相信眼下大家每次出門都少不了要當(dāng)一回劉德華:被小區(qū)或地鐵工作人員拿著測溫槍對著額頭就來一發(fā),呃不是,是照一發(fā)。有時工作人員會嘟囔“怎么這么低,35度不到”,碰到高溫的,工作人員就緊張了,“37度?來重量一下!”。
大家對這種測溫槍應(yīng)該不陌生了,它的好處其實也很明了,非接觸式測溫不會傳染病毒,快速,便于大規(guī)模應(yīng)用,但是這種簡易快速方法測出來的體溫靠譜嗎?還是要從它的原理開始講起。
為什么是“紅外”?
我們剛說的測溫槍,基本上是采用紅外測溫法。為什么會是“紅外”呢?
英國物理學(xué)家F。 W。 赫胥爾在1800年作各色光研究時發(fā)現(xiàn)了紅外線,當(dāng)時稱作“不可見之光”,赫胥爾用三棱鏡將太陽光分解,并在各色光位置上放上溫度計,結(jié)果發(fā)現(xiàn)位于紅外線位置的溫度計升溫最快,紅外線熱作用強。之后人們花了一百多年的時間認(rèn)識紅外輻射的電磁本質(zhì),了解探索熱輻射的基本規(guī)律,隨著光學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)等不斷發(fā)展,紅外技術(shù)也日趨完善,其中紅外測溫技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,其原理是利用物體表面的紅外輻射來求得被測溫度的。
任何物體只要它的溫度高于絕對零度(-273度),就有熱能轉(zhuǎn)變的熱輻射向外部發(fā)射,物體溫度不同,其輻射出的能量不同,且輻射波的波長也不同,但總是包含著紅外輻射在內(nèi),當(dāng)物體的溫度在千攝氏度以下時,其熱輻射中最強的電磁波是紅外波。
依據(jù)此原理,紅外測溫槍基本的測溫過程是這樣的:由人體發(fā)射出的能量經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)匯聚到紅外探測器上,探測器將入射的輻射轉(zhuǎn)換成為電壓信號,電壓信號送入接收系統(tǒng)后,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理及曲線自動擬合,最后準(zhǔn)確推算出被測人體溫度,以數(shù)字方式顯示輸出。
那測到紅外輻射能量是怎么計算出物體溫度,它們之間一個什么樣的關(guān)系呢?
19世紀(jì)科學(xué)家斯特藩和玻耳茲曼通過實驗和計算得出了黑體輻射定律:MB(T) = σT4 (σ為常數(shù)),這個定律告訴我們,單位時間從黑體單位面積上輻射出的總輻射能和其本身的熱力學(xué)溫度的4次方成正比。
當(dāng)然實際物體(非黑體) 的輻射定律一般比較復(fù)雜,需借助于黑體的輻射定律來研究,主要是受物體的發(fā)射率影響,不同物體的發(fā)射率不同,可通過查表或?qū)嶒灥玫?,紅外測溫槍可以因物體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、厚度等等所導(dǎo)致的紅外幅射力誤差作出校正,比較準(zhǔn)確地測出該物體的表面溫度。
“紅外測溫槍”靠譜嗎?
如果了解了原理,可以說“紅外測溫槍”其實是靠譜的,但是,脫離了使用方法和測試環(huán)境去談靠不靠譜,本身就是件不靠譜的事。
首先從負(fù)責(zé)測量的人來說,第一是紅外測溫槍與額頭不能距離太遠(yuǎn),不然的測溫槍的紅外探測器能夠收集到的紅外幅射能量會變小,從而影響測量的結(jié)果。最理想的情況下是距離額頭大概5cm至8cm左右。
第二是紅外測溫槍需要盡可能的與額頭保持垂直,這樣可以確保收集的紅外幅射能量是從目標(biāo)測量區(qū)域散發(fā)出的。
第三點其實與額頭無關(guān),因為暴露在空氣中的額頭溫度可能會比實際的人體溫度要低,例如說當(dāng)走在寒風(fēng)里,溫度越低紅外輻射能量也就越少。一個可能比較好點的方法是測量全程都被衣服覆蓋的手腕,相信是會比起測量額頭要準(zhǔn)確。
第四是不要讓紅外測溫槍處在溫差相差20度或更高的環(huán)境下,不然的話測出來的數(shù)據(jù)將會是不準(zhǔn)確的。而作為被測量的我們,也可以在測量前的20分鐘至半小時內(nèi)不要做劇烈的運動或者吃過熱或過冷的東西,讓測量的結(jié)果盡量準(zhǔn)確。
總的來說,紅外測溫槍只要使用得當(dāng),其測量出來的結(jié)果仍然是可靠的。
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