摘 要：生活中通常采用熱脹冷縮的原理制作溫度計(jì)實(shí)現(xiàn)測(cè)量溫度，隨著科技發(fā)展，電子溫度計(jì)也不斷問世。然而筆者發(fā)現(xiàn)，由于使用溫度計(jì)對(duì)視力有較高要求，而盲人因視力問題無(wú)法使用溫度計(jì)，這將對(duì)盲人群體生活帶來(lái)不便。本文將為大家介紹一款本小組自制的專門為盲人群體設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)式便電子溫度計(jì)，經(jīng)小組同學(xué)多次調(diào)試，深感其適合盲人群體使用。本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)初衷為幫助盲人群體，并在社會(huì)責(zé)任感與自豪感中體驗(yàn)學(xué)習(xí)的樂趣。

關(guān)鍵詞：弱勢(shì)群體；電子溫度傳感器；基礎(chǔ)物理；社會(huì)實(shí)踐

1 發(fā)現(xiàn)問題

1.1 盲人群體的生活現(xiàn)狀

盲人作為社會(huì)上的一個(gè)特殊群體，需要社會(huì)給予他們更多的關(guān)懷和照顧，使他們能夠更好的獨(dú)立生活。而生活中，歧視盲人的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，盲人作為中國(guó)較大的弱勢(shì)群體，生活環(huán)境急需提高。

1.2 小組暑假工作

本小組在暑期期間通過(guò)走訪的形式，深入大街小巷，對(duì)全縣幾十名盲人進(jìn)行了深刻的交談，了解了許多盲人在生活方面的困難之處。并且作為一名高中生，我們有義務(wù)幫助他們提高生活質(zhì)量，改善生存環(huán)境。

1.3 研究方向的確定

經(jīng)過(guò)我們與盲人的深入交流，結(jié)合上網(wǎng)分析查閱，我們發(fā)現(xiàn)盲人在病患方面有較多顧慮，并且醫(yī)療器械方面的溫度計(jì)沒有針對(duì)盲人研發(fā)專門的盲人用便捷溫度計(jì)。于是我們小組希望針對(duì)盲人設(shè)計(jì)其專門使用的溫度計(jì)，以改善盲人的生活質(zhì)量。

2 設(shè)計(jì)與制作過(guò)程

2.1 征得老師同意并分配工作

本小組于暑期期間查閱物理電學(xué)方面相關(guān)資料，于開學(xué)后向物理老師正式申請(qǐng)進(jìn)行盲人用溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作工作，得到老師的支持與幫助。在分配任務(wù)的過(guò)程中，組員推舉我為研究組長(zhǎng)，并同意我擔(dān)任溫度計(jì)的電路設(shè)計(jì)原理及電路設(shè)計(jì)方面的工作。

2.2 完成設(shè)計(jì)

在老師的幫助下，我們很快就完成了設(shè)計(jì)與制作方面的工作，并準(zhǔn)備于課余時(shí)間進(jìn)行調(diào)試與數(shù)據(jù)的收集。

3 溫度計(jì)的設(shè)計(jì)思路與工作原理

3.1 溫度計(jì)的設(shè)計(jì)思路

由于我們小組設(shè)計(jì)的溫度計(jì)將由盲人使用，所以我認(rèn)為應(yīng)做的方便，而不應(yīng)過(guò)于復(fù)雜。經(jīng)上網(wǎng)查找資料并詢問老師后，我選擇使用電子溫度傳感裝置與溫度指示劑相結(jié)合來(lái)簡(jiǎn)便使用方式。最終我們小組的電子溫度計(jì)由電子溫度傳感裝置、數(shù)據(jù)放大裝置、揚(yáng)聲裝置和溫度指示器四部分組成。

3.2 溫度計(jì)工作原理

（1）電子溫度傳感裝置：它是一個(gè)現(xiàn)有研發(fā)、能將溫度傳感器合集在一個(gè)小小的芯片上的裝置。它可以通過(guò)熱敏電阻對(duì)電路的影響完成對(duì)溫度的測(cè)量和模擬信號(hào)輸出至揚(yáng)聲裝置和數(shù)據(jù)放大裝置。仿真電子溫度傳感裝置中單一功能是其主要特點(diǎn)（即只測(cè)量溫度，并無(wú)其它功能）。而電子溫度傳感裝置的顯著優(yōu)點(diǎn)在其測(cè)量溫度誤差小，價(jià)格便宜，反應(yīng)速度靈敏等。

（2）數(shù)據(jù)放大裝置和揚(yáng)聲裝置：考慮到盲人身體的缺陷，我們小組選擇數(shù)據(jù)放大以及揚(yáng)聲裝置作為溫度計(jì)的輸出指示，旨在讓盲人只用耳朵就可以接受信息，配合電子溫度傳感裝置可做到方便快捷。

（3）溫度指示劑：溫度指示劑采用一個(gè)最大量程為1MA的直流電流表，且滿刻度表示 50℃的最大體溫。溫度傳感器與電子溫度傳感裝置緊密相連，可實(shí)現(xiàn)溫度與數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)快速轉(zhuǎn)化。

（4）工作原理：該溫度計(jì)的測(cè)溫原理基于帕米爾效應(yīng)[當(dāng)受熱物體中的電子（空穴），因隨著溫度梯度由高溫區(qū)往低溫區(qū)移動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生電流或電荷堆積的一種現(xiàn)象。而這個(gè)效應(yīng)的大小，則是用稱為Q（thermopowe）的參數(shù)來(lái)測(cè)量]，根據(jù)熱電效應(yīng)的表達(dá)式Q=E/-dT（E為因電荷堆積產(chǎn)生的電場(chǎng)，dT則是溫度梯度）即可對(duì)溫度變化進(jìn)行定量計(jì)算。而熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)較普通金屬大10倍，α（電阻值的溫度系數(shù)）≈-2.4～-6%/C。

此溫度計(jì)還應(yīng)用到：PeltierEffect（珀?duì)柼?yīng)）、Seebeck Effect（塞貝克效應(yīng)）等多種效應(yīng)原理與公理。

4 成果調(diào)試與數(shù)據(jù)收集

4.1 測(cè)試性能列表

在設(shè)計(jì)完成后，由我們小組同學(xué)作為志愿者，提供體溫情況，對(duì)以下幾方面進(jìn)行測(cè)評(píng)與調(diào)試：

（1）樣本溫度計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)測(cè)溫情況對(duì)比；（2）樣本溫度計(jì)變溫靈敏度測(cè)試；（3）溫度計(jì)的使用性能、安全系數(shù)；（4）溫度計(jì)的方便程度（由小組學(xué)生指導(dǎo)盲人后親身試驗(yàn)）。

4.2 測(cè)試結(jié)果

4.2.1 溫度對(duì)比結(jié)果

經(jīng)兩天二十次對(duì)不同溫度范圍的實(shí)驗(yàn)，由我們小組自制溫度計(jì)與市面上某品牌電子溫度計(jì)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者平均溫度相差在0.02℃-0.07℃之間，x牌溫度計(jì)于35℃-40℃測(cè)量較準(zhǔn)確，而我們的電子溫度計(jì)在38℃-44℃測(cè)量較準(zhǔn)確。溫度對(duì)比打8分。

4.2.2 靈敏度測(cè)試

經(jīng)由相差3℃、5℃、10℃、15℃不同溫度變化情況對(duì)比，由本小組發(fā)明設(shè)計(jì)的溫度計(jì)與x牌溫度計(jì)相差無(wú)幾，x牌溫度計(jì)整體效果在我們之上。靈敏度打7分。

4.2.3 使用性能與安全系數(shù)

由于我們?cè)O(shè)計(jì)的溫度計(jì)由電子元件構(gòu)成，由鋰電池驅(qū)動(dòng)，固相對(duì)傳統(tǒng)溫度計(jì)相比無(wú)汞中毒風(fēng)險(xiǎn)，但漏電幾率較大，在安全防護(hù)措施上我們?nèi)杂刑嵘臻g。安全系數(shù)打6分。

4.2.4 溫度計(jì)的方便程度

由于在設(shè)計(jì)中涉及電子信息方面相關(guān)知識(shí)，我們的溫度計(jì)小巧且便于攜帶，所以在方便程度上打9分。

4.3 使用方法

經(jīng)過(guò)兩天的溫度計(jì)性能調(diào)控，我們已經(jīng)將溫度計(jì)設(shè)計(jì)得十分方便。使用方法為：放在身體或被測(cè)物體旁，打開開關(guān)，靜心等待，直到聽到蜂鳴器發(fā)出提示音后，揚(yáng)聲器及顯示屏將給出測(cè)量結(jié)果。

5 實(shí)驗(yàn)尾聲及心得

經(jīng)本次歷時(shí)兩個(gè)月的創(chuàng)作，我們成功制作出盲人用溫度計(jì)，我們還申請(qǐng)報(bào)名參加學(xué)校科技創(chuàng)新比賽。在實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)之間互相協(xié)助，在體會(huì)到成功的同時(shí)，我們同學(xué)之間的情誼也得到了增進(jìn)，也學(xué)到很多知識(shí)和技能。

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作者簡(jiǎn)介：宋裕恒（2002-），男，漢族，河北廊坊人，學(xué)生，高中，研究方向：電子信息。