模型：

6)重复所述步骤1)-5)，将其中所述T₁替换为所述T₃，所述T₂替换为所述T₄，所述R₁替换为所述R₂，所述l₁替换为所述l₂，所述T¹替换为T²所述T²为所述极坐标三维热传导模型下的所述第二温度传感器处的温度，计算得到所述第二温度传感器芯体温度