專利名稱：溫度計校準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種用于校準(zhǔn)電子溫度計的校準(zhǔn)系統(tǒng)。更加特別地，本發(fā)明涉及校準(zhǔn)耳溫度計中的參考溫度傳感器(例如，隨溫度變化的電阻器)和主溫度傳感器(即，熱電元件)。
背景技術(shù)：
許多人體疾病的診斷和治療依賴于病人體溫讀數(shù)的內(nèi)部溫度或中心溫度的準(zhǔn)確讀取，并且在一些情況下，依賴于與先前體溫的比較。許多年來，采集病人溫度的最普通方式涉及到水銀溫度計的使用。但是，這種溫度計容易打碎，并且必須插入和保持在直腸或口中幾分鐘，經(jīng)常引起病人的不舒服。
因為常規(guī)水銀溫度計的缺陷，研究了電子溫度計，并且現(xiàn)在廣泛使用。盡管電子溫度計提供了比水銀溫度計相對更加準(zhǔn)確的溫度讀數(shù)，但它們?nèi)匀还灿性S多相同的缺陷。例如，即使電子溫度計提供更快的讀取，但在可以采集到準(zhǔn)確的讀數(shù)之前仍然要經(jīng)過一段時間。而且，電子溫度計仍然必須插入病人的口、直腸或腋窩中。
耳溫度計，一種感應(yīng)來自鼓膜的紅外發(fā)射的溫度計，幾乎提供中心溫度的瞬間讀數(shù)，沒有其它溫度計不應(yīng)有的延誤。耳溫度計通常被醫(yī)療團(tuán)體認(rèn)為勝過口位、直腸位或腋窩位采集病人體溫。這是因為耳溫度計更加代表人體內(nèi)部或中心溫度，對中心溫度中的變化更加敏感。
常規(guī)的耳溫度計典型地包括兩個傳感器。一個傳感器是主溫度傳感器，用于測量鼓膜溫度。在一個常規(guī)的耳溫度計中，主溫度傳感器是紅外傳感器，諸如熱電元件。該熱電元件適于在不接觸鼓膜的情況下，測量鼓膜的發(fā)射輻射，從而確定鼓膜的溫度。另一個傳感器是參考溫度傳感器，用于測量主溫度傳感器或熱電元件的溫度。在一個常規(guī)耳溫度計中，參考溫度傳感器是安裝到熱電元件冷接點上的隨溫度變化的電阻器，諸如熱敏電阻器或多晶硅電阻器。因為熱電元件的響應(yīng)依賴于熱電元件本身的溫度，所以電阻器的周圍溫度可以被用來估計熱電元件的溫度，從而補(bǔ)償熱電元件的溫度依賴性。
通常，為了獲得上面指出的快速準(zhǔn)確的溫度讀取能力，耳溫度計需要在加工期間在工廠校準(zhǔn)。耳溫度計在工廠的校準(zhǔn)需要每個溫度計單元的各個校準(zhǔn)，從而使每個單個溫度計的正確校準(zhǔn)參數(shù)可以被寫入每個溫度計微處理器的存儲器(例如，EEPROM)。這些校準(zhǔn)參數(shù)包括確定代表每個溫度計內(nèi)部傳感器的變量的特征值，和與光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的任何參數(shù)，諸如與耳道和裝置外殼有關(guān)的主溫度傳感器的幾何形狀。一旦這些校準(zhǔn)參數(shù)被確定并被寫入每個溫度計的存儲器，那么校準(zhǔn)完成，并且該單元被運輸用于銷售。然而，用于校準(zhǔn)耳溫度計的已知技術(shù)沒有考慮參考溫度傳感器的差異(例如，加工差異)，并且假定每個參考溫度傳感器以相同的方式對給定輸入作出響應(yīng)。其它已知技術(shù)也可以依靠主溫度傳感器的校準(zhǔn)提供足夠精確的數(shù)據(jù)，來提取參考溫度傳感器的參數(shù)。本發(fā)明的各方面涉及一種校準(zhǔn)過程，從而參考溫度傳感器和主溫度傳感器都被校準(zhǔn)。
而且，常規(guī)的校準(zhǔn)方法經(jīng)常在校準(zhǔn)期間使用溫控水槽來控制溫度計或它的構(gòu)件的溫度。因為水是電導(dǎo)體，所以在浸入水槽之前溫度計或它的構(gòu)件通常被放在包里。當(dāng)被浸入水槽時，該包作為屏障阻止水接觸溫度計或溫度計構(gòu)件。使用這種包產(chǎn)生了各種問題，包括另外的包裝載和包卸載步驟、潛在的包泄漏、包內(nèi)的冷凝、包和溫度計或溫度計構(gòu)件之間的空氣間隙、和由于該包和空氣間隙的溫度控制引起的增加的校準(zhǔn)時間。本發(fā)明實施例的各方面借助一個過程，從而避免使用這種包。

發(fā)明內(nèi)容
下面簡化的概要提供了本技術(shù)一些方面的基本評述。該簡介不是廣泛的評述。它不旨在鑒別關(guān)鍵或臨界元件或描述本技術(shù)的范圍。本簡介不旨在用作為對確定所要求保護(hù)主題范圍的幫助。它的目的是在下面提供更加詳細(xì)的描述之前提供一些與該技術(shù)有關(guān)的簡化方面。
因此，公開了一種用于校準(zhǔn)溫度計的參考溫度傳感器的方法。還公開了一種用于校準(zhǔn)溫度計的參考溫度傳感器和基于該參考溫度傳感器校準(zhǔn)的主溫度傳感器的方法。通過提供非導(dǎo)電液體用于校準(zhǔn)，本發(fā)明實施例的各方面可以簡化該校準(zhǔn)過程。


圖1是本發(fā)明溫度計構(gòu)件的簡化框圖；圖2是本發(fā)明一個實施例的方法流程圖；圖3是本發(fā)明另一個實施例的方法流程圖；圖4是本發(fā)明校準(zhǔn)裝置圖。
在整個附圖中，對應(yīng)的參考符號指示對應(yīng)的部件。
具體實施例方式
圖1示出諸如耳溫度計或通常的電子溫度設(shè)備的典型輻射溫度計的構(gòu)件。該溫度計，總體表示為21，包括可以用于確定目標(biāo)溫度的傳感器單元25或傳感器。在所示的實施例中，傳感器單元25經(jīng)由軟電纜35與中央處理單元31(CPU)通信。利用各種信號格式，諸如模擬的或數(shù)字的，CPU31和傳感器單元25可以可選地經(jīng)由其它通信鏈路通信，諸如通過無線通信鏈路。
傳感器單元25包括用于測量目標(biāo)的溫度(即目標(biāo)溫度)的主溫度傳感器41。在一個實例中，主溫度傳感器41包括熱電元件45。該熱電元件可以用來確定目標(biāo)鼓膜(即，耳鼓)的溫度，例如，來確定動物諸如人的體溫。例如，參見2003年12月10日申請的、標(biāo)題為“THERMAL TYMPANICTHERMOMETER TIP”、并在2004年12月2日作為US 2004-0240516 A1公開的共同擁有、同樣待審的美國專利申請No.10/480,428，其在此被整體引入以作為參考。除了鼓膜之外的目標(biāo)也可以考慮為在所要求保護(hù)發(fā)明的范圍內(nèi)。除了熱電元件45之外的溫度感應(yīng)設(shè)備也可以考慮為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，主溫度傳感器41可以是將輻射能轉(zhuǎn)換為一些其它可測量形式的設(shè)備。這可以是電流或一些檢測器物理屬性中的變化。例如，其中，輻射熱測量計、熱電傳感器(PIR)和光電倍增管(PMT)考慮為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
溫度計21還包括參考溫度傳感器51。在一個實例中，參考溫度傳感器51靠近主溫度傳感器41定位，并響應(yīng)于影響主溫度傳感器的外部溫度。許多類型的溫度傳感器考慮為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，參考溫度傳感器51可以是隨溫度變化的電阻器，諸如多晶硅電阻器、負(fù)溫度系數(shù)(NTC)電阻器、或正溫度系數(shù)(PTC)電阻器。在一個實例中，隨溫度變化的電阻器51是多晶硅電阻器，諸如Dexter ST60多晶硅電阻器，可從Dexter，Michigan的Dexter研究中心公司獲得。隨溫度變化的電阻器51可以嵌入在主溫度傳感器41或熱電元件(諸如在熱電元件的傳感器外殼25的內(nèi)側(cè)或外側(cè))上，因此隨溫度變化的電阻器的溫度緊緊跟隨著熱電元件冷接點的溫度。
在圖1所示的實施例中，熱電元件41和隨溫度變化的電阻器51經(jīng)由各自的引線55與CPU 31通信。熱電元件41經(jīng)由一個通道與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器59A通信，用于測量熱電元件的不同輸出電壓。隨溫度變化的電阻器51經(jīng)由單個通道與單個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器59B通信，用于測量或讀取隨溫度變化的電阻器的輸出電阻。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，并且在此不作詳細(xì)描述，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器59將各個熱電元件41和電阻器51的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，以便由CPU 31進(jìn)一步處理。其中，其它的信號調(diào)節(jié)設(shè)備和/或軟件也可以被包括在溫度計21中，諸如增益調(diào)節(jié)、帶通濾波、和緩沖，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解的。
CPU 31還還包括存儲器構(gòu)件，總體表示為63，用于存儲數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)諸如為在下面詳細(xì)討論的校準(zhǔn)系數(shù)。在所示的實例中，存儲器構(gòu)件分成三部分用于存儲代碼的快擦寫只讀存儲器(ROM)構(gòu)件67、用于存儲系數(shù)的快擦寫保留系數(shù)構(gòu)件71、和用作工作存儲器的隨機(jī)存取存儲器(RAM)系數(shù)構(gòu)件75。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以增加其它存儲器構(gòu)件。CPU 31還包括用于存儲CPU 31操作溫度計21的指令的軟件構(gòu)件81。在一個實例中，這個軟件構(gòu)件81存儲在ROM構(gòu)件67中。
方法現(xiàn)在參見圖2，用于校準(zhǔn)溫度計21的方法總體由101表示。這種溫度計21的校準(zhǔn)對于確保精確的溫度讀數(shù)是重要的。這種校準(zhǔn)可以發(fā)生在溫度計21的最初加工期間，或作為再校準(zhǔn)過程的一部分，諸如在溫度計的一些使用之后。在一個實例中，所需要的溫度計21的精度是±0.1℃(±0.2華氏度)，從而校準(zhǔn)過程的精度可以被提高到更加精密的公差(例如，±0.01℃(±0.02華氏度))，因為其它測量和過程不確定性將添加到這個誤差。通過將溫度計21校準(zhǔn)到更精密的公差，這種測量和過程不確定性不會導(dǎo)致溫度計在超出它所希望的精度下操作，由此提高溫度計的精度。在不脫離本發(fā)明實施例范圍的情況下，可以使用其它的公差。
用于校準(zhǔn)參考溫度傳感器51的方法101包括多個操作。特別是，方法101包括在105將參考溫度傳感器51(例如，隨溫度變化的電阻器)的溫度控制到第一溫度值。在一個實例中，控制溫度105包括將參考溫度傳感器51浸入或放入溫控液體槽。在另一個實例中，其是下面討論的主題，控制溫度105包括將溫度計21或至少它的一部分浸入到溫控液體槽中。通過在將參考溫度傳感器放入槽中之前將參考溫度傳感器放入防水包中，溫度計21和因此參考溫度傳感器51可以受到保護(hù)，免于暴露到槽中液體中。其它用于保護(hù)溫度計21、參考溫度傳感器51或其它溫度計構(gòu)件免于暴露到槽中液體中的裝置也被考慮為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
可選地，在槽中使用的液體可以是非導(dǎo)電液體，因此不再需要形成液體屏障的保護(hù)包。在此所使用的術(shù)語“非導(dǎo)電”意味著對導(dǎo)電有高抵抗。不需要完全沒有任何可測量的電導(dǎo)率。而是，非導(dǎo)電液體是一種具有對電導(dǎo)率的足夠阻抗從而當(dāng)電子構(gòu)件浸入該液體時沒有不利影響的液體。因此，使用非導(dǎo)電液體，溫度計21、參考溫度傳感器51或其它溫度計構(gòu)件可以直接放置在該液體中，不需要溫度傳感器和非導(dǎo)電液體之間的液體屏障。允許非導(dǎo)電液體接觸溫度傳感器的導(dǎo)電構(gòu)件，如印刷電路板(PCB)，不用擔(dān)心液體導(dǎo)電性影響PCB，參考溫度傳感器連接到該PCB。
簡要地參見圖4，根據(jù)所示的本方法，校準(zhǔn)裝置，通常指示為85，適于使用非導(dǎo)電液體用于校準(zhǔn)。校準(zhǔn)裝置85包括適于容納溫度計21的容器87。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，校準(zhǔn)裝置85的容器87可以適于容納其它項目，諸如單獨地容納參考溫度傳感器51或其它電子裝置。容器87容納非導(dǎo)電液體91，該液體可以通過與校準(zhǔn)裝置85相關(guān)聯(lián)的溫度調(diào)節(jié)器95容易地保持在設(shè)定溫度。如在圖4中所示，容器87和非導(dǎo)電液體91一起形成適于在非導(dǎo)電液體中容納溫度計21的非導(dǎo)電槽，用于將溫度計保持在與非導(dǎo)電液體相同的溫度。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，每個溫度計21的全部或部分可以浸入非導(dǎo)電液體91中。在圖4的實例中，溫度計21’只是部分地浸入非導(dǎo)電液體91中，而溫度計21是全部地浸入非導(dǎo)電液體中。而且，容器87可以適于容納兩個或多個溫度計21，諸如在圖4中所示的四個溫度計。而且，不同的溫度計21(例如，不同的尺寸、不同的樣式、不同的結(jié)構(gòu)等)可以使用相同的校準(zhǔn)裝置85。該裝置85還還包括固定裝置97，該固定裝置97適于向非導(dǎo)電液體91中裝載和從非導(dǎo)電液體91中卸載兩個溫度計21。在不脫離本發(fā)明實施例范圍的情況下，該裝置85可以包括任何數(shù)量和類型的這種用于裝載和卸載的固定裝置。
與使用用于保護(hù)溫度計21免于接觸導(dǎo)電液體諸如水的包相比，在校準(zhǔn)裝置85中使用非導(dǎo)電液體91提供了校準(zhǔn)方法101的幾種變化。對于導(dǎo)電液體，溫度計21必須在浸入槽中之前放入包中，并且在浸入槽中之后從包中移出。這些放入和移出步驟費時，但對于非導(dǎo)電液體是不需要的，因為非導(dǎo)電液體可以直接接觸溫度計21或其它電子裝置，而沒有不利影響。因此，使用固定裝置97可以直接把溫度計21裝載入非導(dǎo)電液體91中，和直接從非導(dǎo)電液體91中卸載。而且，這種包可能泄漏，從而使得溫度計21接觸導(dǎo)電水。而且，在潮濕的環(huán)境中水冷凝可能在靠近溫度計21的包內(nèi)側(cè)上形成水冷凝，由此使得溫度計接觸導(dǎo)電水。而且，在這種包中的浸入期間，空氣間隙將保持在包和溫度計21之間，該空氣間隙可能不利地影響記錄的溫度，并增加需要來獲得溫度計穩(wěn)定溫度的時間。而且，使用包會延長校準(zhǔn)時間，因為除了溫度計21之外，包和空氣間隙也必須達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟?。與之相比，使用非導(dǎo)電液體91，只有溫度計21本身的溫度必須通過槽來控制。
本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，在不脫離本發(fā)明實施例范圍的情況下，可以使用任何類型的非導(dǎo)電液體91。例如，低分子量全氟聚醚(PFPE)液體可以用作為非導(dǎo)電液體91。更加特別地，氧化聚合1，1，2，3，3，3-六氟丙烯也可以用作為非導(dǎo)電液體91。當(dāng)選擇適合的非導(dǎo)電液體時，非導(dǎo)電液體91的其它特性(例如，其中，液體潔凈度、不透明度、半透明度、腐蝕性、毒性和粘性)也可以被考慮。
回到方法101，例如，控制105可以實質(zhì)上控制到任何溫度，諸如10℃(50華氏度)。在這個實例中，溫度計21的參考溫度傳感器51與用戶或校準(zhǔn)參考溫度傳感器的裝置通過諸如連接到參考溫度傳感器上的引線98的通信鏈路進(jìn)行通信。其它類型的通信鏈路，諸如無線通信鏈路99也被考慮為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。而且，溫度計21在槽中時不需要通信，但可以存儲在槽中獲得的用于校準(zhǔn)該溫度計的實驗值。
在另一個適用于導(dǎo)電液體和不導(dǎo)電液體的實施例的實例中，控制操作105可以包括把槽的溫度控制在從所希望槽溫度的大約±0.005℃(±0.009華氏度)到大約±0.01℃(±0.018華氏度)的范圍內(nèi)。這種控制水平確保槽和溫度計21都保持在適合校準(zhǔn)的精確溫度上。在另一個實例中，在測量特性之前，通過在步驟109將溫度計21在溫控槽中保持大約15分鐘到大約30分鐘的時間，該溫度可以得到進(jìn)一步控制。在槽中延長的時間周期有助于確保溫度計21的溫度具有足夠時間來保持與槽溫度平衡。
在另一個適用于導(dǎo)電液體和不導(dǎo)電液體的實施例的實例中，該方法可以還包括將溫度計21保持在溫控槽中，直到參考溫度傳感器51的測量特性在至少大約一分鐘內(nèi)變化小于大約0.1％。通過在時間上監(jiān)控測量特性的變化，可以確定參考溫度傳感器51與槽平衡所在的精確點。這樣，在該方法中在該點開始的任何操作可以被立即執(zhí)行，不存在在槽中的超過平衡點的不必要附加時間。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，在不脫離所要求保護(hù)的發(fā)明范圍的情況下，可以結(jié)合使用一個或多個這些用于確定參考溫度傳感器51何時處于適當(dāng)溫度的典型方法。
該方法還包括，在115，測量和讀取參考溫度傳感器51在第一溫度值的特性。在其中參考溫度傳感器51為隨溫度變化的電阻器的實例中，該測量包括測量隨溫度變化的電阻器的電阻。這些測量特性(例如，電阻)可以存儲在存儲器(例如，非易失性存儲器，諸如那些上面所討論的)，用于后面在校準(zhǔn)過程中的使用。在一個實例中，該存儲數(shù)據(jù)隨后可以從存儲器中下載到計算機(jī)中，以求解校準(zhǔn)方程求出校準(zhǔn)系數(shù)。
在控制操作105和測量操作115之后，該方法可以還包括，在121，針對于至少一個不同于第一溫度值的其它溫度值，重復(fù)控制操作和測量操作。在一個實例中，重復(fù)操作121包括將參考溫度傳感器51的溫度控制到第二溫度值105，和在該第二溫度值處測量參考溫度傳感器的特性115。在又一個實例中，重復(fù)操作121可以還包括將參考溫度傳感器51的溫度控制到第三溫度值105，和在該第三溫度值處測量參考溫度傳感器的特性115。例如，參考溫度傳感器51的溫度可以被控制到第一溫度值10℃(50華氏度)、第二溫度值25℃(77華氏度)和第三溫度值40℃(104華氏度)，以跨過溫度計21的操作范圍。
以現(xiàn)有的溫度值和測量特性，該方法在125使用或采用該溫度值和測量特性來求解校準(zhǔn)方程。該校準(zhǔn)方程將溫度和在校準(zhǔn)參考溫度傳感器中使用的參考溫度傳感器51的測量特性相關(guān)聯(lián)。在一個實例中，該使用操作125包括使用第一、第二和第三溫度值和相應(yīng)的測量特性來求解下面的校準(zhǔn)方程以求出a，b和cTs=a+bR+cR2]]>其中，Ts是參考溫度傳感器51的絕對溫度，R是以歐姆為單位的參考溫度傳感器的測量特性，a，b和c是根據(jù)這三個溫度值和這三個相應(yīng)的測量特性計算出的參考溫度傳感器的校準(zhǔn)系數(shù)。以用于三個方程和三個未知數(shù)(a，b和c)的溫度和測量特性，該方法可以容易地計算出未知數(shù)的精確解。因此，該方程限定了參考溫度傳感器51溫度和它的測量特性(例如，電阻)之間的關(guān)系。校準(zhǔn)系數(shù)可以隨后被上載到溫度計的非易失性存儲器71，以便應(yīng)用到溫度計校準(zhǔn)方程，從而改善用該校準(zhǔn)方程根據(jù)參考溫度傳感器51的輸出計算出的溫度的精確性。在另一個實例中，該方法可以還包括將參考溫度傳感器51的溫度控制到另外的溫度值(第四、第五、第六等)105，和在該另外的溫度值處測量參考溫度傳感器的特性115，以進(jìn)一步提高校準(zhǔn)的精確性。
通過分析多個參考溫度傳感器51，確定上述方程大部分精確地描述了具有特定溫度計21幾何結(jié)構(gòu)的參考溫度傳感器的性能。根據(jù)其它的參考溫度傳感器、其它的溫度計配置和幾何結(jié)構(gòu)、或不同執(zhí)行地類似參考溫度傳感器和類似溫度計產(chǎn)生的其它方程也被考慮為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在該校準(zhǔn)過程之后，在131，該校準(zhǔn)過的參考溫度傳感器可以用于校準(zhǔn)主溫度傳感器，如下面所詳細(xì)討論的。
校準(zhǔn)溫度計的方法現(xiàn)在參見圖3，用于校準(zhǔn)溫度計的方法總體由201示出。校準(zhǔn)的溫度計21類似于上面所描述的溫度計，包括用于確定溫度的主溫度傳感器41。該方法包括，基本如上面所述，在205，將參考溫度傳感器51(例如，隨溫度變化的電阻器)定位在靠近主溫度傳感器41(例如，熱電元件)處。參考溫度傳感器51適合檢測影響主溫度傳感器41的外部溫度。在一個實例中，定位操作205包括將參考溫度傳感器51嵌入在主溫度傳感器41上。
一旦定位好參考溫度傳感器51，該方法還包括在209校準(zhǔn)參考溫度傳感器。參考溫度傳感器51的校準(zhǔn)操作209包括基本如上面所提出的控制步驟105、測量步驟115、重復(fù)步驟121和使用步驟125。
該方法還包括在215，根據(jù)參考溫度傳感器的校準(zhǔn)209校準(zhǔn)主溫度傳感器41。校準(zhǔn)215主溫度傳感器41包括幾個操作。在一個實例中，校準(zhǔn)215主溫度傳感器41包括在221將主溫度傳感器41暴露到處于預(yù)定第一源溫度值的第一輻射源中。在此應(yīng)當(dāng)注意到，在校準(zhǔn)215中使用的主溫度傳感器41的測量基于動態(tài)提取算法(例如，峰值檢測算法)，該算法通常由溫度計21使用來確定溫度。
校準(zhǔn)操作215還包括，在主溫度傳感器暴露到第一輻射源期間，在225測量主溫度傳感器41的輸出電壓。校準(zhǔn)操作215還包括，在主溫度傳感器41暴露到第一輻射源期間，在231，測量參考溫度傳感器51的特性。
對于至少一個不同于第一輻射源的在預(yù)定溫度值處放射不同量輻射的其它輻射源，可以隨后在235重復(fù)暴露操作221和兩個測量操作225、231。在一個實例中，重復(fù)操作235包括將主溫度傳感器41暴露221到處于預(yù)定第二源溫度值的第二輻射源中。該方法201可以還包括在主溫度傳感器暴露221到第二輻射源期間測量225主溫度傳感器41的輸出電壓，和在主溫度傳感器暴露到第二輻射源期間測量231參考溫度傳感器51的特性。在又一個實例中，該方法可以另外包括將主溫度傳感器41暴露221到處于預(yù)定第三源溫度值的第三輻射源中。該方法隨后可以還包括在將主溫度傳感器41暴露221到第三輻射源期間測量225主溫度傳感器41的輸出電壓，和在主溫度傳感器暴露到第三輻射源期間測量231參考溫度傳感器51的特性。應(yīng)當(dāng)理解，第一、第二和第三輻射源可以是顯示不同輻射級的不同輻射源?？蛇x地，單個輻射源可以被調(diào)整為在不同時間輻射不同輻射級，因此單個輻射源可以模擬多于一個的輻射源。
在不脫離所要求保護(hù)范圍的情況下，可以使用任何數(shù)量的不同測量條件。在一個實例中，使用五個測量條件，其中輻射源溫度和周圍溫度計溫度如下給出

以現(xiàn)有的測量和溫度值，該方法在241使用測量輸出電壓、參考溫度傳感器51的測量特性和輻射源的預(yù)定溫度值來求解第二校準(zhǔn)方程。第二校準(zhǔn)方程將主溫度傳感器41的測量輸出電壓、參考溫度傳感器51的測量特性和輻射源的預(yù)定溫度值相關(guān)聯(lián)，以便用于校準(zhǔn)主溫度傳感器。在一個實例中，使用步驟241包括使用第一、第二和第三預(yù)定輻射源溫度值、三個相應(yīng)的測量輸出電壓、和三個相應(yīng)的測量特性來求解下面的第二校準(zhǔn)方程以求出d、e和fVtp=d+(e+fTs)(Ts4-Tt4)]]>在該方程中，Vtp是主溫度傳感器41的測量輸出電壓。Ts是基于參考溫度傳感器41測量特性的參考溫度傳感器51的校準(zhǔn)溫度值。Tt是輻射源溫度值。計算出的常數(shù)d、e和f是根據(jù)三個預(yù)定輻射源溫度值、三個主溫度傳感器的相應(yīng)測量輸出電壓、和三個參考溫度傳感器51的相應(yīng)測量特性計算出的主溫度傳感器41的校準(zhǔn)系數(shù)。在不脫離所要求保護(hù)的發(fā)明的范圍情況下，可以使用241三個以上的測量條件。在如上所述的實例中，例如，使用了五個測量條件。在這種情況下，可以使用標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合技術(shù)或其它數(shù)學(xué)技術(shù)從測量特性和暴露輻射溫度中提取校準(zhǔn)系數(shù)。
校準(zhǔn)系數(shù)可以隨后被上載到溫度計的非易失性存儲器71，以便應(yīng)用到第二校準(zhǔn)方程，從而改善用該第二校準(zhǔn)方程根據(jù)參考溫度傳感器51的輸出計算出的溫度的精確性。通過校準(zhǔn)參考溫度傳感器51和主溫度傳感器41，可以改善校準(zhǔn)的溫度計21的精確性，并且校準(zhǔn)所需要的數(shù)據(jù)點數(shù)量可以降低。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，參考溫度傳感器51的校準(zhǔn)209和主溫度傳感器41的校準(zhǔn)215可以同時發(fā)生。例如，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，該方法201可以控制參考溫度傳感器51的溫度，同時將主溫度傳感器41暴露到處于預(yù)定第一源溫度值的第一輻射源中。
在又一個可選的實施例中，校準(zhǔn)209參考溫度傳感器51包括將參考溫度傳感器的溫度控制105到小于等于三個的不同的溫度值。在同一實施例中，校準(zhǔn)215主溫度傳感器41包括將主溫度傳感器暴露221到小于等于三個的處于三個不同預(yù)定源溫度值的不同輻射源中。
耳溫度計在另一個可選的實施例中，基本如上所述，耳溫度計21(參見圖1)包括主溫度傳感器41，其適合根據(jù)從鼓膜放射的輻射確定鼓膜的溫度。耳溫度計21還包括參考溫度傳感器51，其響應(yīng)于影響主溫度傳感器41的外部溫度。參考溫度傳感器51可以如上所述得到校準(zhǔn)。在一個實例中，主溫度傳感器41是熱電元件，而參考溫度傳感器51是隨溫度變化的電阻器。在又一個實例中，隨溫度變化的電阻器51嵌在熱電元件41上。盡管隨溫度變化的電阻器51可以嵌在熱電元件41的任何部位上，但在一個實例中隨溫度變化的電阻器嵌在熱電元件的冷接點處，因為熱電元件的這些部位通常不暴露到輻射源中。
實例下面的實例證明了第一和第二校準(zhǔn)方程到Dexter ST60多晶硅電阻器的應(yīng)用。該實例使用下面的方程，其中將溫度轉(zhuǎn)換到絕對溫度Ts=a+bR+cR2]]>具體是，參考溫度傳感器的溫度可以被控制到第一溫度值10℃(50華氏度)、第二溫度值25℃(77華氏度)和第三溫度值40℃(104華氏度)。以這三個溫度，這三個方程和三個未知數(shù)可以如下求解出a、b和ca=T10·R102·K1-T25·R252·K2+T40·R402·K3K1·K2·K3]]>b=T10·R102·K4+T25·R252·K5+T40·R402·K6K1·K2·K3]]>c=(R10·R25·R40)·(T10·R10·K1-T25·R25·K2+T40·R40·K3)K1·K2·K3]]>設(shè)定K1＝R25-R40 K2＝R10-R40K3＝R10-R25K4＝R402-R252K5＝R102-R402K6＝R252-R102其中R10是參考溫度傳感器在10℃(50華氏度)的測量特性；
T10是參考溫度傳感器的控制溫度的絕對溫度(283絕對溫度)；R25是參考溫度傳感器在25℃(77華氏度)的測量特性；T25是參考溫度傳感器的控制溫度的絕對溫度(298絕對溫度)；R40是參考溫度傳感器在40℃(104華氏度)的測量特性；以及T40是參考溫度傳感器的控制溫度的絕對溫度(313.15絕對溫度)。
在求解這些方程求出a、b和c之后，對于參考溫度傳感器的任何測量特性，可以獲得參考溫度傳感器的性能和影響主溫度傳感器的溫度。以現(xiàn)有的這種關(guān)系，下面方程可以被用來確定被暴露到主溫度傳感器的輻射源溫度和主溫度傳感器的輸出之間關(guān)系的校準(zhǔn)系數(shù)。
Ts=[Ts4-Vtp-de+f·Ts]1/4]]>其中Vtp處于μ伏特的主溫度傳感器的測量輸出電壓，Ts是絕對溫度下的參考溫度傳感器的校準(zhǔn)溫度值(基于參考溫度傳感器的測量特性)，Tt是處于絕對溫度的輻射源溫度值，計算出的常數(shù)d、e和f是根據(jù)三個或以上預(yù)定輻射源溫度值、三個或以上主溫度傳感器的相應(yīng)測量輸出電壓、和三個或以上參考溫度傳感器的相應(yīng)測量特性計算出的主溫度傳感器的校準(zhǔn)系數(shù)。例如，幾個不同的參考溫度傳感器周圍溫度(Ts)將被用來確定f系數(shù)，其表示熱電元件的溫度相關(guān)性。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，上述指出的四階方程可以求解出一個正實解、一個負(fù)實解和兩個復(fù)數(shù)解，當(dāng)確定校準(zhǔn)系數(shù)時只使用正實解。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將注意到，在此示出和描述的方法執(zhí)行或?qū)崿F(xiàn)的順序不是必要的，除非另有指定。即，本發(fā)明人認(rèn)為該方法的元素可以以任意順序執(zhí)行，除非另有說明，并且該方法可以包括多于或少于在此公開的那些元素的元素。
當(dāng)介紹本發(fā)明的元素或其實施例時，冠詞“a”、“an”、“the”和“said”旨在表示存在一個或多個元素。術(shù)語“compring”、“Including”和“having”旨在表示包括，并意味著可以有除了所列出元素之外的附加元素。
因為在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以對上述產(chǎn)品和方法進(jìn)行各種變化，本發(fā)明旨在，在上述描述中包括的和在附圖中顯示的所有內(nèi)容將被解釋為是示例性的，沒有限制的意思。
權(quán)利要求
1.一種用于校準(zhǔn)溫度計的方法，所述溫度計包括主溫度傳感器和參考溫度傳感器，所述參考溫度傳感器靠近主溫度傳感器定位，并響應(yīng)于影響所述主溫度傳感器的外部溫度，所述方法包括將所述參考溫度傳感器的溫度控制到第一溫度值；在所述第一溫度值處測量參考溫度傳感器的特性；對于至少一個不同于所述第一溫度值的其它溫度值，重復(fù)所述控制步驟和測量步驟；以及使用所述溫度值和測量特性來求解校準(zhǔn)方程，所述校準(zhǔn)方程將溫度和參考溫度傳感器的測量特性相關(guān)聯(lián)，以便用于校準(zhǔn)參考溫度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述重復(fù)步驟包括將所述參考溫度傳感器的溫度控制到第二溫度值；在所述第二溫度值處測量參考溫度傳感器的特性；將所述參考溫度傳感器的溫度控制到第三溫度值；以及在所述第三溫度值處測量參考溫度傳感器的特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述使用步驟包括使用所述第一、第二和第三溫度值、以及三個相應(yīng)的測量特性來求解下面校準(zhǔn)方程以求出a、b和cTs=a+bR+cR2]]>其中Ts是所述參考溫度傳感器的溫度，R是所述參考溫度傳感器的測量特性，以及a，b和c是根據(jù)上述三個溫度值和所述三個相應(yīng)的測量特性計算出的參考溫度傳感器的校準(zhǔn)系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述控制步驟包括控制所述響應(yīng)于影響熱電元件的外部溫度的隨溫度變化的電阻器的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述測量步驟包括測量隨溫度變化的電阻器的電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述控制溫度步驟包括將所述參考溫度傳感器浸入在溫控槽中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述控制溫度步驟包括將溫度計浸入在溫控槽中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述控制溫度步驟還包括將槽溫度控制在從大約±0.005℃(±0.009華氏度)到大約±0.01℃(±0.018華氏度)的所希望的槽溫度范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述控制溫度步驟還包括，在測量所述特性之前，將所述參考溫度傳感器在溫控槽中保持大約15分鐘到大約30分鐘的時間。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括，將所述參考溫度傳感器保持在溫控槽中，直到參考溫度傳感器的測量特性在至少大約一分鐘內(nèi)的變化小于大約0.1％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用所述經(jīng)校準(zhǔn)的參考溫度傳感器來校準(zhǔn)所述主溫度傳感器。
12.一種用于校準(zhǔn)溫度計的方法，所述溫度計包括主溫度傳感器，所述方法包括將參考溫度傳感器靠近所述主溫度傳感器定位，以便檢測影響主溫度傳感器的外部溫度；校準(zhǔn)所述參考溫度傳感器；和基于對所述參考溫度傳感器的校準(zhǔn)而校準(zhǔn)所述主溫度傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)參考溫度傳感器還包括將所述參考溫度傳感器的溫度控制到第一溫度值；在所述第一溫度值處測量所述參考溫度傳感器的特性；對于至少一個不同于所述第一溫度值的其它溫度值重復(fù)所述控制步驟和測量步驟；以及使用該溫度值和測量特性來求解校準(zhǔn)方程，所述校準(zhǔn)方程將溫度和參考溫度傳感器的測量特性相關(guān)聯(lián)，以便用于校準(zhǔn)參考溫度傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述重復(fù)包括將所述參考溫度傳感器的溫度控制到第二溫度值；在所述第二溫度值處測量參考溫度傳感器的特性；將所述參考溫度傳感器的溫度控制到第三溫度值；以及在所述第三溫度值處測量參考溫度傳感器的特性。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述使用步驟包括，使用所述第一、第二和第三溫度值、以及三個相應(yīng)的測量特性來求解下面校準(zhǔn)方程以求出a、b和cTs=a+bR+cR2]]>其中Ts是所述參考溫度傳感器的溫度，R是所述參考溫度傳感器的測量特性，以及a，b和c是根據(jù)上述三個溫度值和所述三個相應(yīng)的測量特性計算出的參考溫度傳感器的校準(zhǔn)系數(shù)
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)主溫度傳感器包括將所述主溫度傳感器暴露到處于預(yù)定第一源溫度值的第一輻射源中；在將所述主溫度傳感器暴露在第一輻射源期間，測量所述主溫度傳感器的輸出電壓；在將主溫度傳感器暴露在第一輻射源期間，測量所述參考溫度傳感器的特性；對于至少一個不同于所述第一輻射源的在預(yù)定溫度值處放射不同量輻射的其它輻射源，重復(fù)所述暴露步驟和測量步驟；以及使用所述測量的輸出電壓、所述參考溫度傳感器的測量特性和輻射源的預(yù)定溫度值來求解第二校準(zhǔn)方程，所述第二校準(zhǔn)方程將所述主溫度傳感器的測量輸出電壓、所述參考溫度傳感器的測量特性和輻射源的預(yù)定溫度值相關(guān)聯(lián)，以便用于校準(zhǔn)所述主溫度傳感器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述重復(fù)步驟包括將所述主溫度傳感器暴露在處于預(yù)定第二源溫度值的第二輻射源中；在將所述主溫度傳感器暴露在第二輻射源期間，測量主溫度傳感器的輸出電壓；在將所述主溫度傳感器暴露在第二輻射源期間，測量所述參考溫度傳感器的特性；將所述主溫度傳感器暴露在處于預(yù)定第三源溫度值的第三輻射源中；在將所述主溫度傳感器暴露在第三輻射源期間，測量所述主溫度傳感器的輸出電壓；在將所述主溫度傳感器暴露在第三輻射源期間，測量所述參考溫度傳感器的特性。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述使用步驟包括，使用所述第一、第二和第三預(yù)定輻射源溫度值、三個相應(yīng)的測量輸出電壓、和三個相應(yīng)的測量特性來求解下面第二校準(zhǔn)方程以求出d、e和fVtp＝d+(e+fTs)(Ts4-Tt4)其中Vtp是所述主溫度傳感器的測量輸出電壓，Ts是基于所述參考溫度傳感器的測量特性的參考溫度傳感器的校準(zhǔn)溫度值，Tt是輻射源溫度值，以及d、e和f是根據(jù)所述三個預(yù)定輻射源溫度值、主溫度傳感器的三個相應(yīng)測量輸出電壓、和參考溫度傳感器的三個相應(yīng)測量特性計算出的主溫度傳感器的校準(zhǔn)系數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)參考溫度傳感器和所述校準(zhǔn)主溫度傳感器同時進(jìn)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)參考溫度傳感器包括，將所述參考溫度傳感器的溫度控制到小于等于三個的不同的溫度值，并且其中所述校準(zhǔn)主溫度傳感器包括，將所述主溫度傳感器暴露到小于等于三個的處于三個不同預(yù)定源溫度值的不同輻射源中。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述定位步驟包括將所述參考溫度傳感器嵌在所述主溫度傳感器上。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述定位步驟包括，將隨溫度變化的電阻器靠近熱電元件定位，以便檢測影響所述熱電元件的外部溫度。
23.一種耳溫度計，包括主溫度傳感器，其適于根據(jù)從鼓膜放射的輻射確定鼓膜的溫度；和參考溫度傳感器，其響應(yīng)于影響所述主溫度傳感器的外部溫度，所述參考溫度傳感器如下得到校準(zhǔn)將所述參考溫度傳感器的溫度控制到第一溫度值；在所述第一溫度值處測量所述參考溫度傳感器的特性；對于至少一個不同于所述第一溫度值的其它溫度值，重復(fù)所述控制步驟和測量步驟；以及使用所述溫度值和測量特性來求解校準(zhǔn)方程，所述校準(zhǔn)方程將溫度和參考溫度傳感器的測量特性相關(guān)聯(lián)，以便用于校準(zhǔn)所述參考溫度傳感器。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的耳溫度計，其中，所述主溫度傳感器是熱電元件，所述參考溫度傳感器是隨溫度變化的電阻器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的耳溫度計，其中，所述隨溫度變化的電阻器被嵌在所述熱電元件上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種校準(zhǔn)溫度計的方法。該溫度計包括用于確定目標(biāo)溫度的主溫度傳感器。該溫度計還包括靠近主溫度傳感器定位并響應(yīng)于影響主溫度傳感器的外部溫度的參考溫度傳感器。一種校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)該參考溫度傳感器。該校準(zhǔn)可以使用用于溫度控制的非導(dǎo)電液體槽。另一種校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)參考溫度傳感器和主溫度傳感器。
文檔編號G01K15/00GK101078656SQ20071013629
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日
發(fā)明者J·E·普萊斯 申請人:科維迪恩股份公司