ES2313409T3 - Equipo de medicion de radiacion, asi como el procedimiento y el dispositivo para la verificacion del funcionamiento adecuado del equipo de medicion de radiacion. - Google Patents

Equipo de medicion de radiacion, asi como el procedimiento y el dispositivo para la verificacion del funcionamiento adecuado del equipo de medicion de radiacion. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para verificar el funcionamiento adecuado de un equipo de medición de radiación, por ejemplo, de un termómetro de radiación, con una ventana de entrada de radiación (W) calefactable o refrigerable a través de: - la determinación de una señal de medición (U) que representa la temperatura (Tb) de un objeto de medición, a, al menos, dos diferentes temperaturas (T W1) y (T w2) de la ventana de entrada de radiación (W); - la determinación de la modificación de la señal de medición (DeltaU) dependiendo de las, al menos, dos temperaturas diferentes (TW1) y (TW2); y - la señalización de una falla en el funcionamiento, en el caso de que esta modificación de la señal de medición (DeltaU) se aleje de un valor admisible o se encuentre fuera de un área admisible predeterminada.

Description

Equipo de medición de radiación, así como el procedimiento y el dispositivo para la verificación del funcionamiento adecuado del equipo de medición de radiación.
La presente invención comprende un equipo de medición de radiación con un elemento óptico calefactable o refrigerable en la trayectoria de los rayos, por ejemplo, un termómetro infrarrojo para la fiebre con una ventana de entrada de radiación calefactable y/o refrigerable, así como un procedimiento y un dispositivo para verificar el funcionamiento adecuado de tal equipo de medición de radiación.
El funcionamiento adecuado de los termómetros infrarrojos de radiación debe ser verificado periódicamente en el caso de un uso profesional, por ejemplo, en el caso del uso de termómetros infrarrojos para la fiebre en hospitales, para detectar a tiempo ensuciamientos indeseados o eventuales errores de calibrado y evitar las fallas de medición ocasionadas por ello. En los hospitales usualmente se instala para ello un radiador de cuerpo negro (de Planck) con una temperatura conocida. Sin embargo, este radiador es relativamente caro y también, al menos, tan complejo para manipular que, para la verificación del funcionamiento del dispositivo, que es regularmente requerida, siempre debe ser transportado de la correspondiente estación de trabajo a la localización del dispositivo de calibración de
radiación.
Por la memoria WO 00/54012 se conoce un sensor infrarrojo que presenta una carcasa de sensor con una ventana de entrada de radiación que deja pasar los infrarrojos, un elemento detector dispuesto en la carcasa de sensor para la conversión de la radiación de infrarrojos incidente en señales de medición eléctricas y una electrónica de medición correspondiente para detectar y evaluar las señales de medición. En la carcasa de sensor está dispuesto, además, un radiador de infrarrojos, fuera de la trayectoria de los rayos, de modo tal que, al menos una parte de la energía irradiada por él pase por la ventana de entrada de radiación y calentar correspondientemente las impurezas que se pudieran hallar eventualmente allí. Esta calefacción es detectada por el elemento detector y es convertida en una señal de calibración que sirve como medida de un ensuciamiento de la ventana y para la compensación automática de la influencia del ensuciamiento en el caso de una posterior medición de temperatura.
El objetivo de la presente invención consiste en crear un equipo de medición de radiación lo más simple posible, cuyo funcionamiento adecuado se pueda verificar rápidamente, y en la presentación de un procedimiento efectivo y confiable para la verificación del equipo de medición de radiación en cuanto a eventuales ensuciamientos o errores de calibrado que pueden provocar errores de medición. En el caso de una falla detectada en el funcionamiento, el procedimiento buscado deberá ofrecerle al usuario, además, la posibilidad de la reparación de la misma.
Este objetivo se logra, acorde a la invención, gracias a un procedimiento acorde a la reivindicación 1. Las variantes preferidas del procedimiento se desprenden de las subreivindicaciones correspondientes.
Un termómetro de radiación conocido presenta un sensor Infrarrojo de radiación y una ventana de entrada de radiación calefactable y/o refrigerable. En el caso del procedimiento o termómetro de radiación acorde a la invención, se aprovecha la dependencia conocida de la señal del sensor U del sensor infrarrojo de radiación de la temperatura T_{W} de la ventana de entrada de radiación W (o también de cualquier otro elemento óptico calefactable o refrigerable en la trayectoria de los rayos) para verificar su funcionamiento adecuado. En el caso de un objeto de medición ideal, con emisividad 1 y la temperatura T_{b} y una ventana de entrada de radiación con la emisividad \epsilon y la transmisión t, para la señal del sensor U con la integral de radiación planckiana L(T), suponiendo que la temperatura de sensor es igual a la temperatura ambiental T_{a}, se obtiene:
1
2
La sensibilidad S del sensor de radiación, así como la emisividad \epsilon y la transmisión t de la ventana de entrada de radiación W se determinan como parámetros específicos del equipo en la calibración del termómetro de radiación y son almacenados como datos de calibrado en su electrónica de medición. Una eventual modificación de uno o múltiples parámetros, por ejemplo, como consecuencia del ensuciamiento, de un proceso de envejecimiento o de un defecto del elemento detector en la trayectoria de los rayos, provoca una correspondiente modificación o falseamiento de la señal del sensor U y genera, de ese modo, correspondientes resultados de medición imprecisos.
En el caso de la ventana de entrada de radiación W no calefactada o no refrigerada, la temperatura de la ventana T_{W} es igual a la temperatura ambiental T_{a}, de modo que la ventana de entrada de radiación W no tiene influencia sobre la señal del sensor U. En este caso, la señal del sensor depende ya sólo de la sensibilidad S del sensor de radiación, de la temperatura T_{b} del objeto de medición seleccionado y de la temperatura ambiental T_{a}:
3
Si, por el contrario, la ventana de entrada de radiación W (o también otro elemento óptico en la trayectoria de los rayos) se calienta o se refrigera, la señal del sensor U se incrementa o se reduce, partiendo del valor U_{0} independiente de la ventana, dependiendo de tres parámetros específicos del equipo S, \epsilon y t, como función de la temperatura de la ventana T_{w} y de la temperatura ambiental T_{a} en un valor:
4
\DeltaU_{W} se incrementa entonces, partiendo del valor cero para T_{W} = T_{a} con la calefacción o refrigeración creciente de la ventana de entrada de radiación W, asimismo, la dependencia funcional se determina por la integral de radiación planckiana L(T_{W}) con la constante de proporcionalidad S\cdot\epsilon/t.
En el caso del procedimiento acorde a la invención, la ventana de entrada de radiación (o, eventualmente, también cualquier otro elemento óptico en la trayectoria de los rayos) se calienta o refrigera a través de la activación de un dispositivo de calefacción o refrigeración eléctrico correspondiente. La modificación \DeltaU_{W}, resultante de la señal del sensor U se registra, preferentemente de modo continuo, dependiendo de la temperatura de la ventana T_{W} y es evaluada en relación a un eventual alejamiento de un valor admisible o área admisible predeterminados por los datos de calibrado y determinados durante la calibración del equipo de medición de radiación con determinados límites de tolerancia o fallas, garantizando un funcionamiento adecuado del equipo de medición de radiación. En el caso de un alejamiento de un tenor inadmisible se le señaliza al usuario una falla en el funcionamiento.
Con el equipo de medición de radiación, por ejemplo, en el caso de al menos dos temperaturas diferentes cualesquiera T_{W1} y T_{W2} de la ventana de entrada de radiación W, se toma respectivamente una señal de medición U_{1} o U_{2} que representa a la temperatura T_{b} del objeto de medición elegido. En este caso, las mediciones se llevan a cabo a una distancia temporal reducida, de modo que en el proceso de medición, se puede partir de una temperatura del objeto T_{b} constante y una temperatura ambiental T_{a}, con una precisión suficiente. Para el valor de diferencia \DeltaU de ambas señales de medición U_{1} y U_{2} se obtiene entonces, a partir de la ecuación (2):
5
En el caso de que no se caliente o no se refrigere, la temperatura de la ventana T_{W} es constante, de modo que la señal de diferencia \DeltaU debido a que T_{W1} = T_{W2} = T_{W} es igual a cero y la ventana de entrada de radiación -como ya hemos mencionado anteriormente- debido a que T_{W} = T_{a} no influye sobre la señal del sensor U (es decir, \DeltaU = \DeltaU_{W} = 0).
La señal de diferencia \DeltaU, en el caso de diferentes temperaturas de la ventana T_{W1} y T_{W2}, o, en general, la modificación \DeltaU_{W} de la señal del sensor U como función de la temperatura de ventana T_{W} (o el incremento de la correspondiente curva de señal del sensor), es sólo una función de estas dos temperaturas de ventana T_{W1} y T_{W2} (o, en general, de la temperatura de ventana T_{W}) -asimismo, una de estas dos temperaturas eventualmente también puede ser seleccionada igual a la temperatura ambiental T_{a}, y de los tres parámetros específicos del equipo S, \epsilon y t. Pero es independiente de la temperatura desconocida T_{b} de cada objeto de medición y- en el caso de que una de las dos mediciones no haya sido llevada a cabo ya con la ventana de entrada de radiación no calefactada o no refrigerada - también es independiente de la temperatura ambiental T_{a} desconocida, de modo que el conocimiento de estas magnitudes de temperatura externa y de la correspondiente integral de radiación planckiana L(T_{b}) y L(T_{a}) no se requieren necesariamente para la evaluación de la ecuación (5).
La diferencia de señal indicada \DeltaU es entonces una magnitud que puede ser determinada como función de las temperaturas de la ventana T_{W1} y T_{W2} en el caso de la calibración del equipo de medición de radiación y puede ser almacenada junto con los demás datos de calibrado S, \epsilon y t (y eventualmente también L(T_{W}) para diferentes T_{W}) en su electrónica de medición.
En el presente procedimiento acorde a la invención, la diferencia de señal medida \DeltaU = |U_{2} - U_{1}| de ambas señales de medición U_{1} y U_{2} es comparada, durante la calibración del equipo de medición de radiación, con un valor admisible o también con un área admisible predeterminados, con determinados límites de tolerancia o fallas, que garantizan un funcionamiento adecuado del equipo de medición de radiación. En el caso de un eventual alejamiento de la diferencia de señal medida \DeltaU, del valor admisible o del área admisible predeterminados, automáticamente se le señaliza al usuario la falla en el funcionamiento. Junto con la señal de diferencia medida \DeltaU, preferentemente, también se determina y se le indica al usuario el tipo de falla en el funcionamiento presente. Eventualmente, también se le da una indicación o una posibilidad para su reparación. Pero a partir de la diferencia de señal medida \DeltaU, eventualmente también se puede corregir automáticamente un error de calibrado detectado. De este modo, también se puede llevar a cabo, eventualmente, una compensación automática del error de calibrado detectado y un corrección automática del valor de medición, en el caso de una posterior utilización del equipo de medición de radiación, por ejemplo, para la medición de temperatura en el oído del usuario.
En el caso de un eventual ensuciamiento de la ventana de entrada de radiación W, disminuye correspondientemente su transmisión t y se incrementa su emisividad \epsilon, de modo que la diferencia de señal medida \DeltaU en el caso de dos temperaturas de la ventana seleccionadas T_{W1} y T_{W2} acorde a la ecuación (5) es mayor que en el caso de una ventana de entrada de radiación limpia. Al calentar la ventana de entrada de radiación W, la señal del sensor U se incrementa entonces de modo correspondientemente mayor, y en el caso de la refrigeración se registra una caída más rápida que en el caso de una ventana de entrada de radiación W limpia.
En el caso de que el valor de la diferencia medida \DeltaU = |U_{2}-U_{1}| de ambas señales de medición U_{1}, U_{2} se encuentre por encima del valor admisible o del área admisible predeterminados, al usuario le es señalizado un ensuciamiento de un tenor inadmisible de la ventana de entrada de radiación W y se le recomienda una limpieza de la ventana de entrada de radiación W. Por ello, para reparar la falla en el funcionamiento detectada primero, en otro paso de procedimiento, se verifica y eventualmente se limpia la ventana de entrada de radiación W. Luego, y antes de un uso del equipo de medición de radiación, se realiza preferentemente, y como medida de seguridad, una nueva verificación, del modo en que se describe anteriormente, de su funcionamiento o de su capacidad de funcionamiento.
Si, por el contrario, a causa de un ensuciamiento, de un proceso de envejecimiento, o un defecto de un elemento detector en la trayectoria de los rayos se redujo la sensibilidad S del sensor de radiación, entonces, acorde a la ecuación (5) se obtiene una diferencia de señal \DeltaU correspondientemente menor que en el estado de calibrado original no perturbada. Al calentar la ventana de entrada de radiación W, la señal del sensor U se incrementa entonces de modo correspondientemente menor, y en el caso de la refrigeración se registra una caída más lenta que en el caso de un sensor de radiación adecuado.
En el caso de que el valor de la diferencia medida \DeltaU = |U_{2}- U_{1}| de ambas señales de medición U_{1}, U_{2} se encuentre por debajo del valor admisible o del área admisible predeterminados, al usuario le es señalizado un posible error de calibrado como consecuencia de una modificación de la sensibilidad del sensor S.
En este caso, la ventana de entrada de radiación W también se verifica primero, y eventualmente se limpia para excluir influencias por el ensuciamiento y para poder partir con la suficiente precisión de los valores constantes para \epsilon y t, correspondientemente a los datos de calibrado originales almacenados en la electrónica de medición.
Luego se lleva a cabo, del modo descrito anteriormente, una nueva verificación del funcionamiento adecuado o de la capacidad de funcionamiento del equipo de medición de radiación con una nueva determinación de la diferencia de la señal de medición \DeltaU y su alejamiento del valor admisible o del área admisible predeterminados (es decir, del alejamiento del incremento S\cdot\epsilon/t del recorrido de la curva que se obtiene para la señal del sensor como función de la temperatura de la ventana T_{w}). Dado que este alejamiento acorde a la ecuación (5) se debe exclusivamente a la modificación de la sensibilidad S del sensor de radiación, puede ser utilizado para la compensación automática del error de calibrado presente en un uso posterior del equipo de medición de radiación, por ejemplo, para la medición de temperatura en el caso de un termómetro infrarrojo de radiación, y para la corrección automática de las señales del sensor o valores de medición, utilizándolos para la generación automática de la señal de corrección de calibrado o la señal de corrección de la señal del sensor o del valor de medición. El equipo de medición de radiación podría calibrarse automáticamente antes de cada medición para eliminar automáticamente, por ejemplo, la influencia de un ensuciamiento, un proceso de envejecimiento o un defecto de un elemento detector en la trayectoria de los rayos, respecto de los resultados de medición.
También se le puede aconsejar al usuario, eventualmente, un nuevo calibrado o un calibrado posterior preciso del equipo de medición de radiación.
Para evitar errores de medición, la verificación acorde a la invención del funcionamiento del equipo de medición de radiación se lleva a cabo, preferentemente, en cada medición.
Se lleva a cabo, especialmente, de modo continuo; asimismo, la señal del sensor U se mide constantemente durante la calefacción o refrigeración de la ventana de entrada de radiación W y el incremento de la curva de aumento o caída obtenido se determina como función de la temperatura de la ventana T_{W}. Correspondientemente a las ejecuciones anteriores, el incremento puede, a su vez, ser determinado fácilmente, por ejemplo, a partir de la diferencia de dos señales de medición; pero en el caso de un requerimiento de mayor precisión también se pueden utilizar, eventualmente, procedimientos numéricos correspondientemente más precisos, en los cuales se evalúa una mayor cantidad de valores de medición. Este incremento que, acorde a la ecuación (4) es igual al valor actual para S\cdot\epsilon/t, se compara entonces, correspondientemente a las ejecuciones mencionadas anteriormente, con el valor de incremento original determinado en la calibración.
\newpage
Pero la verificación acorde a la invención del funcionamiento del equipo de medición de radiación también puede, eventualmente, llevarse a cabo de modo casi continuo en lapsos de temperatura o de tiempo determinados.
La verificación continua o casi continua del funcionamiento del equipo de medición de radiación se lleva a cabo, preferentemente, también durante el uso del equipo de medición de radiación, como, por ejemplo, en el caso de una medición de temperatura en el caso de un termómetro infrarrojo de radiación. En este caso, la temperatura T_{W} de la ventana de entrada de radiación (o, eventualmente, también de otro elemento óptico en la trayectoria de los rayos) preferentemente es variada periódicamente en el tiempo, por ejemplo, en forma sinusoidal, de modo que también se obtenga una correspondiente modificación periódica en el tiempo de la señal de sensor medida U.
Para evitar modificaciones de la señal de medición por una eventual modificación de la temperatura de un objeto de medición registrado, la verificación acorde a la invención del funcionamiento también puede llevarse a cabo, en el caso de una ventana de entrada de radiación cubierta, de modo que sólo la radiación de calor de la ventana de entrada de radiación W sea detectada y evaluada acorde a la invención, correspondientemente a las ejecuciones mencionadas anteriormente.
Gracias al uso acorde a la invención de un elemento óptico calefactado o refrigerado en la trayectoria de los rayos, como, por ejemplo, especialmente una ventana de entrada de radiación correspondientemente configurada, en todo momento se puede verificar con precisión y de modo confiable el funcionamiento adecuado de los equipos de medición de radiación de manera simple y rápida. El procedimiento acorde a la invención posibilita el reconocimiento confiable del tipo de la eventual falla en el funcionamiento, como, por ejemplo, un ensuciamiento o un error de calibrado como consecuencia del proceso de envejecimiento o de un defecto, y eventualmente, reparar de manera automática la falla en el funcionamiento generando una señal correspondiente de falla de funcionamiento, de error, de corrección o de calibrado. El procedimiento descrito también permite una verificación continua del funcionamiento del equipo de medición de radiación durante su uso sin que esto se vincule con una limitación notable de la manipulación o de la exactitud de la medición, por ejemplo, en la ejecución de la medición de la temperatura.
Para la verificación acorde a la invención del funcionamiento del equipo de medición de radiación, a diferencia de lo que ocurre en el estado de la técnica conocido, no se requieren componentes externos adicionales, como, por ejemplo, un radiador de cuerpo negro con una temperatura conocida como normal de radiación, de modo que no se requieren conocimientos adicionales acerca del uso adecuado y tampoco surgen costos adicionales para su adquisición y mantenimiento. Por el contrario, para llevar a cabo el procedimiento acorde a la invención sólo se requiere el equipo de medición de radiación correspondientemente acondicionado, que se obtiene con una modificación acorde a la invención, simple y económica, esencialmente, en lo que respecta al software, de un equipo de medición de radiación convencional, por ejemplo, especialmente, un termómetro infrarrojo de radiación con una punta de medición calefactable.
El procedimiento descrito es, por ello, especialmente adecuado para la verificación automática del funcionamiento de termómetros infrarrojos de radiación en los que, tanto en el uso privado como en el uso industrial no sólo posibilita una fácil y rápida detección del ensuciamiento de las tapas de protección descartables, sino que eventualmente también garantiza una detección confiable y una reparación automática de los errores de calibrado.
Un equipo de medición de radiación para la realización de este procedimiento acorde a la invención incluye una carcasa de sensor con una ventana de entrada de radiación que permite el paso de la radiación, y un dispositivo de calefacción o refrigeración correspondiente que, preferentemente, se puede activar periódicamente. En la carcasa de sensor está dispuesto al menos un elemento detector infrarrojo para la conversión de la radiación de calor incidente en señales del sensor eléctricas, el cual está unido a una correspondiente electrónica de medición para detectar y evaluar estas señales de medición. La electrónica de medición, a su vez, está unida adecuadamente a un dispositivo indicador adecuado, por ejemplo, un visualizador, para la visualización de las señales de medición. El dispositivo indicador también puede, eventualmente, comprender una unidad de registro o memoria para registrar o almacenar las señales de medición o de sensor.
La electrónica de medición comprende una memoria de datos para datos de calibración, por ejemplo, sobre todo, la sensibilidad S del sensor de radiación, así como la emisividad \epsilon y la transmisión t de su ventana de entrada de radiación W. Los datos de calibrado también pueden comprender las diferencias de señal correspondientes \DeltaU como función de determinadas temperaturas de la ventana T_{W}, o, de modo alternativo, valores para la integral de radiación planckiana L(T_{w}).
Por otro lado, la electrónica de medición también comprende, acorde a la invención, un dispositivo de análisis par analizar o evaluar una señal de medición o de sensor U que se modifica en el tiempo, o de las diferencias de señal de medición o de sensor \DeltaU y para la generación de una correspondiente señal de falla en el funcionamiento que sirve para caracterizar una falla en el funcionamiento detectada y que se puede visualizar o se visualizar en el dispositivo indicador. Pero la señal de falla en el funcionamiento o de análisis también puede comprender, por ejemplo, una señal de calibración, de compensación o de corrección, para una nueva calibración del equipo de medición de radiación o una corrección automática de señales de medición o valores de medición.
La ventana de entrada de radiación W comprende, preferentemente, al menos un sensor de temperatura o un sensor de temperatura para la detección directa de la temperatura de la ventana T_{W} así como un dispositivo de calefacción o refrigeración integrado. Como ventana de entrada de radiación W se puede utilizar, por ejemplo, una placa de silicio lo suficientemente delgada, provista de un dispositivo de calefacción eléctrico. En este caso, la corriente eléctrica puede ser optimizada a través de una estructuración correspondiente de la placa de silicio. Al mismo tiempo, también es posible integrar de modo conocido uno o múltiples sensores de temperatura. Una placa de silicio de este tipo también posee una constante térmica que posibilita una rápida modificación o adaptación de la temperatura de la ventana, en el caso de una activación variable en el tiempo del dispositivo de calefacción o refrigeración.
Preferentemente, también se puede prever un dispositivo de mando para accionar procesos de registro o de medición y para el accionamiento de la verificación del funcionamiento, acorde a la invención.
En el caso de un termómetro infrarrojo para oído con una punta de medición calefactable no se requieren componentes de construcción adicionales para llevar a cabo el procedimiento acorde a la invención. Es suficiente un reacondicionamiento de software de la electrónica de medición, del modo descrito en el dispositivo de análisis. De este modo se pueden detectar de manera confiable y sin costo constructivo adicional las eventuales fallas en el funcionamiento, de modo que se garantice una exactitud de medición que permanece elevada. Si el termómetro para oído se utilizara con una tapa de protección descartable que se coloca sobre la punta de medición, los datos de calibrado no sólo deben tener en cuenta las características ópticas de la ventana de entrada de radiación del termómetro para oído, sino también la emisividad y la transmisión de la tapa de protección colocada sobre la punta de medición. Pero se debe llevar a cabo una nueva calibración siempre que el termómetro para oído ha sido utilizado anteriormente si la tapa de protección descartable y ahora se desea utilizar con la tapa de protección descartable y viceversa. Esta nueva calibración puede llevarse a cabo automáticamente con el procedimiento acorde a la invención. En lugar de una verificación automática del funcionamiento que se activa, por ejemplo, en cada encendido del termómetro de radiación, también se puede prever un interruptor adicional con el cual sólo se acciona manualmente la verificación del funcionamiento cuando ésta sea necesaria. Lo mismo rige si el termómetro para oído se debe accionar con diferentes tapas de protección descartables que se diferencian, por ejemplo, por su color, forma y/o material.
Las demás características y ventajas de la presente invención no sólo se desprenden de las reivindicaciones correspondientes -para sí y/o en combinación- sino también a partir de la siguiente descripción de un ejemplo de ejecución preferido en relación con las figuras correspondientes. Las figuras muestran en una representación esquemática:
Figura 1 una punta de medición calefactable de un termómetro infrarrojo de radiación;
Figura 2 marchas de temperatura, a modo de ejemplo, en el caso de una verificación del funcionamiento del termómetro de radiación acorde a la figura 1.
La punta de medición 10 representada en la figura 1 comprende una carcasa 14 que se reduce cónicamente en dirección a una abertura de entrada de radiación 12, dicha carcasa puede ser insertada en el conducto auditivo de un usuario para llevar a cabo una medición de temperatura. La abertura de entrada de radiación 12 está cerrada con una ventana de entrada de radiación W para proteger el interior de la carcasa de ensuciamiento indeseado y de eventuales daños. Esta ventana consiste, por ejemplo, en una placa delgada de silicio con bandas de calefacción eléctricas integradas y un sensor de temperatura integrado, unidos a un dispositivo de mando (no representado). El sensor de temperatura además está unido eléctricamente a una electrónica de medición (tampoco representada) para detectar y evaluar sus señales de temperatura. Si las bandas de calefacción y/o el sensor de temperatura no están integrados en la ventana de entrada de radiación W, ésta también puede estar rodeada, por ejemplo, por un aro periférico calefactable 16 que sirve, al mismo tiempo, de sensor de temperatura.
La ventana de entrada de radiación W está recubierta con una tapa de protección 18 concebida como artículo descartable e intercambiable de una película de polietileno delgada, para evitar eventuales ensuciamientos o daños de la ventana de entrada de radiación W y, especialmente, para evitar la transmisión de enfermedades debido a una limpieza insuficiente o inadecuada. La tapa de protección descartable 18 está configurada y dimensionada, en este caso, de modo tal que para la medición de la temperatura se pueda insertar junto con la punta de medición 10 en el conducto auditivo de una persona sin que por ello se ejerza una presión mayormente desagradable sobre el oído.
Al calentar la ventana de entrada de radiación W ésta emite una radiación infrarroja adicional que se superpone a la radiación infrarroja de un objeto de medición elegido libremente (no representado). De ese modo también se calienta, a través de la ventana de entrada de radiación W, la parte de la tapa de protección descartable 18 que se encuentra en la trayectoria de los rayos, de modo que las señales de medición también sean influidas correspondientemente por la transmisión y la emisividad de la tapa de protección descartable 18. De ese modo también se registra especialmente un eventual ensuciamiento de la tapa de protección descartable 18 con cerumen, por una correspondiente modificación de la señal de medición o de la señal del sensor.
Para evitar modificaciones de señal por una eventual modificación del objeto de medición registrado es ventajoso recubrir la punta de medición 10 al llevar a cabo la verificación acorde a la invención del funcionamiento.
Detrás de la ventana de entrada de radiación W se encuentra un guiaondas 20 para conducir la radiación infrarroja incidente a un sensor infrarrojo posconectado 22 que se utiliza para detectar la radiación infrarroja y para generar señales de sensor eléctricas U, dependiendo de la radiación detectada. Otras ejecuciones no presentan guiaondas.
El sensor infrarrojo 22 también está unido a la electrónica de medición del termómetro infrarrojo de radiación, configurado de modo tal que convierte las señales de medición eléctricas adyacentes U del sensor infrarrojo 22 en correspondientes señales de temperatura o de valores de temperatura.
La electrónica de medición, a su vez, está unida a un dispositivo indicador (no representado) para la representación adecuada de los valores de temperatura medidos, por ejemplo, a un visualizador.
La electrónica de medición comprende una memoria de datos para los datos de calibración, por ejemplo, la sensibilidad S del sensor de radiación, la emisividad \epsilon y la transmisión t de su ventana de entrada de radiación W y las diferencias de señal \DeltaU como función de determinadas temperaturas de la ventana T_{W}. Sin embargo, los datos de calibrado también pueden comprender, de modo alternativo, valores para la integral de radiación planckiana L(T_{W}).
La electrónica de medición comprende, además, un dispositivo de análisis para determinar las diferencias de señal de medición \DeltaU de las señales de medición adyacentes U o para la determinación del incremento de la curva de señal medida y para la evaluación de estas diferencias de señal de medición \DeltaU, es decir, del incremento a partir de los datos de calibrado almacenados. El dispositivo de análisis también se utiliza para la generación de una señal de falla en el funcionamiento en el caso de una falla detectada en el funcionamiento del equipo de medición de radiación, que puede representarse mediante un dispositivo indicador de manera adecuada, por ejemplo, como señal luminosa roja claramente identificable. El dispositivo de análisis también se utiliza, eventualmente, para generar una señal de compensación o de corrección, para la compensación de la falla detectada en el funcionamiento y para la correspondiente corrección de la sensibilidad S del sensor de radiación y de las señales de medición o los valores de medición registrados.
Para la verificación acorde a la invención del funcionamiento del termómetro infrarrojo de radiación se enciende su punta de medición 10 y se activa la calefacción eléctrica de la ventana de entrada de radiación W. En el caso de una primera temperatura TW1 de la ventana de entrada de radiación W, que eventualmente también puede ser ya igual a la temperatura ambiental T_{a}, se mide la temperatura T_{b} de un objeto de medición elegido libremente. Poco tiempo después se mide nuevamente la temperatura del objeto de medición T_{b}, con una segunda temperatura más elevada T_{W2} de la ventana de entrada de radiación W. En este caso, ambas mediciones se llevan a cabo a una distancia temporal tan reducida, que en ambos procesos de medición se puede partir de una temperatura del objeto T_{b} constante y una temperatura ambiental T_{a} constante, con una precisión suficiente.
Gracias al dispositivo de análisis descrito se determina entonces la diferencia de ambas temperaturas de objeto T_{b} medidas, o, de modo alternativo, la diferencia de ambas señales de medición, y se comparan con un valor admisible o también un área admisible predeterminados, almacenados en la electrónica de medición y determinados durante la calibración y con determinados límites de tolerancia o fallas que garantizan un funcionamiento adecuado de la punta de medición 10.
En el caso de que el valor de la temperatura o de la diferencia medidas se encuentre por encima del valor admisible o del área admisible predeterminados, en el dispositivo de análisis se genera una correspondiente señal de falla en el funcionamiento que al usuario le señaliza, a través del dispositivo indicador, un ensuciamiento de un tenor inadmisible de la tapa de protección descartable 18 o de la ventana de entrada de radiación W. Adicionalmente, y como medida de seguridad, se puede recomendar, mediante una visualización correspondiente en el dispositivo indicador la realización de una limpieza.
Para reparar la falla detectada en el funcionamiento, la tapa de protección descartable 18 es verificada por el usuario y eventualmente limpiada a fondo o, de manera más simple aún, es simplemente cambiada por una tapa de protección descartable 18. Además, como medida de seguridad también se verifica la limpieza de la ventana de entrada de radiación W y eventualmente se la limpia a fondo.
Antes de efectuar una medición de temperatura en el oído de un usuario se lleva a cabo luego, y como medida de seguridad, una nueva verificación del funcionamiento de la punta de medición 10, del modo indicado anteriormente, para garantizar un funcionamiento confiable y valores de medición exactos.
En el caso de que el valor de la temperatura o de la diferencia medidas se encuentre por debajo del valor admisible o del área admisible predeterminados, el dispositivo de análisis genera una correspondiente señal de falla que le señaliza al usuario, a través del dispositivo indicador, la presencia de un posible error de calibrado. Adicionalmente, también se le pueden indicar al usuario, a través del dispositivo indicador, las eventuales medidas requeridas o las correspondientes indicaciones para reparar la falla detectada en el funcionamiento.
Para reparar la falla detectada en el funcionamiento, en primer lugar es verificada la limpieza de la tapa de protección descartable 18 por parte del usuario y eventualmente limpiada a fondo o simplemente cambiada por una tapa de protección descartable 18 nueva. Además, como medida de seguridad también se verifica la limpieza de la ventana de entrada de radiación W y eventualmente se la limpia a fondo. De este modo se excluyen de modo confiable las eventuales influencias del ensuciamiento sobre las señales del sensor, de modo que, para los demás modos de proceder, se puede partir, con la suficiente precisión, de valores invariables para \epsilon y t, correspondientemente a los datos de calibrado originales almacenados.
Luego se lleva a cabo, del modo descrito anteriormente, una nueva verificación del funcionamiento adecuado del termómetro infrarrojo de radiación del equipo de medición con una nueva determinación de la diferencia de temperatura o señal de medición en las dos mediciones seguidas de la temperatura de objeto Tb y una comparación de esta diferencia con el valor admisible o el área admisible predeterminados. Gracias a las medidas de limpieza anteriores, los alejamientos del valor admisible o del área admisible detectados deben ser atribuidos exclusivamente a una modificación de la sensibilidad S del sensor de radiación.
A partir del alejamiento medido se puede corregir automáticamente la sensibilidad S. El alejamiento también puede ser utilizado para generar una correspondiente señal de corrección o compensación de la falla en el funcionamiento para la siguiente realización de una medición de temperatura. De ese modo, el termómetro infrarrojo de radiación puede calibrarse automáticamente antes de cada medición para eliminar automáticamente, por ejemplo, la influencia de un ensuciamiento, un proceso de envejecimiento o un defecto de un elemento detector en la trayectoria de los rayos, respecto de los resultados de medición.
Eventualmente se le puede aconsejar al usuario la realización de un nuevo calibrado o un calibrado posterior del termómetro infrarrojo de radiación.
En lugar de una única verificación del funcionamiento del termómetro infrarrojo de radiación también puede llevarse a cabo una supervisión continua o casi continua de su funcionamiento. En este caso es ventajoso si la ventana de entrada de radiación o eventualmente también otro elemento óptico calefactado en la trayectoria de los rayos presenta una constante temporal térmica en lo posible reducida, como es el caso de la delgada placa de silicio de la ventana W.
La señal del sensor U en este caso se mide constantemente o casi constantemente durante la calefacción de la ventana de entrada de radiación W y el incremento obtenido de la curva de aumento se determina como función de la temperatura de la ventana T_{W}. Correspondientemente a las ejecuciones anteriores, el incremento puede, a su vez, ser determinado fácilmente, por ejemplo, a partir de la diferencia de dos señales de medición; pero en el caso de un requerimiento de mayor precisión también se pueden utilizar eventualmente, procedimientos numéricos correspondientemente más precisos, en los cuales se evalúa una mayor cantidad de valores de medición. El incremento determinado se compara entonces, correspondientemente a las ejecuciones mencionadas anteriormente, con el valor de incremento original determinado en la calibración.
En una verificación de este tipo continua o casi continua del funcionamiento del termómetro infrarrojo de radiación, la temperatura T_{W} de la ventana de entrada de radiación W también puede variar periódicamente en el tiempo, dentro de determinados límites temporales. Una variación de la temperatura de la ventana T_{W} correspondiente en el tiempo está representada, a modo de ejemplo, en la curva inferior 24 en la figura 2. La curva del medio 26 muestra, a modo de ejemplo, el recorrido temporal de la temperatura T_{b} de un determinado objeto de medición, mientras que en la curva superior 28 está representada la señal del sensor U resultante, que también se modifica correspondientemente de modo periódico, y a partir de la cual se pueden determinar del modo descrito anteriormente las informaciones deseadas acerca del funcionamiento del termómetro infrarrojo de radiación y se puede verificar continuamente la capacidad de funcionamiento. A través de un procedimiento adecuado, por ejemplo, de un procedimiento de cierre (lock-in), se puede determinar, a partir de la señal del sensor U, por ejemplo, también la temperatura T_{b} del objeto de medición, como, por ejemplo, la temperatura interior del oído de un usuario del termómetro. Esta verificación del funcionamiento continua o casi continua también puede llevarse a cabo durante un procedimiento de medición acorde a su finalidad, para determinar la temperatura interior del oído.
La presente invención fue presentada, a modo de ejemplo, basándose en un termómetro infrarrojo de radiación. Pero cabe mencionar que el procedimiento acorde a la invención también puede ser utilizado correspondientemente para la verificación del funcionamiento de otros equipos de medición de radiación configurados acorde a la invención, por ejemplo, cámaras infrarrojas.

Claims (13)

1. Procedimiento para verificar el funcionamiento adecuado de un equipo de medición de radiación, por ejemplo, de un termómetro de radiación, con una ventana de entrada de radiación (W) calefactable o refrigerable a través de:
-
la determinación de una señal de medición (U) que representa la temperatura (T_{b}) de un objeto de medición, a, al menos, dos diferentes temperaturas (T_{W1}) y (T_{w2}) de la ventana de entrada de radiación (W);
-
la determinación de la modificación de la señal de medición (\DeltaU) dependiendo de las, al menos, dos temperaturas diferentes (T_{W1}) y (T_{W2}); y
-
la señalización de una falla en el funcionamiento, en el caso de que esta modificación de la señal de medición (\DeltaU) se aleje de un valor admisible o se encuentre fuera de un área admisible predeterminada.
2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque, a partir de la modificación de la señal de medición (\DeltaU), se determina y se visualiza automáticamente el tipo de falla en el funcionamiento que se presenta.
3. Procedimiento acorde a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la falla en el funcionamiento se repara automáticamente o se visualiza una indicación para su reparación.
4. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la falla en el funcionamiento se repara mediante una nueva calibración automática del equipo de medición de radiación.
5. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la temperatura (T_{W}) de la ventana de entrada de radiación (W) varía periódicamente en el tiempo.
6. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por los siguientes pasos de procedimiento adicionales:
-
Limpieza de la ventana de entrada de radiación. (W); y
-
Nueva verificación del funcionamiento del equipo de medición de radiación acorde a la reivindicación 1, en el caso de que el valor de la modificación de la señal de medición (\DeltaU) se encuentre por encima del valor admisible o del área admisible.
7. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1-5, caracterizado por los siguientes pasos de procedimiento adicionales:
-
Limpieza de la ventana de entrada de radiación (W);
-
Nueva verificación del funcionamiento del equipo de medición de radiación acorde a la reivindicación 1; y
-
Generación automática de una señal de corrección o de compensación, en el caso de que el valor de la modificación de la señal de medición (\DeltaU) se encuentre por debajo del valor admisible o del área admisible.
8. Equipo de medición de radiación, por ejemplo, termómetro de radiación, con:
-
Una ventana de entrada de radiación (W);
-
Un dispositivo de calefacción o refrigeración para la ventana de entrada de radiación (W);
-
Al menos un elemento detector sensible a la temperatura (22) para la conversión de la radiación electromagnética en las señales de medición (U);
- Una electrónica de medición para detectar y evaluar las señales de medición (U) y para el almacenamiento de los datos de calibración; y
- Un dispositivo indicador; caracterizado porque, la electrónica de medición comprende un dispositivo de análisis para analizar las modificaciones de la señal de medición (\DeltaU), asimismo, la modificación de la señal de medición (\DeltaU) depende de dos diferentes temperaturas (T_{W1}) y (T_{W2}) de la ventana de entrada de radiación (W) y el dispositivo de análisis comprende la generación de una señal de falla en el funcionamiento.
9. Equipo de medición de radiación acorde a la reivindicación 8, caracterizado porque la señal de falla en el funcionamiento comprende una señal de compensación o de corrección.
10. Equipo de medición de radiación acorde a la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque el dispositivo de calefacción o refrigeración es activable, o se activa, periódicamente en el tiempo.
11. Equipo de medición de radiación acorde a una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el dispositivo de calefacción o refrigeración está integrado en la ventana de entrada de radiación (W).
12. Equipo de medición de radiación acorde a las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque la ventana de entrada de radiación (W) comprende un sensor de temperatura.
13. Equipo de medición de radiación acorde a una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque la ventana de entrada de radiación (W) es de silicio.
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