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
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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.
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:
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}:
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:
\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):
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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