电磁场中热电偶测温的热传导误差分析《

电磁场中热电偶测温的热传导误差分析《

f弓~中国医学橱理学杂志第1 6卷第 1期 10 9 9牟 1月 C NS HI E E JM E D PHY v l 5No 1ln 1 9 S o 1 l . 99 a

电磁场中热电偶测温的热传导误差分析《卫三兰兰世寅(律压科大学附属肿宿压院天天津 306 0 0 0)

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摘

要：肿瘤热疗进程中通常采用热电偶进行温度监测在排胯了较太的电磁干扰误差后 .传导误差热电偶探头在电磁加熟场中测温时的主要误差来源。本文论述产生热传导谩差

( e ma C n u t n E rr ) Th r l o d ci ro s￣ o

因素 出使用幅熟传导性材料、兜焊点过太、免较太温度梯度等措施可以战小这种误差。指避避

美羹词：热疗电 吐磁场熟电偶熟传导误差引言瘤热疗的温度监测是确傈热疗疗效和病人安肿全的重要措施。目前热疗温度的监测方法仍采用有损测温 t电偶测温探头是临床上最常用的有损测温微热型温度传感器，优点是成本低廉、易损坏并易于互其不换。

简便、径更细是临床普遍使用的结构直这种类型热电偶也存在一个缺点，由于锅具有良好的热传导性 .当多点的铜一铜热电偶探头通过一个有较大温度梯度 (康 5~

l/m)场测量时，会产生较明显的热传导误 0C c的就

差 -其多点探头的误差更为明显铷 .们在下面的实尤我验中给予验证和说明。1 1材料 .

由于使用热电偶探头测温时 .电势差是由金属热引线测量取得的，在电磁加热场中其测量定会产生故一

定的误差、主要误差来源有两类：类是由于电磁 其一

() 1 4点铜一锅热电偶测温探头，偶丝直径 0康热 .0 5mm、四个感温点以探头尖端设为 1点，次间隔 0依 . 5c设为 2点、 m 3点和 4点探头外塑料套管直径 0 8 .mm,厚 0 1mm。壁 .

场存在而给测量带来的温度赝值、括：磁场通过金包电

属引线的串^干扰测温仪器 (电路和器件 )而引起的温度示值误差、量引线的次生电磁辐射场政变电磁场测

的形态、电偶引线的自加

热效应。热此类误差已有多篇文献报道 -文不再研究。另一类是热传导误差 .于本由热电偶由金属引线构成，电磁加热场中沿着导线的在热传导也将给测温带来误差在温度梯度场中，时有用无热传导误差的光纤测温探头监测，发现热电偶可测温有较大的误差本文通过实验可以验证热传导误

( ) ux 21 TRON一 0 0型单点无扰光纤探头 (径 30外0 5 rm ) a。

() 3 4点镍铬一硅热电偶测温探头，偶丝直径镍热0 0 . 3mm-四个感温点以探头尖端设为点、次间隔依 0 5c设为 2点、 m 3点和 4点。探头外套管直径 0 8 .mm、厚 0壁 1 mm

差的存在并分析其原因以指导临床应用

( )浴温度梯度装置 (图 1,机玻璃水槽 1 4水如 )有]

l材料和方法目前市场上提供的热电偶多为铜康铜材料制成，

c m×6c m×5o1中间有一隔热性能良好的石棉薄扳 n,将水槽分成 T、 T两部分，傈证其密封性 .两个 并使

其特点是能产生较大的感应电动势 ( 0 2 v/。 4 .5 K)在 1 0℃以下温度使用时具有较好的长期温度稳定性， 0 可加工成很细的单股线 ( 1 m)各种性能参数稳约 0,定，致性好。作多点测温探头可将热电偶的一个导一制线作为共用导线 (铜 )从远端起每隔一定距离 ( .如 . 05~

水槽的水投有相互渗漏 .薄板厚度 0 3c . m。水槽轴向方向的中间穿过一内径 1mm、径 1 1mm的塑料导 外 .管。水槽沿导管方向标有刻度如图 1示。所

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1c )焊接另一根金属导线 (康锅 )就可以科成 m再如 .

少线制的多点测温的热电偶探头。另一种制作法是采用非共线制 (每个单点热电偶依次排列形成多点阵即列 )构结由于少线制结构的多点热电偶探头制作

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围 1自制衣播温度梯度装置示意图

收稿日期： 9 8 0— 5 1 9 . 70

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中国医学暂理学杂患

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I 2方法 .

由于光纤探头没有热传导

效应，当其在木槽内拉动时可以测得隔板两侧的温度梯度曲线，图 2看出从在 0 7c距离内温度变化了 1 ,此两个木槽间 . m 0C因形成了一个温度梯度场约为 1℃/m(厚 0 3c O c膜 . m)

( )定 T1 4 ,— 3 C.槽内有恒温搅 1设— 5 C T2 5木拌以使木温均匀恒定 ( )纤探头插入木槽的导管中，隔扳的左恻向 2光从

右侧均匀拉动，测量隔扳两侧的温度变化，并作出曲线(图 2如 )

图 3中当锕一锕的四点热电偶探头穿过木槽隔康扳测量时，个感温点出现了逐次增加的误差由于水四浴环境排除了电磁于扰，而此时的误差是由于锕导因线具有良好的导热性，热电偶探头位于鞍大温度梯当度场时 .线传递了不均匀的热分布 .而影响了测量引从的准确性

同时我们发现前二条曲线出现了一个鞍明显的温度抖动 .是由于焊点的热电动势的影响，图 5所示这如

每个焊点产生一个微小的热电动势挺图中 l点的电

动势 e=d/7*AT+:其中 a一+8 4 I ed、柱； E 2 - -…

若是单点热电偶或焊点很小时；: 挑是可以忽略不

计的；当少线剖多点热电偶情况下 .个焊点的微小而每

热电动势堆积，则：如就不能忽略从而引起了 1的点电动势变化， l点的测量产生了误差。根据上式 .使当焊点过大时也会造成搏传导误差]。8 6目

图 5少辑射多点热电偶探头结构示意图

当用镍铬一硅材料替代铜一铜嗣成四点镍康热电偶探头重复上述实验时，图 3所示热传由导误差明显减少了，是因为镍铬一硅的热传这镍导系数 ( 3w m/明显低于铜一铜的热传导 3 K)康系数 (8 m/ _。 3 5w K)3 ]

综上所述，减小热传导误差在制作多点要热电偶探头时，当尽量采用镍铬一硅、铜一应镍锰 康铜等导热性能差的材料来替代铜一铜材料；康同时每个焊点应尽量小。但由于目前市场上提

供的多为铜一铜材料，么在使用这种热电偶康那探头测温时，尽量避免通过较大的温度梯度要场，种情况

虽然在临床热疗中不易遇到，这但进行组织间热疗时就需注意，被测组织周围在有大血管或其它血运变化较大的区域就可能存在较大的温度梯度场，时测量时应避免探此盈 4四点镍倍一镍硅热电倜通过 1 0℃韫度棒度场的温曲线

头尖端仅仅刺破皮肤的情况当然，用中注使意探头与被测组织的良好耦合、头与机器的探

2结果和讨论

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良好匹配等也是避免热传导误差产生的因素。参考文献

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李鼎九， .瘤热疔掌.南：南医科大学出版杜 .等肿河河1 95 2 5 2 7 g . 4~ 4

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2 DikJ s n RJ. t a .Th r￣l Coa u J r￣ of M a c no e】 en d￣ on Er o n—

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