耳温测量装置和耳机的制作方法

1.本实用新型涉及温度测量技术领域，尤其涉及一种耳温测量装置和耳机。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，越来越关注自身的健康。体温作为四大生命体征参数之一，对评估人的健康状态更是显得尤为重要。长期采集人的体温数据，一方面可以完成诸如发热发烧等疾病的早期预警，更重要的是在流行病常态化的情况下，体温的实时采集有助于疫情的及时发现。
3.为了方便携带，目前通常采用入耳式的耳机进行人体耳温的测量，在耳机临近耳帽的出声口处设置有热敏电阻用于接收人体耳道内的热辐射。但是该方法仅限于测量临近耳帽处的温度，容易受环境等因素的影响，难以准确区分是人体体温的变化还是环境等因素导致的传感器温度变化。
4.可见，现有技术中的人体耳温的测量方法无法消除环境因素的影响，导致测量误差大，降低了人体体温的测量精度，不满足用户的需求。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种耳温测量装置和耳机，解决现有技术中存在的人体耳温测量误差大、测量精度低的问题，通过至少两路温度传感器采集到的温度数据获取人体的耳温，消除了环境因素对耳蜗侧温度的影响，减小了耳温的测量误差。
6.第一方面，本技术提供一种耳温测量装置，所述测量装置包括：沿耳道方向设置的至少两路温度传感器和耳温数据处理模块；所述耳温数据处理模块与所述至少两路温度传感器相连，用于根据所述至少两路温度传感器采集到的温度数据，获取检测目标的耳温数据。
7.可选地，所述至少两路温度传感器包括：第一温度传感器，用于采集靠近耳蜗侧的耳蜗侧温度；第二温度传感器，用于采集远离耳蜗侧的第一环境温度。
8.可选地，所述至少两路温度传感器还包括：第三温度传感器，用于采集远离耳蜗侧的第二环境温度。
9.可选地，所述测量装置还包括：加热模块，用于对远离耳蜗侧的环境进行加热。
10.可选地，所述测量装置还包括：耳道尺寸测量模块，用于获取所述检测目标的耳道尺寸参数。
11.可选地，所述耳道尺寸参数包括耳道直径参数和/或耳道深度参数。
12.可选地，所述耳道尺寸测量模块还用于根据硅胶套属性获取耳道尺寸参数。
13.可选地，所述耳道尺寸测量模块包括激光测距传感器，用于测量所述检测目标的耳道深度参数。
14.可选地，所述耳道尺寸测量模块包括：第一测量触点、第二测量触点和分压电阻；所述第一测量触点和所述第二测量触点分别与所述硅胶套电连接，所述分压电阻的第一端
与所述第二测量触点相连，所述分压电阻的第二端接地，所述分压电阻的第一端还与所述耳温数据处理模块相连，使所述耳温数据处理模块根据所述分压电阻的电压获取到所述检测目标的耳道直径。
15.第二方面，本技术提供一种耳机，所述耳机包括上述耳温测量装置。
16.相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
17.本技术在沿耳道方向上布放至少两路温度传感器，通过至少两路温度传感器采集到的温度数据获取人体的耳温，消除了环境因素对耳蜗侧温度的影响，减小了耳温的测量误差；进一步地，本技术利用不同测温点采用不同的计算模型估算耳蜗侧温度，从模型上充分考虑不同个体的差异性，能够更加准确的测量人体耳温，满足了不同用户的需求。
附图说明
18.图1所示为本技术实施例提供的一种耳温测量装置的结构示意图；
19.图2所示为本技术实施例提供的另一种耳温测量装置的结构示意图；
20.图3所示为本技术实施例提供的又一种耳温测量装置的结构示意图；
21.图4所示为本技术实施例提供的再一种耳温测量装置的结构示意图；
22.图5所示为本技术实施例提供的一种调节加热模块功率的脉冲示意图；
23.图6所示为本技术实施例提供的一种耳道尺寸测量模块的电路示意图。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.第一方面，本实用新型提供一种耳温测量装置，具体包括以下实施例：
26.实施例一
27.图1所示为本技术实施例提供的一种耳温测量装置的结构示意图，如图1所示，所述耳温测量装置包括：
28.沿耳道方向设置的第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置在靠近耳蜗侧，用于采集靠近耳蜗侧的耳蜗侧温度；所述第二温度传感器设置在远离耳蜗侧，用于采集远离耳蜗侧的第一环境温度，通过所述耳蜗侧温度和所述第一环境温度获取到检测目标的耳温数据。
29.需要说明的是，本技术适用于耳蜗侧温度大于环境温度的应用场景，由于温度相对较低的环境温度会影响温度相对较高的耳蜗侧温度，因此通过一路传感器测量出的耳蜗侧温度比实际的人体耳温温度低，导致出现耳温测量误差的问题；本实施例中的检测目标可以是人体也可以是活体动物。
30.本实施对人耳的温度分布仅考虑沿耳道方向上的热流，耳温的估算公式为：
31.t
ear
＝ts α
·
(t
s-te) o(ts)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
32.其中，t
ear
为耳温数据，ts为靠近耳蜗侧的耳蜗侧温度，te为远离耳蜗侧的第一环境
温度，α是耳道热阻值与传感器热阻值之比，o(ts)为误差因子，一般可以忽略不计。
33.可选地，α是耳道热阻值与传感器热阻值之比，不同人存在一定差异，可以根据年龄、身高、体重、性别等生理参数选择不同的α进行耳温估算；典型地，α取值有三种，小于 3个月的小孩取值α1，3-36个月小孩取值α2，36个月以上的人取值α3。
34.需要说明的是，本实施例沿耳道方向上布设两路温度传感器，两路温度传感器间的热阻值可出厂前标定得到，人的耳道从耳廓延伸到鼓膜，长约2.5厘米(1英寸)，直径约 0.7厘米(0.3英寸)，根据年龄不同略有差异，因而耳道的热阻值可以统计实验数据得到一个经验值。参考公式(1)，根据两路传感器的温度读数可以计算得到耳温数据，所述耳温数据也就是人体体温；在本实施例中，所述耳温测量装置中的传感器不具备数据处理能力，可通过i2c、uart、spi等通信接口输出温度数字或直接输出模拟电压值(如ntc 温度传感器、ptc温度传感器等)输出到外部处理器进行耳温数据的计算，使设计和加工简单，降低了成本。
35.实施例二
36.图2所示为本技术实施例提供的另一种耳温测量装置的结构示意图，如图2所示，在实施例一方案的基础上增加了一路温度传感器即第三温度传感器，所述第三温度传感器也设置在远离耳蜗处，用于采集远离耳蜗侧的第二环境温度，通过所述耳蜗侧温度、所述第一环境温度和所述第二环境温度，计算出所述检测目标的耳温数据。
37.需要说明的是，为了进一步消除环境温度对耳蜗侧温度的影响，提高耳蜗侧温度的估算精度，本实施例在远离耳蜗侧设置两路传感器，所述两路传感器都用于在不同的位置采集环境温度；进一步地，所述第三温度传感器可以暴露在耳蜗外，只用于采集环境温度。
38.本实施例通过三路传感器进行耳温测量方法包括以下步骤：根据所述三路温度传感器，获取靠近耳蜗侧的耳蜗侧温度、远离耳蜗侧的第一环境温度和远离耳蜗侧的第二环境温度；根据所述耳蜗侧温度、所述第一环境温度和所述第二环境温度的至少两项的多项式组合，计算出所述检测目标的耳温数据；所述检测目标的耳温数据计算公式为：
39.t
ear
＝ts (t
s-te)*x1 (t
s-ta)*x2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
40.其中，t
ear
为耳温数据，ts为靠近耳蜗侧的耳蜗侧温度，te为远离耳蜗侧的第一环境温度，ta为远离耳蜗侧的第二环境温度，x1、x2为待定模型参数，可通过采集大量数据，通过最小二乘拟合得到或者通过机器学习算法确定。此时，x1、x2可认为是对所有人通用的模型参数。进一步地，对待定模型参数进行拟合时，可根据不同环境温度划分不同的阶段，不同环境温度范围内，选用不同的参数进行耳温的估算时可进一步提高估算精度。
41.以此类推，本技术还可提供四路温度传感器、五路温度传感器等实施例来进一步消除环境温度对耳蜗侧温度的影响，不同实施例之间的区别是采用不同的计算公式获取耳温数据。
42.结合实施例一和实施例二可知，本技术提供的耳温测量装置包括：沿耳道方向设置的至少两路温度传感器和耳温数据处理模块；所述耳温数据处理模块与所述至少两路温度传感器相连，用于根据所述至少两路温度传感器采集到的温度数据，获取检测目标的耳温数据。其中，所述耳温数据处理模块的功能可以通过现有技术中的单片机、芯片或其他具有同样功能的硬件电路实现，因此所述耳温数据处理模块为执行现有程序的硬件装置。
43.相比于现有技术，本技术具有如下有益效果：
44.本技术在沿耳道方向上布放至少两路温度传感器，通过至少两路温度传感器采集到的温度数据获取人体的耳温，消除了环境因素对耳蜗侧温度的影响，减小了耳温的测量误差；进一步地，本技术利用不同测温点采用不同的计算模型估算耳蜗侧温度，从模型上充分考虑不同个体的差异性，能够更加准确的测量人体耳温，满足了不同用户的需求。
45.实施例三
46.图3所示为本技术实施例提供的又一种耳温测量装置的结构示意图；如图3所示，本实施例在上述实施例一和实施例二中增加了耳温数据处理模块，所述耳温数据处理模块分别与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器电连接，用于根据检测目标耳道与温度传感器的热阻值比值、所述耳蜗侧温度和所述第一环境温度，计算出所述检测目标的耳温数据。
47.在本实施例中，所述耳温数据处理模块还可以分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器电连接，用于根据所述耳蜗侧温度、所述第一环境温度和所述第二环境温度，计算出所述检测目标的耳温数据。
48.需要说明的是，本实施例将所述耳温数据处理模块集成到所述耳温测量装置中，使测量装置同时具有温度采集和数据处理能力，直接完成测量点温度的采集与耳温的估算，增加了耳温测量装置的功能，提高了产品的运用范围。
49.实施例四
50.图4所示为本技术实施例提供的再一种耳温测量装置的结构示意图；如图4所示，实施例四是在实施例三的基础上增加了加热模块，所述加热模块设置在靠近所述第二温度传感器侧，所述加热模块与所述耳温数据处理模块电连接，用于根据所述耳温数据处理模块输出的控制信号进行加热。
51.在本实施例中，所述加热模块可以是一个发热电阻器件，所述发热电阻器件的一端接地，另一端与耳温数据处理模块相连，通过耳温数据处理模块pin引脚给它供电实现发热。所述耳温数据处理模块控制加热模块的加热功率的脉冲信号如图5所示，通过控制占空比 (t1:t2)来控制加热功率，当两侧温度接近一致的时候增大占空比。
52.实施例五
53.在本实施例中，所述耳温测量装置还包括耳道尺寸测量模块，用于获取所述检测目标的耳道尺寸参数，其中所述耳道尺寸参数包括耳道直径参数和/或耳道深度参数。
54.在本实施例中，所述耳道尺寸测量模块还用于根据硅胶套属性获取耳道尺寸参数，其中所述硅胶套属性包括硅胶套的尺寸或/和硅胶套的id。其中，所述耳道尺寸测量模块的功能可以通过现有技术中的单片机、芯片或其他具有同样功能的硬件电路实现，因此所述耳道尺寸测量模块为执行现有程序的硬件装置。
55.在另一个实施例中，所述耳温测量装置还包括：硅胶套，用于使所述耳温测量装置固定在检测目标的耳道内，所述耳道尺寸测量模块与所述硅胶套接触，使所述耳道尺寸测量模块根据所述硅胶套的属性得到检测目标的耳道尺寸参数。
56.需要说明的是，为了适应不同年龄阶段的人体或者其他动物的耳道尺寸，使所述耳温测量装置通过所述硅胶套能稳固的固定在检测目标的耳道内，本实施例提供的硅胶套包括若干种规格的硅胶套，使用不同规格的硅胶套即可获取到对应的耳道直径，使用者在
使用前可通过智能终端或者硅胶套收纳仓上的按钮输入硅胶套的型号，即可得到检测目标的耳道直径参数。
57.可选地，在实施例提供的耳温测量装置还包括硅胶套收纳仓，当收纳仓仅收纳一对硅胶套时，被收纳的硅胶套对应的直径即为使用者的耳道直径；当收纳仓可以收纳全部硅胶套时，缺少的硅胶套对应的直径即为使用者的耳道直径。
58.在本实施例中，硅胶套收纳仓包括若干个标准的支撑棒，支撑棒内部集成有可存储单元，如flash、eeprom、otp等存储器件，每个硅胶套配套有一个支撑棒，支撑棒记录了硅胶套的直径信息。支撑棒可分为两部分，套硅胶部分的直径与硅胶套对应；与底座接触部分统一直径，与充电仓上的固定对应的孔位直径相同以方便固定。与底座接触部分或套硅胶部分集成有存储芯片，在底座部分布置有导电触点，触点与芯片电气连接，充电仓通过单线通信协议、i2c、spi等获取芯片中存储的支撑棒对应的耳道直径信息。
59.可选地，本实施例中的支撑棒可以是一个独立的手持设备，专门用于耳道深度和直径的测量。
60.图6所示为本技术实施例提供的一种耳道尺寸测量模块的电路示意图，如图6所示，所述耳道尺寸测量模块包括：
61.第一测量触点、第二测量触点和分压电阻；
62.所述第一测量触点和所述第二测量触点分别与所述硅胶套电连接，所述分压电阻的第一端与所述第二测量触点相连，所述分压电阻的第二端接地，所述分压电阻的第一端还与所述耳温数据处理模块相连，使所述耳温数据处理模块根据所述分压电阻的电压获取到所述检测目标的耳道直径。
63.需要说明的是，硅胶套上设置有id芯片，id芯片包括rfid芯片、不同规格硅胶套的有不同的电容值或电阻值。以电阻值为例，在耳道尺寸测量模块上设置两个金属触点，通过如图6所示电路采集硅胶套的电阻信息，从而识别当前硅胶套的规格信息。更具体地，硅胶套在加工过程可以掺杂不同的导电材料，尺寸小的硅胶套通过调配掺杂的导电材料使得其电阻值也小。如图6所示，不同的硅胶套接入电路后与分压电阻进行分压，在分压电阻的第一端adc模块或耳温数据处理模块采集到的电压存在差异。硅胶套的电阻越大，采集到的电压越小，从而可以区分硅胶套的规格，从而可以获取硅胶套尺寸信息，而硅胶套的尺寸信息对应了人耳的直径，从而可以得到使用者的耳道直径。
64.在本实施例中，耳道深度的测量也可以集成slds-d05激光测距传感器，测量耳道的深度。
65.基于上述方法得到耳道的深度l和直径d后，耳道热阻值θe的计算公式为：
66.θe＝l/(λ
·
s)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
67.式中，θe为耳道热阻值，λ是空气导热系数，l是耳道的深度，s是耳道横截面积。理想情况下，可将耳道近似为圆柱形，耳道横截面积可以通过直径d进行估算，计算公式为：
68.s＝0.25
·
π
·
d2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
69.耳温测量装置中的两路温度传感器之间的热阻值θ
t
出厂前可以标定出来，从而耳道与传感器的热阻值比值α计算公式为：
70.α＝θe/θ
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
71.需要说明的是，在上述实施例一到实施例五中涉及到的耳温测量装置还包括传感
器载体，用于承载至少两路温度传感器。
72.第二方面，本技术提供一种耳机，所述耳机包括实施例一到实施例五所述的耳温测量装置。
73.最后需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
74.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。