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“紅外測溫槍”的原理是什么?

2020-02-21 14:37:07  來源:Expreview超能網

相信眼下大家每次出門都少不了要當一回劉德華:被小區或地鐵工作人員拿著測溫槍對著額頭就來一發,呃不是,是照一發。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,便于大規模應用,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?

英國物理學家F。 W。 赫胥爾在1800年作各色光研究時發現了紅外線,當時稱作“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,結果發現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識紅外輻射的電磁本質,了解探索熱輻射的基本規律,隨著光學技術、電子技術等不斷發展,紅外技術也日趨完善,其中紅外測溫技術目前廣泛應用于各個領域,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),就有熱能轉變的熱輻射向外部發射,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,當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。

依據此原理,紅外測溫槍基本的測溫過程是這樣的:由人體發射出的能量經光學系統匯聚到紅外探測器上,探測器將入射的輻射轉換成為電壓信號,電壓信號送入接收系統后,經過數據處理及曲線自動擬合,最后準確推算出被測人體溫度,以數字方式顯示輸出。

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系呢?

19世紀科學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),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溫度的4次方成正比。

當然實際物體(非黑體) 的輻射定律一般比較復雜,需借助于黑體的輻射定律來研究,主要是受物體的發射率影響,不同物體的發射率不同,可通過查表或實驗得到,紅外測溫槍可以因物體材質、結構、厚度等等所導致的紅外幅射力誤差作出校正,比較準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境去談靠不靠譜,本身就是件不靠譜的事。

首先從負責測量的人來說,第一是紅外測溫槍與額頭不能距離太遠,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測量區域散發出的。

第三點其實與額頭無關,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,例如說當走在寒風里,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度或更高的環境下,不然的話測出來的數據將會是不準確的。而作為被測量的我們,也可以在測量前的20分鐘至半小時內不要做劇烈的運動或者吃過熱或過冷的東西,讓測量的結果盡量準確。

總的來說,紅外測溫槍只要使用得當,其測量出來的結果仍然是可靠的。

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