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, пасивних термостатів для зберігання і калібрування датчиків вказаних термосканерів; апаратних інтерфейсів до портів комп'ютера, забезпечених пристроями безпечної гальванічної розв'язки з електричною мережею живлення комп'ютера. На зовнішній стороні сканера закріплені оптичні волокна, поліровані поверхні торців яких знаходяться на одній поверхні з матрицею температурних сенсорів так, що при контактуванні з поверхнею об'єкту, на поверхні якого досліджується розподіл температури, відбувається одночасне торкання як температурних сенсорів, так і горців оптичних волокон. Торкання зовнішньої поверхні скануючого сенсора з об'єктом, що досліджується, фіксується фотоприймачем за умовою зникання відбитого від поверхні торця оптичного випромінювання. UA 108070 U (12) UA 108070 U UA 108070 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 градієнта 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 мінус 10 °C до плюс 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 відсутня можливість визначення чи прилягають датчики термографа до поверхні об'єкту, розподіл температур якого визначається. В основу корисної моделі поставлена задача створення контактного тепловізора, який би забезпечив можливість визначення чи прилягають датчики термографа до поверхні об'єкта, розподіл температур якого визначається. 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, пасивних термостатів для зберігання і калібрування датчиків вказаних термосканерів; апаратних інтерфейсів до портів комп'ютера, забезпечених пристроями безпечної гальванічної розв'язки з електричною мережею живлення комп'ютера, згідно з корисною моделлю, на зовнішній стороні сканера закріплені оптичні волокна, поліровані поверхні торців яких знаходяться на одній поверхні з матрицею температурних сенсорів так, що при контактуванні з поверхнею об'єкту, на поверхні якого досліджується розподіл температури, відбувається одночасне торкання як температурних сенсорів, так і торців оптичних волокон, причому, торкання зовнішньої поверхні скануючого сенсора з об'єктом, що досліджується, фіксується фотоприймачем за умовою зникання відбитого від поверхні горня оптичною випромінювання. Схема запропонованого технічного рішення наведена на кресленні (а, б) де 1 - джерело випромінювання, 2 - фотоприймач, 3 призма, 4 торці оптичних волокон, 5 - термочутливі сенсори матриці (а, б - оцифрований цифрою 5 лише один з однакових елементів матриці), 6 джгут оптичних волокон. Мінімальна кількість оптичних волокон, розташованих по периметру сканера (креслення, б), дорівнює 4 (по кутам прямокутника сканера). Кількість оптичних волокон може бути збільшена при необхідності. Оптичні волокна можуть розташовуватись не лише по периметру, але і в геометричному центрі площини сканера. В процесі вимірювання температури конкретного об'єкта сканер притискається до поверхні цього об'єкта, що забезпечує розсіювання з торцевих поверхонь оптичних волокон (4). При цьому фотоприймач (2) фіксує мінімальний рівень відбитого від торців випромінювання, а вимірювання матрицею термочутливих сенсорів (5) відповідає дійсному значенню розподілу температури по площині об'єкта. При неповному контактуванні один або декілька з кутових волокон не буде притискатись до об'єкта і від торців буде йти зворотній оптичний сигнал. В цьому випадку значення рівня відбитого оптичного випромінювання буде більше мінімального, а значення температурних вимірювань буде хибним. Використання оптичних волокон в скануючому сенсорі температури дозволяє фіксувати повне прилягання та реєструвати реальний розподіл температури, зменшує похибку та виключає хибне вимірювання. Таким чином, технічне рішення відповідає критерію корисності. Новизна запропонованого технічного рішення полягає в сукупності відомих та нових ознак запропонованого технічного рішення. 1 UA 108070 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Приклад реалізації. Для реалізації запропонованого технічного рішення було використано кварцове оптоволокно та 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 (5) встановлювали та закріплювали в отворах спеціально виготовлених друкованих плат з різною кількістю отворів і на різних відстанях один від одного. По периметру закріпляли оптичні волокна (4) (мінімально 4 по кутам сканера), торці яких знаходяться на одній поверхні з матрицею температурних сенсорів так, що при контактуванні з поверхнею об'єкта, на поверхні якого досліджується розподіл температури. Вільні кінці оптичних волокон збирали в джгут (6), до торця якого приклеювали оптичним клеєм мініпризму (3), що забезпечувало передачу оптичного випромінювання від світлодіода (1) до оптоволокна, а при відбиванні світла від торця, воно потрапляло до фотоприймача (2). При торканні поверхні об'єкта, що досліджується, інтенсивність відбитого світла суттєво зменшується, і при мінімальних значеннях відповідає максимальні значення, а при притисканні, що забезпечує повне торкання сканера, фотоприймач фіксує мінімальне значення випромінювання. Таким чином за рівнем сигналу фотоприймача можна визначити умови прилягання температурних сенсорів. Такі умови вимірювання температури за запропонованим технічним рішенням повторюються і при використанні тонких полімерних прозорих плівок, які використовуються при обстеженні людей за гігієнічними вимогами. Таким, чином запропонована конструкція сканера унеможливлює хибне вимірювання розподілу температури по площині об'єкта дослідження та зменшує похибку в 1,3-1,5 рази. Експерименти підтвердили, що розроблений цифровий термограф дозволяє визначити чи прилягають датчики термографа до поверхні об'єкта, розподіл температур якого визначається, що дозволяє зменшити похибку вимірювання в 1,3-1,5 рази. 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.Μ., Маслов В.П., Порєв В.Α., Качур Η.В., Мотрин 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. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 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, пасивних термостатів для зберігання і калібрування датчиків вказаних термосканерів; апаратних інтерфейсів до портів комп'ютера, забезпечених пристроями безпечної гальванічної розв'язки з електричною мережею живлення комп'ютера, який відрізняється тим, що на зовнішній стороні сканера закріплені оптичні волокна, поліровані поверхні торців яких знаходяться на одній поверхні з матрицею температурних сенсорів так, що при контактуванні з поверхнею об'єкту, на поверхні якого досліджується розподіл температури, відбувається одночасне торкання як температурних сенсорів, так і горців оптичних волокон, причому, торкання зовнішньої поверхні скануючого сенсора з об'єктом, що досліджується, фіксується фотоприймачем за умовою зникання відбитого від поверхні торця оптичного випромінювання. 2 UA 108070 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3