手机的红外体温测量功能★

张跃看， 潘秋悦， 岳倩倩

（安徽三联学院， 安徽 合肥 230000）

引言

体温枪和额温枪比水银温度计测量精度更高一点，也方便了许多，但是他们的价格以及使用度还没有达到更高的水平。自疫情严重以来，我们发现发热这一症状成为了感染的主要特征之一，为了能及时有效地控制疫情蔓延，电子体温计和额温枪在车站、超市、医院以及人流密集的场所使用的比较多。目前常用的接触式体温计有玻璃体温计、电子式体温计和内服式体温计等，其也是用于临床诊断依据的体温测量仪器[1]。现在手机在我们的生活中起着必不可少的作用，我们可以用手机在网上进行购物，休闲娱乐，还可以利用手机进行外出导航、预定酒店等。目前我国国内许多的企业开发出各种以红外测温为基础新型的技术，例如红外+人工智能、红外+车辆、红外+智能家电设备、红外+手机以及红外+5G等，用来满足多种应用场景的需求[2]。

1 手机红外测温的基础依据

通过在手机内部安装红外探测器去捕获物体发出的热辐射能量，聚集在探测器上传输到温度传感器，并且将温度的模拟信号通过手机CPU 转换成数字信号，实现温度信号的处理。利用特定算法显示数字温度。但手机运行会产生额外温度以及部分外界条件的变化，可能会对测量产生干扰，导致结果不准确。那么在这里可通过机器学习模拟出手机在不同温度环境下，以及设备本身使用情况下产生的温度影响大小，进一步完善算法。

手机红外体温测量具有便于携带、温度测量时间短的优点，对流感的预防以及及时察觉起到作用。推广温度计的使用，使其不拘泥于体温的测量，还可以用来测量出物体的温度，这样一来就可以使手机红外测量体温的功能发挥到最大。但要考虑到设备硬件的安全，应设定安全的温度测量区间。

2 装置的基本工作原理

2.1 温度的捕获

红外探测器捕获目标的能量，传感器TS118-3采集人体体温电信号[3]，经过信号放大器将信号放大，进行A/D 转换，实现温度信号采集。我们要选择微型红外探测器，因为体积越小越好，容易减轻重量，便于元器件的组装，还可以有效地节约组装空间。微型的红外探测器具有特征包含着电流和电压的变换器以及热电元件等。每当热电元件的电流信号传来的时候，这时变换器会将电流信号快速地转换成相应的电压信号；而此时的信号放大器就发挥了关键作用，它会以一种独特的形式去放大从电流- 电压变换器接收到的电压信号。

现在的很多产品中，红外探测器QTP15TO-46封装就是一个很好的样例。

它的优点是具有非接触式表面测量，集成5～14 μm 红外滤波片的T0 管壳封装，具有NTC 热敏电阻，高灵敏度响应时间快，工作范围-20 ～+100 ℃。

2.2 信号的处理

紧接着上一运行过程，这时的温度传感器会对温度模拟信号进行传递，传输到中央的核心CPU 进行信号处理。要经过相应的A/D 信号转换，即将温度模拟信号转换成数字信号。相对来讲比较重要的部分那就是红外温度传感器这一部分，是因为传感器的选择类型决定了测量结果的精度大小。比如数字式温度传感器MLX90614[4]。它本身就可以进行相应的模数转换，也可以不再外加A/D 转换电路，这样的话体积得到了很多缩小，既便于携带组装，又可节约电路内部的空间。而且它具有的一个优点是：精度高。可以达到0.2 ℃的误差。除此之外，MLX90614 还具有另外一个优点且低功耗，这样可以节约不少电量，增加使用时长。

2.3 干扰因素的排除

由于外界环境的时刻变化以及手机运行产生的温度干扰，许多的不确定因素多多少少会导致测量温度结果的偏差。所以干扰因素的排除这一部分也至关重要。经过上一步信号的处理过后，CPU 将处理完的数字信号送到特定的测体温软件中，经过一系列研究的特定算法以及多重的机械学习后，可以将数字信号准确地换算出来。

2.4 运行结果的显示

最后经过一系列的特定算法和学习之后，数字信号在屏幕上清楚地显示出来。显示屏显示出被测对象的体温，同时设置一个阈值[5]，体温高于这个阈值手机系统就会发出提示。

3 装置具有的优点

1）便携性：智能手机成为现代社会不可或缺的部分，该设计移植在智能手机上，更加便携。

2）高效性：操作简单、数据处理速度快。

3）实效性：相较于传统体温计来说，其测量速度更快，结果显示更快，能够得到实时的身体温度。

4）稳定性：该装置独立性较强，系统更加稳定。

5）精准性：温度测量误差较小，可将温度测量误差控制在0.2 ℃左右。

6）创新性：将测温装置植入在智能手机上，便携性将会得到大幅提升。将温度信号转化成数字信号，通过特定算法，能够最大程度降低测量误差。

4 结语

将测量体温功能融入手机，不仅方便了已经拥有该功能的顾客，也可以方便他人。我们在进去这些公共场所之前提前用手机测量好，就像我们常用的安康码一样，节省时间，还给工作人减轻不少压力。如果在野外或者没有专业医疗设施的地方，那身边的每个人都能观察伤者的体温状况，做出响应判断。

由于该装置是基于手机开发出来的，且要增加额外的传感器等装置，所以可能会增加手机重量，这就不能够将其便携性作到最优化，如何为手机增加额外的传感器也将是我们面对的问题。