皮肤温度开题报告.doc

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1、沈 阳 工 程 学 院毕业设计（论文）开题报告基于虚拟仪器的身体皮肤温度测量系统研究系 部： 自动化 专 业： 测控技术与仪器 学生姓名： 张武杰 指导教师： 雷彦华 开题时间： 2015年 04月 06日一、总体说明在开题报告中要求给出你对课题的理解，类似的研究在国内外的进展情况，你对系统设计的初步设想，主要需要解决的技术难题和解决思路，同时应给出课题的时间安排。二、开题报告内容1毕业设计（论文）课题的目的、意义、国内外现状及发展趋势2课题主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段） 3完成课题的实验条件、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施 4.毕业设计（论文）实施计划(进度安排)

2、 5.参考文献三、撰写要求1报告字数不少于3000字2报告内容一律用A4纸打印3. 上交时间为毕业设计第三周周末。一、毕业设计（论文）课题的意义、国内外现状及发展趋势(可加附页)1、测量皮肤温度的意义在长期的进化过程中，哺乳类动物的机体形成了重要的生存机能，就是维持稳定的内部器官的温度，并在这些器官中进行生命所必需的生理学和生物化学反应。恒温动物的特征是有热平衡调控系统，尽管环境温度会发生变化，其身体温度可以基本维持恒定。皮肤温度，它能反应出体内到体表的热、湿转移状况。皮肤温度是计算人体能量代谢、分析人体体温调节等生理活动的一个重要参数，也是人体重要生理学指标之一，较其他生理参数而言，人体皮肤

3、温度不仅测量起来比较简单，而且测量的准确度也相对较高，此外，影响人体热舒适的诸多因素，都是通过影响皮肤表面与环境间的换热量来影响人体的热平衡，进而影响人体的热感觉，而这些因素均可以表示为皮肤温度的函数。社会的发展和科技的进步,使人类的寿命延长,但同时人类也面临着越来越多的疾病人体皮肤是人的身体内部与外界的天然屏障,感应外界环境并作用于人的身体人类的疾病多半是从人体皮肤进入到人的身体内,皮肤的健康状况直接反映了人的健康状况,因此对人体皮肤的检测不但能直接反映人体皮肤健康的状况,甚至可以作为人体衰老研究的重要考察对象所以对人体皮肤多种指标的检测,分析人可能患有的病种,对提早预防具有很重要的作用。2

4、、国内外现状随着医学技术和检测技术的不断发展,国内外关于医学传感器的发明也不断涌现,测量皮肤性能指标的仪器也不断出现由于现代审美观念的增强,以及用于皮肤癌的早期诊断,皮肤传感器得以问世最早对皮肤的诊断,是采用放大镜对皮肤进行放大,然后用个人计算机进行图像分析.后来,医学界对皮肤提出一些可供参考的健康指标,如皮肤的红色素、酸碱度、黑色素、皮脂厚度、内部微循环、弹性、水分等。人体热调节模型是对人体各种热调节功能和生理特征的数学描述,可用于求解人体温度场的分布(皮肤温度和核心温度)。上世纪60年代以后,随着生理学和计算机技术的不断成熟,人体热调节模型得到了广泛的发展。Givoni等把人体看做一个节点

5、建立了热调节模型。Gagge、Hsu 等将人体分为中心层和皮肤层,根据各层的能量守恒方程建立了两节点模型。Wissler、Kuznetz等把人体分为若干个节段,每个节段分为核心层、肌肉层、脂肪层和皮肤层等若干节点,建立了多节点模型。SmithFiala等把人体划分为几千到几万个网络单元,利用有限差分的数学方法进行求解,建立了多元点模型。建立这些模型的最后一步都是对模型进行验证,验证方法包括两种:数值分析法和受试者实验法,其中受试者实验法是被学者们广泛应用的方法。受试者在设定的实验条件下进行各部位皮肤温度的测试,测试结果与相同条件下的热调节模型输出值进行比较,最后判定模型能否准确预测人体皮肤温度

6、。3、温度测量发展趋势目前,国内外对于温度测量研究所取得的进展以及研究方向主要有以下几个方面。(l)由点到线!由线到面温度分布的测量技术(a)多芯热电偶传统的温度测量可称为对某一点的温度测量如用热电偶测量炉窖温度,只能给出测量端所处温度场所的温度然而人们往往对整个炉窖的温度场及空间的温度分布感兴趣,对此刻采用温度电缆,在沿温度电缆上组装多只热电偶或热电偶测量线状温度分布(b)光纤式温度分布测量装置，光纤式温度分布测量装置是用一只传感器就能测出线状温度分布的划时代技术，主要用于测量油井从地面到地下深度方向的温度分布。(c)用辐射温度计或者热象仪测量表面温度分布对于被测表面的温度测量与控制,从前多

7、用热像仪或者辐射温度计，然而对于钢铁厂的高炉外表层的温度分布的测量,若采用辐射温度计,则由于视野和精度的原因,目前仍采用热电偶可是,若具有充分的监视能力是可以采用上述技术来进行测量的。(d)用长热电偶测量表面温度分布，对于步进式加热炉等炉内温度分布的测量,通常是将热电偶焊接在耐热物体上,然后再逐渐向炉内移动的同时测量温度但为了测量整个炉内的温度分布,热电偶要很长,操作很不方便。(e)用耐热数据记录仪与短热电偶相结合测量表面温度分布，将小型半导体存储装置放入耐热容器中,并随短热电偶一起放入炉内,就可以很方便的测量炉内的温度分布。(2)由表面到内部!深部的温度测量技术欲测量物体内部温度,一般将带有

8、保护管的温度传感器插入物体内直接测量，但是,在具体应用中往往会受到诸多限制,比如有些物体内部的温度是不能直接插入的此时可以设计一个这样的温度计,即在温度计中间有绝热层,上下各有一个热敏电阻并在其上放一个加热器当这个温度计放在物体表面时,上!下热敏电阻间会产生温度差,所以需要用加热器来消除温度差,依据这个原理就能间接测得物体内部温度。(3)从无线到由线的测温技术传统的热电高温计均由热电偶!补偿导线以及现实仪表组成,及测温元件与仪表间具有不可分割的联系,通常都是带有电缆的有线连接方式。然而,对于旋转或移动物体温度进行监测时,则会遇到难以克服的困难若该系统不用导线连接,而是采用无线传输的方式,则能很

9、好的解决问题。二、课题预期目标及主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）1、预期目标利用虚拟仪器技术，实现身体皮肤温度的多点监控及信息数据采集分析功能，在身体皮肤温度测量系统中，应实现人体不同部位，多时间点的温度监控，并可以将数据进行保存，数据量较大的情况下，应结合数据库进行，并对多数据元素进行一定的分析。2、设计思想2.1、温度测量由于物体与物体之间会发生热传递以及热交换,这样当两个或若干个独立的且原处于一定的热平衡状态的物体相互接触时,经过一段时间后,这若干个系统的状态会不再变化而达到热平衡状态而一切互为热平衡的物体都具有相同的温度,这就是温度测量的基本原理。局部皮肤温度的测量是温度测量技

10、术的一个应用,按照测量仪器是否与人体表面接触分为非接触式测温和接触式测温。接触式测温又包括膨胀式测温(如玻璃液体温度计)、热电偶测温(如镍镉-镇桂热电偶温度计)、热电阻测温(如铀热电阻温度计)、PN结测温(如锗二极管温度计)等。非接触式测温又包括福射式测温(福射仪)、光谱法测温(如红外热像仪)、微波法测温(如微波热像仪)等。接触式测温是一种传统的测温方法,具有价格便宜和操作简单的优点,但其要求测量仪器的感温元件与皮肤表面充分接触,这必然会影响被覆盖皮肤的热平衡状态,使测量结果产生一定的误差。非接触式测温不需要与皮肤接触,因而不会对皮肤的温度场产生干扰,具有较高的测量精度,但是其价格昂贵,操作复

11、杂,且会受到皮肤与测量仪器之间介质(如服装)的影响,所以无法准确感知衣服下面的皮肤温度。2.2、平均皮肤温度计算由于体表温度是不稳定、不确定的一个值，因此需要测定某些有代表性的点的皮肤温度来计算全身平均皮肤温度。一般可测定3-7点的皮肤温度，例如：头、躯干、上肢、下肢、脚。按加权法计算平均皮肤温度。2.3、虚拟仪器虚拟仪器由硬件和软件两部分组成虚拟仪器的硬件主体是电子计算机,通常是个人计算机,也可以是任何通用电子计算机，为计算机配置的电子测量仪器硬件模块是各种传感器、信号调理器、模拟数字转换器(ADC)、数字/模拟转换器(DAC)、数据采集仁(DAO)等。电子计基于虚拟仪器技术的非接触式温度测

12、量系统算机及其配置的电子测量仪器硬件模块组成了虚拟仪器测试硬件平台的基础。三、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施接触式皮肤温度测量和非接触式皮肤温度测量均存在一定的缺陷,实际操作中采用哪一种需要根据实验条件进行合理的选择。首先,人体的皮肤温度的测量不可以使受试者在心里和生理上产生不舒适感,不舒适感会影响人体的皮肤温度。其次,考虑到参与实验的受试者一般都有一定的着装要求,所以除了头部和手部等四肢末端部位,其他部位的皮肤均被服装覆盖。由此可以看出非接触式测量在应用中受到了限制。另外,相关学者指出接触式测温虽有误差,但只要应用得当,其测量精度对于一般研究中的皮肤温度资料来说是足够精确的

13、。四、进度安排第1-2周：查找毕业设计相关资料，书写毕业设计开题报告并进行答辩。第3周：研究身体皮肤温度测量的采集分析的相关知识。第4-6周：用虚拟仪器实现身体皮肤温度的多点多时测量的整体程序。第7-9周：完成整个皮肤温度测量系统的细节设计，并逐步完善设计。第10-12周：毕业论文正文的撰写及修改。第13周：答辩。五、参考文献1 俞朴，宋爱国，贾伯年.传感器技术M.南京：东南大学出版社，2007.2 2 刘哲，赵负图，李玉晖.传感器集成电路手册M.北京：化学工业出版社，2002.3 3 白春丽，沈慧南，韩旭波.基于单片机的智能红外测温系统J.信息技术，2012（2）：155-157.4 盛科，

14、吴成东，孙秋野.LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用M.北京：人民邮电出版社，20085 孟立凡，杨蕴.基于虚拟仪器的压力传感器仿真系统 J.山西电子技术.2011（2）6 向学军，王晓烨，刘琳.基于LabVIEW的温度传感器特性实验数据分析系统设计J.三峡大学学报：自然科学版.2007（6）:544-545 7 严一平，虚拟仪器技术和发展趋势,上海计量测试，2005,3,18一28 曹国华，虚拟仪器及其应用,南京师范大学学报(工程技术版),2003,3(1),10一19 刘荣向，基于新陈代谢率及皮肤温度的人体热舒适实验研究D青岛：青岛理工大学，201010 彭见曙，夏雅琴等体表温度及其总体平均值的测量与统计分析J北京工业大学学报，1994，20(1): 49-5211 李俊，王云仪，张渭源人体着装部位间皮肤冷感受之差异性研究冷感受性敏感秩位的配对比较分析J东华大学学报(自然科学版)，2002，28(6)：12-16.六、指导教师意见指导教师签名： 年 月 日