Utilization of the Raspberry Pi on PRTD Application in Body Temperature Monitoring System

一般進行溫度感測時，經常使用熱電偶來做為感測器；但熱電偶常使量測溫度常有超過0.5℃的誤差，訊號也不穩定，且又容易損壞；當感測端損壞時，必須要將整組設備重新校正，既費時且使用不方便。 　　材料科學的發達，使得PT-100和PT-1000的成本下降，且白金電阻溫度計(PRTD)穩定度非常高。若可縮小PRTD之校正區間，將可達到良好之量測效果，使用在體溫監控系統具有應用價值極大。 　　本研究係利用樹莓派(Raspberry pi 3 model B)輕便且適合撰寫程式及資料處理的優點，配合MCP3008晶片轉換PT100和PT1000的類比訊號，以達成一個體溫監控系統的雛形機設計。 　　根據研究結果顯示PRTD校正後之結果誤差約在0.1℃，極具有開發應用之價值；然在結合樹梅派應用之結果有較大誤差產生，仍需要再改善硬體設備才能達到良好之量測效能。The thermocouples is used as a general temperature sensor. However, the existing shortcoming of the thermocouples made it's error be prone to more than 0.5℃.Its signal is not stable,and easily damaged.The sensing element needs be re-calibrated, so it is a time-consuming and inconvenient device. With the development of material science,the cost of PT-100 and PT-1000 sensing elements are declined, The stability of Platinum Resistance Temperature Detector(PRTD) is improved simultaneously. The narrow band of the Platinum Resistance Temperature Detector (PRTD) correction interval can achieve th desried measurement result.Thus it is valuable to use in the temperature monitoring system. According to the results of the study, PRTD errors were within 0.1℃.However, the application of the Raspberry Pi had the greater error.It is necessary to improve the hardware equipment to achieve better measurement performance.謝誌 i 摘要 ii Abstract iii 表目錄 vii 圖目錄 viii 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究目的 3 第二章 文獻探討 4 2-1溫度測量起源簡介 4 2-2常用溫度感測計種類及原理探討 5 2-3白金電阻文獻探討 9 2-3-1白金電阻 9 2-3-2誤差探討 9 2-4 溫度變化在醫療的重要性 11 2-5 市售體溫計與體溫測量方法探討 13 第三章 材料與方法 20 3-1實驗儀器設備 20 3-2實驗方法與步驟 32 3-3實驗數據前處理 35 3-3-1 線性迴歸 35 3-3-2檢定值判定 35 3-3-3 T檢定 36 3-3-4 PRESS 檢定 36 3-3-5回歸分析 37 第四章 結果與討論 38 4-1:PRTD校正與程式碼設計結果 38 4-1-1 校正示意圖 38 4-1-2:Python程式碼設計 43 4-2:綜合驗證結果比較 45 4-2-1方程式驗正比較 45 4-2-2接上樹梅派之機電整合驗正 46 第五章 結論與建議 49 5-1結論 49 5-2建議 50 第六章 參考文獻 51 附錄A 54 附錄B 62 附錄C 66 附錄D 6