Цифровий контактний термограф

Реферат: Цифровий контактний термограф містить телеметричні мікропроцесорні інтелектуальні датчики температури, розміщені на поверхні матричного термосканера вибраної форми, підключені через спільну трипровідну шину до персонального комп'ютера з формуванням на його моніторі карти розподілу температур, пасивні термостати для зберігання і калібрування датчиків вказаних термосканерів, апаратні інтерфейси до портів комп'ютера, забезпечені пристроями безпечної гальванічної розв'язки з електричною мережею живлення комп'ютера. Як термочутливі сенсори використані датчики на основі термочутливої плівки монокристалічного германію, напиленої у вакуумі на підкладку із напівізолюючого арсеніду галію розміром 0,15×0,1×0,03 мм з гнучкими металевими балочними електричними виводами шириною 0,1 мм та товщиною 0,006 мм кількістю від 64 до 100 шт., відстань між якими - від 4 до 8 мм. UA 105665 U (12) UA 105665 U UA 105665 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до приладів термографії і може бути використана в медичних закладах для діагностування пухлин та онкологічних новоутворень і в техніці. Відомі тепловізори та методи дистанційної експрес-діагностики, які дозволяють діагностувати, наприклад, захворювання вен нижніх кінцівок пацієнтів, завдяки послідовному вимірюванню середньої температури стоп та осьового градієнту температури кожної стопи, а діагноз захворювань вен нижніх кінцівок встановлюють при наявності градієнта температури принаймні однієї стопи пацієнта у 1-2 °C [1]. Достовірність результатів діагностування залежить від чутливості тепловізорів, тому для діагностування використовують тепловізори з чутливістю принаймні не гірше 0,07 °C. Крім медицини такі тепловізори можна використовувати для контролю технічної продукції, зокрема, для контролю сонячних батарей [2]. Необхідною високою чутливістю характеризуються високовартісні тепловізори, що обмежує використання цієї термографічної методики у медичній практиці та в техніці. Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим за прототип, є цифровий контактний термограф [3], в якому сканер оснащено інтелектуальними сенсорами температури DS18B20U фірми Dallas semiconductor [4], чутливість яких становить 0.5 °C в діапазоні від -10 °C до +85 °C. Такі контрактні термографи дозволяють проводити мамографічне обстеження пацієнтів та діагностувати новоутворення краще, ніж УЗД та майже у 40 разів дешевші, ніж безконтактні тепловізори. Недоліком розроблених технічних рішень з контактної термографії є те, що чутливість цих приладів на порядок гірша, ніж у безконтактних тепловізорів. В основу корисної моделі поставлена задача створення контактного тепловізора з високою чутливістю та високою роздільної здатності комп'ютерного зображення. Поставлена задача вирішується тим, що пропонується цифровий контактний термограф, який містить телеметричні мікропроцесорні інтелектуальні датчики температури, розміщені на поверхні матричного термосканера вибраної форми, підключені через спільну трипровідну шину до персонального комп'ютера з формуванням на його моніторі карти розподілу температур, пасивні термостати для зберігання і калібрування датчиків вказаних термосканерів; апаратні інтерфейси до портів комп'ютера, забезпечені пристроями безпечної гальванічної розв'язки з електричною мережею живлення комп'ютера, в якому, згідно з корисною моделлю, як термочутливі сенсори використані датчики на основі термочутливої плівки монокристалічного германію, напиленої у вакуумі на підкладку із напівізолюючого арсеніду галію розміром 0,15×0,1×0,03 мм з гнучкими металевими балочними електричними виводами шириною 0,1 мм та товщиною 0,006 мм кількістю від 64 до 100 шт., відстань між якими - від 4 до 8 мм. Використання плівкових датчиків на основі термочутливої плівки монокристалічного германію, напиленої у вакуумі на підкладку із напівізолюючого арсеніду галію розміром 0,15×0,1×0,03 мм з гнучкими металевими балочними електричними виводами шириною 0,1 мм та товщиною 0,006 мм, забезпечують чутливість на рівні безконтактного тепловізора, а використання їх у кількості від 64 до 100 шт. на відстані від 4 до 8 мм забезпечує збільшення роздільної здатності комп'ютерного зображення. Таким чином, збільшення чутливості визначення температури у кожній точці та збільшення роздільної здатності зображення дозволяє підвищити достовірність результатів обстеження пацієнтів або контролю технічної продукції. До того ж датчики, які використовуються в запропонованому термографі, є вітчизняною розробкою, і тому їх собівартість нижча за американський аналог фірми Dallas Semiconductor. Збільшення як кількості датчиків (більше 100 шт.) при зменшенні відстані між ними (менше ніж 4 мм) не збільшує роздільну здатність комп'ютерного зображення. Зменшення як кількості датчиків (менше 64 шт.) при збільшенні відстані між ними (більше 8 мм) зменшує роздільну здатність комп'ютерного зображення і, відповідно, достовірність результатів обстеження. Новизна запропонованого технічного рішення полягає в сукупності відомих та нових ознак запропонованого технічного рішення. Приклад реалізації. Для реалізації запропонованого технічного рішення було виготовлено сенсори на основі термочутливої плівки монокристалічного германію, напиленої у вакуумі на підкладку із напівізолюючого арсеніду галію розміром 0,15×0,1×0,03 мм з гнучкими металевими балочними електричними виводами шириною 0,1 мм та товщиною 0,006 мм, які розміщували у металевих герметичних корпусах. Потім термодатчики встановлювали та закріплювали в отворах спеціально виготовлених друкованих плат з різною кількістю отворів і на різних відстанях один 1 UA 105665 U 5 10 15 20 від одного. Проводили необхідні електромонтажні роботи для забезпечення можливості послідовного зчитування значень температури з кожного датчика та підсилення цих електричних сигналів, та передачу їх на комп'ютер для створення комп'ютерного зображення температурного поля частини об'єкта, що досліджується. Як об'єкт дослідження використовували сонячну батарею з дефектами. При подачі зворотного струму на елемент сонячної батареї дефекти нагрівались. Ці нагріті дефекти досліджували як тепловізором з чутливістю 0,07 °C (дистанційно), так і безпосередньо контактним термосканером макетного цифрового термографа. Експерименти підтвердили, що розроблений цифровий термограф забезпечує чутливість та роздільну здатність на рівні тепловізора, що перевищує чутливість та роздільну здатність прототипу цифрового контактного термографа. Джерела інформації: 1. Котовський В.Й., Коваленко М.М., Венгер Є.Ф., Дунаєвський В.І. Спосіб ранньої експресдіагностики захворювань вен нижніх кінцівок / Патент України на корисну модель № 62884 опубл. 26.09.2011, бюл. № 18. 2. Божко К.М., Маслов В.П., Порєв В.Α., Качур Н.В., Мотрич І.С. Спосіб контролю дефектів у сонячних батареях / Патент України на корисну модель № 88447 опубл. 11.03.2014, бюл. № 5. 3. Білошенко В.О., Дорошев В.Д., Карначов О.С. Апаратура для цифрової контактної термографії / Патент України на корисну модель № 25896 опуб. 27.08.2007, бюл. № 13. 4. DS18B20U Datasheet. Доступно on-line: http://www.datasheetlib.com/datasheet/772287/ds 18b20u_dallas-semiconductor.html. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Цифровий контактний термограф, що містить телеметричні мікропроцесорні інтелектуальні датчики температури, розміщені на поверхні матричного термосканера вибраної форми, підключені через спільну трипровідну шину до персонального комп'ютера з формуванням на його моніторі карти розподілу температур, пасивні термостати для зберігання і калібрування датчиків вказаних термосканерів, апаратні інтерфейси до портів комп'ютера, забезпечені пристроями безпечної гальванічної розв'язки з електричною мережею живлення комп'ютера, який відрізняється тим, що як термочутливі сенсори використані датчики на основі термочутливої плівки монокристалічного германію, напиленої у вакуумі на підкладку із напівізолюючого арсеніду галію розміром 0,15×0,1×0,03 мм з гнучкими металевими балочними електричними виводами шириною 0,1 мм та товщиною 0,006 мм кількістю від 64 до 100 шт., відстань між якими - від 4 до 8 мм. 35 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2