一种基于负温度系数热敏电阻的人体温度测量仪的设计

郑宇

摘  要  在医学上，体温的测量对疾病的判断相当重要，所以温度传感器应用广泛。设计了基于负温度系数热敏电阻的人体温度测量仪，通过实验证明完全能满足测量功能。

关键词  全息瞄准器;半导体激光器LD;波长漂移;相差补偿

中图分类号：TH811      文献标识码：A      文章编号：1671-7597（2014）22-0033-01

1  负温度系数热敏电阻（NTC 1K）温度传感器

热敏电阻是利用半导体电阻阻值随温度变化的特性来测量温度的，按电阻阻值随温度升高而减小或增大，分为NTC型（负温度系数热敏电阻）、PTC型（正温度系数热敏电阻）和CTC（临界温度热敏电阻）。NTC型热敏电阻阻值与温度的关系呈指数下降关系，但也可以找出热敏电阻某一较小的、线性较好范围加以应用（如35-42℃）。如需对温度进行较准确的测量，则需配置线性化电路进行校正（本实验没进行全范围线性化校正，仅选取35-42℃温度范围内进行相对线性化处理）。以上三种热敏电阻特性曲线见图1。在一定的温度范围内（小于150℃）NTC热敏电阻的电阻RT与温度T之间有如下关系：

（1）

图1  热敏电阻特性曲线

2  基本电路设计

采用恒电流法测量热电阻，电路如图2所示，图2中，R为已知数值的固定电阻，RT为热电阻。Ur为R上的电压，Urt为RT上的电压。假设回路电流为I0，根据欧姆定律，I0=Ur/R，所以热电阻RT为：

（2）

图2

3  人体温度测量仪的制作和实验

1）制作温度测量仪。在小温度范围内，比如35-42℃内，取样电阻（1kΩ）上的电压UR与温度t基本成线性关系。可以将NTC测试电路的UR随温度变化的电压通过放大处理电路转化为正温度系数10mV/℃的电压输出，并将输出电压与标准温度进行对比校准，即可制成温度测量仪。将温控仪温度设定在37℃，待温度稳定后（2分钟内温度变化在±0.1℃以内），在加热井中插入水银体温计，通过温控仪温差修正功能，对其PT100测温进行校准，使温控仪显示温度值与水银体温计测试值一致;然后取出体温计，调整放大器的校正与调零电位器，使在35.0℃-42.0℃温度范围内，NTC传感器校正后输出电压与温度变化同步（即温度每改变1℃，输出电压对应变化10mV）。校正完毕后，利用设计的温度测量仪测温，在35.0℃-42.0℃温度范围内，每隔0.5℃或1℃测量一次并与实际温度进行对比。

2）实验数据。进行人体各部位（腋下、眉心、手掌内）的温度测量（除口腔外）并与水银体温计测量口腔的温度进行比较，了解人体各部位温差的原因。

图3  lnRT -（1/T）图

图3为热敏电阻的特性曲线，作直线拟合，得到直线斜率K=0.00101V，截距b=0.39271V，直线线性相关系数R2=0.99717，说明在35-42℃范围内UR-t基本成线性关系，可以通过外部放大器处理电路使其输出与温度对应10mV/℃，从而实现温度测量。

4  结束语

通过与标准温度计的比较，说明所设计的人体温度测量仪能够测量精度高，测量方便迅速，完全能够用于实验测量。

参考文献

[1]彭程琳.生物医学传感器原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2000

[2]何希才.传感器及其应用实例[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3]黄贤武，郑筱霞.传感器实际应用电路设计[M].成都：电子科技大学出版社，1997.endprint

摘  要  在医学上，体温的测量对疾病的判断相当重要，所以温度传感器应用广泛。设计了基于负温度系数热敏电阻的人体温度测量仪，通过实验证明完全能满足测量功能。

关键词  全息瞄准器;半导体激光器LD;波长漂移;相差补偿

中图分类号：TH811      文献标识码：A      文章编号：1671-7597（2014）22-0033-01

1  负温度系数热敏电阻（NTC 1K）温度传感器

热敏电阻是利用半导体电阻阻值随温度变化的特性来测量温度的，按电阻阻值随温度升高而减小或增大，分为NTC型（负温度系数热敏电阻）、PTC型（正温度系数热敏电阻）和CTC（临界温度热敏电阻）。NTC型热敏电阻阻值与温度的关系呈指数下降关系，但也可以找出热敏电阻某一较小的、线性较好范围加以应用（如35-42℃）。如需对温度进行较准确的测量，则需配置线性化电路进行校正（本实验没进行全范围线性化校正，仅选取35-42℃温度范围内进行相对线性化处理）。以上三种热敏电阻特性曲线见图1。在一定的温度范围内（小于150℃）NTC热敏电阻的电阻RT与温度T之间有如下关系：

（1）

图1  热敏电阻特性曲线

2  基本电路设计

采用恒电流法测量热电阻，电路如图2所示，图2中，R为已知数值的固定电阻，RT为热电阻。Ur为R上的电压，Urt为RT上的电压。假设回路电流为I0，根据欧姆定律，I0=Ur/R，所以热电阻RT为：

（2）

图2

3  人体温度测量仪的制作和实验

1）制作温度测量仪。在小温度范围内，比如35-42℃内，取样电阻（1kΩ）上的电压UR与温度t基本成线性关系。可以将NTC测试电路的UR随温度变化的电压通过放大处理电路转化为正温度系数10mV/℃的电压输出，并将输出电压与标准温度进行对比校准，即可制成温度测量仪。将温控仪温度设定在37℃，待温度稳定后（2分钟内温度变化在±0.1℃以内），在加热井中插入水银体温计，通过温控仪温差修正功能，对其PT100测温进行校准，使温控仪显示温度值与水银体温计测试值一致;然后取出体温计，调整放大器的校正与调零电位器，使在35.0℃-42.0℃温度范围内，NTC传感器校正后输出电压与温度变化同步（即温度每改变1℃，输出电压对应变化10mV）。校正完毕后，利用设计的温度测量仪测温，在35.0℃-42.0℃温度范围内，每隔0.5℃或1℃测量一次并与实际温度进行对比。

2）实验数据。进行人体各部位（腋下、眉心、手掌内）的温度测量（除口腔外）并与水银体温计测量口腔的温度进行比较，了解人体各部位温差的原因。

图3  lnRT -（1/T）图

图3为热敏电阻的特性曲线，作直线拟合，得到直线斜率K=0.00101V，截距b=0.39271V，直线线性相关系数R2=0.99717，说明在35-42℃范围内UR-t基本成线性关系，可以通过外部放大器处理电路使其输出与温度对应10mV/℃，从而实现温度测量。

4  结束语

通过与标准温度计的比较，说明所设计的人体温度测量仪能够测量精度高，测量方便迅速，完全能够用于实验测量。

参考文献

[1]彭程琳.生物医学传感器原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2000

[2]何希才.传感器及其应用实例[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3]黄贤武，郑筱霞.传感器实际应用电路设计[M].成都：电子科技大学出版社，1997.endprint

摘  要  在医学上，体温的测量对疾病的判断相当重要，所以温度传感器应用广泛。设计了基于负温度系数热敏电阻的人体温度测量仪，通过实验证明完全能满足测量功能。

关键词  全息瞄准器;半导体激光器LD;波长漂移;相差补偿

中图分类号：TH811      文献标识码：A      文章编号：1671-7597（2014）22-0033-01

1  负温度系数热敏电阻（NTC 1K）温度传感器

热敏电阻是利用半导体电阻阻值随温度变化的特性来测量温度的，按电阻阻值随温度升高而减小或增大，分为NTC型（负温度系数热敏电阻）、PTC型（正温度系数热敏电阻）和CTC（临界温度热敏电阻）。NTC型热敏电阻阻值与温度的关系呈指数下降关系，但也可以找出热敏电阻某一较小的、线性较好范围加以应用（如35-42℃）。如需对温度进行较准确的测量，则需配置线性化电路进行校正（本实验没进行全范围线性化校正，仅选取35-42℃温度范围内进行相对线性化处理）。以上三种热敏电阻特性曲线见图1。在一定的温度范围内（小于150℃）NTC热敏电阻的电阻RT与温度T之间有如下关系：

（1）

图1  热敏电阻特性曲线

2  基本电路设计

采用恒电流法测量热电阻，电路如图2所示，图2中，R为已知数值的固定电阻，RT为热电阻。Ur为R上的电压，Urt为RT上的电压。假设回路电流为I0，根据欧姆定律，I0=Ur/R，所以热电阻RT为：

（2）

图2

3  人体温度测量仪的制作和实验

1）制作温度测量仪。在小温度范围内，比如35-42℃内，取样电阻（1kΩ）上的电压UR与温度t基本成线性关系。可以将NTC测试电路的UR随温度变化的电压通过放大处理电路转化为正温度系数10mV/℃的电压输出，并将输出电压与标准温度进行对比校准，即可制成温度测量仪。将温控仪温度设定在37℃，待温度稳定后（2分钟内温度变化在±0.1℃以内），在加热井中插入水银体温计，通过温控仪温差修正功能，对其PT100测温进行校准，使温控仪显示温度值与水银体温计测试值一致;然后取出体温计，调整放大器的校正与调零电位器，使在35.0℃-42.0℃温度范围内，NTC传感器校正后输出电压与温度变化同步（即温度每改变1℃，输出电压对应变化10mV）。校正完毕后，利用设计的温度测量仪测温，在35.0℃-42.0℃温度范围内，每隔0.5℃或1℃测量一次并与实际温度进行对比。

2）实验数据。进行人体各部位（腋下、眉心、手掌内）的温度测量（除口腔外）并与水银体温计测量口腔的温度进行比较，了解人体各部位温差的原因。

图3  lnRT -（1/T）图

图3为热敏电阻的特性曲线，作直线拟合，得到直线斜率K=0.00101V，截距b=0.39271V，直线线性相关系数R2=0.99717，说明在35-42℃范围内UR-t基本成线性关系，可以通过外部放大器处理电路使其输出与温度对应10mV/℃，从而实现温度测量。

4  结束语

通过与标准温度计的比较，说明所设计的人体温度测量仪能够测量精度高，测量方便迅速，完全能够用于实验测量。

参考文献

[1]彭程琳.生物医学传感器原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2000

[2]何希才.传感器及其应用实例[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3]黄贤武，郑筱霞.传感器实际应用电路设计[M].成都：电子科技大学出版社，1997.endprint