【導讀】可穿戴設備例如智能手表主打智能助理、健康

、anquanheyundongdengduogongnengdingweishenshouxiaofeizhexiai。houyiqingshidai
，xiaofeizhegengjiaguanzhuzishenjiankang，tiwenceliangchengweilejiankangjianceguanliheduoweiyufangdezhongyaoshouduan。renmenkeyitongguojuyoutiwencelianggongnengdekechuandaishebeisuishisuidilejiezishenjiankangzhuangkuang，shixianziwofanghu。

搭載溫度傳感器的可穿戴設備可以為消費者帶來不一樣功能體驗——實時守護人們健康每一刻。我們來看看溫度傳感器在可穿戴設備中將發揮哪些作用，又是如何實現的

？

如何應對可穿戴類設備測溫應用的挑戰
？

可穿戴類設備測溫應用經常會遇到一些挑戰，對測溫傳感器提出了更高的要求。

首先，影響測溫精度的因素很多
，特別是環境溫度。以納芯微溫度傳感器的NST112x為例，其高精測溫區間誤差典型值為0.1℃，主要是偏移誤差；但這並不是不確定度誤差
，不確定度（複測跳動）為1個LSB（最低有效位），為±0.015625℃。而準確測量溫度精度需要精準的溫度環境
，一般使用恒溫槽進行測量。

第二是誤差的標定，可用標定方案有多種，目前納芯微提供的解決方案，溫度誤差典型值為0.1℃
，推薦客戶做一次單點標定，使其精度達到0.1℃以內（醫用體溫計規範37-39℃範圍內＜0.1℃

，35-42℃範圍內＜0.2℃）。

當(dang)然(ran)，可(ke)穿(chuan)戴(dai)類(lei)設(she)備(bei)的(de)使(shi)用(yong)中(zhong)也(ye)要(yao)注(zhu)意(yi)影(ying)響(xiang)測(ce)溫(wen)精(jing)度(du)的(de)其(qi)他(ta)一(yi)些(xie)因(yin)素(su)，例(li)如(ru)，設(she)備(bei)的(de)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)需(xu)要(yao)與(yu)待(dai)測(ce)熱(re)源(yuan)緊(jin)密(mi)耦(ou)合(he)，以(yi)保(bao)證(zheng)最(zui)優(you)的(de)熱(re)傳(chuan)導(dao)路(lu)徑(jing)；溫度傳感器還應遠離其他熱源，並盡量縮短工作時間，降低其自發熱。

在zai測ce量liang準zhun確que度du方fang麵mian
，手shou腕wan測ce溫wen與yu腋ye下xia測ce溫wen存cun在zai溫wen差cha，主zhu要yao適shi用yong於yu連lian續xu體ti溫wen監jian測ce，特te別bie是shi監jian測ce變bian化hua量liang，測ce量liang絕jue對dui值zhi需xu要yao用yong戶hu進jin行xing標biao定ding。另ling外wai，對dui溫wen度du準zhun確que度du要yao求qiu較jiao高gao客ke戶hu，推tui薦jian使shi用yong2顆溫度傳感器分別測量環境溫度和皮膚溫度，通過補償即可得出較為準確的體溫值。

不是什麼樣的溫度傳感器都能用

手表可用空間非常有限，用在其中的溫度傳感器首先需要體積小，當然還要滿足其他一些特殊要求，包括高精度、超低功耗、響應速度和使用方便。

納芯微的接觸式體溫測量方案是采用高精度數字溫度傳感器NST112x-CWLR的解決方案。該方案具有溫度響應速度快、測溫時間短、低功耗、高精度、自發熱小等特點
，特別適合手表、手環類以及藍牙體溫貼等產品使用。

NST112x是一款低功耗高精度數字溫度傳感器。其可兼容I2C和SMBus接口具有可編程警報和SMBus重置功能，在單路總線上最多可支持4個器件。在精度方麵
，無需校準即可在-20℃至125℃範圍內實現高達±0.5℃的精度。由於是高線性度溫度傳感器
，NST112x不需要重新組合計算或查表就可以導出溫度。其14bit模數轉換可提供高達0.015625℃的分辨率。NST112x溫度傳感器正常工作溫度範圍為-40℃至125℃，使其適合在通信、計算機、消費類產品、環境、工業和儀表工作中運行。由於NST112x是一款極低功耗的傳感器，可用於電池供電物聯網的測溫應用。

NST112x的特點和典型應用

以下是NST112x係列的特點：

 - 采樣速率4Hz
，平均功耗典型值僅為5.7μA

 - 提供SOT-563和DSBGA-4（0.75mm×0.75mm）兩種封裝，其中DSBGA-4可實現體溫範圍內高達±0.1℃的輸出精度

配圖1：納芯微NST112x係列的DSBGA-4封裝

 - 采用SMT工藝，裝配精度容差性強，適用於大規模量產

 - 采用接觸式測溫熱傳導路徑，芯片焊盤通過FPC過孔覆銅傳導到背麵

，再通過不鏽鋼片接觸皮膚

 - 芯片背麵（焊盤麵）通過FPC貼合手腕
，在室溫23.5℃條件下

，實測手腕溫度為33.0℃，補償後為36.48℃，與腋窩體溫相符

配圖2：納芯微溫度傳感器校準監測體溫

 - 溫度達到63%的響應時間為0.1s，達到體溫（99%）的時間為12.73s

接觸式測溫需要優化熱傳導路徑

手表采用接觸式測溫作為熱傳導路徑，根據傅立葉定律的熱導率定義：

配圖3：傅立葉定律的熱導率定義

因此
，材料和路徑是影響熱傳導的主要因素
，除此之外，熱隔離也是重要的因素。

配圖4：不同材料的導熱係數

皮膚傳導的導熱路徑有兩條，一是皮膚→不鏽鋼→FPC柔板→溫度傳感器芯片
；二是皮膚→溫度傳感器芯片焊盤→導熱膠→裸DIE。

配圖5：皮膚→溫度傳感器芯片焊盤→導熱膠→裸DIE的皮膚傳導的導熱路徑

為了保證導熱效果，建議使用金屬導熱材料接觸皮膚，優選材料是不鏽鋼，而使用導熱矽脂、矽膠並不能提高導熱能力。

配圖6：納芯微NST112x係列封裝小
，適用於可穿戴集成度高的電子產品

納芯微其他的溫度傳感器產品型號還包括NST1001/HA
、NST118
、NST117係列，主要適用於包括智能眼鏡/AI、智能手環/智能手表、藍牙耳機TWS和藍牙貼膚測溫等應用。

配圖7：納芯微溫度傳感器產品的應用

可ke穿chuan戴dai手shou表biao搭da載zai體ti溫wen傳chuan感gan功gong能neng為wei消xiao費fei者zhe帶dai來lai了le更geng多duo的de體ti驗yan和he選xuan擇ze。未wei來lai
，體ti溫wen傳chuan感gan器qi有you可ke能neng成cheng為wei多duo種zhong便bian攜xie式shi設she備bei的de標biao配pei，為wei人ren們men的de日ri常chang生sheng活huo帶dai來lai更geng多duo的de便bian利li
，而er納na芯xin微wei的de豐feng富fu溫wen度du傳chuan感gan器qi產chan品pin也ye將jiang派pai上shang更geng多duo用yong場chang。

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