溫度感測模組的製作方法

2023-05-23 16:23:46 4

專利名稱：溫度感測模組的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種適用於紅外線耳溫槍的溫度感測元件，具體涉及一種將兩個 溫度感測元件整合在一起的溫度感測模組。
背景技術：
紅外線感測器主要可分為兩大類 一為熱型感測器，另一為光型感測器。其中 熱型感測器一般為紅外線耳溫槍所普遍採用的型式，目前的熱型感測器主要可分為 三禾中熱電堆(thermopile)、焦電元件(pyroelectric)與熱敏元件(bolometer)。 由於每一個具有溫度的物體都會放射出紅外線的熱幅射，因此在利用紅外線耳溫槍 量測耳膜溫度的時候，環境的溫度很容易影響耳溫量測結果的正確性，對於紅外線 耳溫槍的製造廠商而言，所設計生產的紅外線耳溫槍必需能依據環境的溫度自動地 補償調整，以免影響量測結果的正確性。 一般情況下，紅外線耳溫槍會設置二個溫 度感測元件，其中一個用以感測耳膜的溫度，另一個則是用以感測環境的溫度，將 兩者感測到的溫度值透過補償運算才能獲得正確的耳膜溫度，例如已核准的美國專 利第5，024. 533號的"放射性臨床溫度計(Radiation clinical thermometer)" 就揭露了類似的技術。
目前用以感測耳膜的溫度的感測器是以熱電堆型的溫度感測器為主，而用以感 測環境溫度的感測器則多使用熱敏電阻(thermistor),但是這兩種溫度感測器的物 理特性及構成並不相同，由其是耳溫槍的探頭從室溫的環境下進入耳道時，兩種溫 度感測器的升溫/降溫速度不同很容易產生溫度感測的誤差，即使這兩種溫度感測 器都經過了準確的校正與補償，仍然無法完全避免誤差的發生；另一方面，傳統用 於量測環境溫度的熱敏電阻製造成本較高，也較為耗能，另一方面熱敏電阻透過測 量電壓的技術計算溫度，其抗幹擾的能加也較差。
由於熱電堆的輸出電壓與待測物和熱電堆本身的溫度差異有關，若要正確測得 待測物溫度就必須同時得知熱電堆本身的溫度值。通常便會在熱電堆內放入一熱敏 電阻(thermistor),由熱敏電阻溫度與阻值的關係，來測得熱電堆本身的溫度值。 在已公告的第00528862號中國臺灣發明專利"紅外線耳溫槍及其溫度補償方法" 就提出了這類的技術，這個發明技術使用了三個溫度感測器，包括 一紅外線感測器用以感測耳膜的溫度、 一參考溫度感測器用以感測前述紅外線感測器的基板的溫 度以及一設置在前述兩者附近的環境溫度感測器，用以感測環境溫度的變化。但是 這件專利技術中的參考溫度感測器為一獨立的感測元件，並且和紅外線感測器一起 封裝在金屬罐(metal can)之中，兩者的物理特性不同，仍然無法解決同時進出不 同溫度環境下，兩者的升溫/降溫速度不同所造成的問題。

發明內容
本發明目的在於提供一種適用於紅外線耳溫槍的溫度感測模組。 為達上述目的，本發明具體的內容為
一種溫度感測模組，其中包括 一第一溫度感測器和一第二溫度感測器； 其中所述第一溫度感測器用以感測環境的溫度；
其中所述第二溫度感測器用以感測待測物或是耳膜的溫度，其中該第一溫度感 測器為熱二極體(Thermal Diode)，該第二溫度感測器為熱電堆型(thermopile)的 熱感測器。
其中該第二溫度感測器為利用互補式金氧半導體製程技術製作的紅外線溫度 感測器(CM0S-IR Detector)。
其中還具有一參考溫度感測器，用以感測該第二溫度感測器的溫度，該參考溫 度感測器為熱二極體(Thermal Diode)。
其中該參考溫度感測器和該第二溫度感測器利用半導體製程技術將兩者整合 在同一基板上，成為單晶片型的溫度感測模組。
本發明由上述結構構成，本發明所揭露的溫度感測模組，是利用熱二極體作 為第一溫度感測器和第二溫度感測器，第一溫度感測器和第二溫度感測器都是以 半導體材料製成，因此兩者的物理特性一致，即使在不同溫度的環境下同時進出， 兩者的升溫/降溫速度相同，校正容易，故可避免溫度量測產生的誤差；另一方面， 熱二極體的製造成本也要比傳統的熱敏電阻便宜，而且更為節省電能，而熱二極 體透過測量電流的技術計算溫度，其抗幹擾的能加也較佳。


圖1:為本發明溫度感測模組的第一種實施例構造。 圖2:為本發明溫度感測模組的第二種實施例構造。 圖3:為應用本發明溫度感測模組的耳溫槍的功能方塊圖。
具體實施例方式
以下就本發明溫度感測模組的結構組成及所能產生的功效，配合附圖以較佳 實施例詳細說明如下-
首先請參閱圖1，為本發明所提出溫度感測模組的較佳實施例，其組成的構 造包括有
第一溫度感測器10用以感測環境的溫度，第一溫度感測器10為一種可利用 半導體製程技術製造的熱二極體(Thermal Diode);
第二溫度感測器20，用以感測待測物(如耳膜)的溫度，第二溫度感測器20 可為熱電堆型(thermopile)的熱感測器，或是以互補式金氧半導體製程技術製作 的紅外線溫度感測器(CMOS-IR Detector)。
前述的第一溫度感測器10和第二溫度感測器20，都是以半導體材料製成， 因此兩者的物理特性一致，即使在不同溫度環境下同時進出，兩者的升溫/降溫速 度相同，故可避免溫度量測的誤差產生。
如圖2所示為本發明的另一較佳實施例，其中還包括有一參考溫度感測器30， 用以測試第二溫度感測器20本身的溫度，並提供一參考溫度，特別是在第二溫度 感測器20採用熱電堆型溫度感測器時，第二溫度感測器20的輸出電壓與待測物 和熱電堆本身的溫度差異有關，若要正確測得待測物溫度就必須同時得知熱電堆 本身的溫度值；而此參考溫度感測器30也是採用熱二極體(Thermal Diode)，可 以利用半導體製程技術製作參考溫度感測器30，而較佳的實施例還可以利用半導 體製程技術將第二溫度感測器20和參考溫度感測器30兩者整合在同一基板40 成為一種單晶片型的溫度感測模組60。
再請參閱圖3為本發明溫度感測模組應用於耳溫槍的一較佳實施例的系統結 構，其包括
一導波管50,用以導入耳膜的紅外線輻射；
一溫度感測模組60，其中包含整合在一起的第二溫度感測器20和參考溫度 感測器30，用以感測由導波管50所導入的紅外線輻射，並將產生相應於溫度的 電信號；
一信號處理器70，依據溫度感測模組60的第一溫度感測器20和參考溫度感 測器30所感測獲得的溫度，以及第一溫度感測器10所測得的環境信號，透過一 補償運算機制就可以計算出待測物或是耳膜的正確溫度；
一顯示器80(如液晶顯示器或LED顯示器)，與前述的信號處理器70通訊，用以將耳膜的正確溫度顯示給使用者。
本發明雖由前述實施例來描述，但仍可變化其形態與細節，在不脫離本發明 的精神下製作。前述為本發明最合理的使用方法，僅為本發明可以具體實施的方 式之一，但並不以此為限。
權利要求
1. 一種溫度感測模組，其特徵在於，其中包括一第一溫度感測器和一第二溫度感測器；其中所述第一溫度感測器用以感測環境的溫度；其中所述第二溫度感測器用以感測待測物或是耳膜的溫度，其中該第一溫度感測器為熱二極體(Thermal Diode)，該第二溫度感測器為熱電堆型(thermopile)的熱感測器。
2. 如權利要求1所述的溫度感測模組，其特徵在於，其中該第二溫度感測器為 利用互補式金氧半導體製程技術製作的紅外線溫度感測器(CMOS-IR Detector)。
3. 如權利要求1所述的溫度感測模組，其特徵在於，其中還具有一參考溫度感 測器，用以感測該第二溫度感測器的溫度，該參考溫度感測器為熱二極體(Thermal Diode)。
4. 如權利要求3所述的溫度感測模組，其特徵在於，其中該參考溫度感測器 和該第二溫度感測器利用半導體製程技術將兩者整合在同一基板上，成為單晶片型 的溫度感測模組。
全文摘要
本發明公開一種溫度感測模組，包括以感測環境的溫度的第一溫度感測器用和用以感測耳膜的溫度的第二溫度感測器，其中的第一溫度感測器為熱二極體(Thermal Diode)，第二溫度感測器可為一種熱電堆型(thermopile)的熱感測器，或是以互補式金氧半導體製程技術製作的紅外線溫度感測器(CMOS-IR Detector)，兩者都是以半導體材料製成，因此兩者的物理特性一致，即使在不同溫度的環境下同時進出，兩者的升溫/降溫速度相同，校正容易且具有低製造成本與低耗電能的優點。
文檔編號G01J5/20GK101532886SQ20081000779
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月12日 優先權日2008年3月12日
發明者俞再鈞 申請人:富晶電子股份有限公司