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“红外测温枪”的原理是什么?

2020-02-21 14:37:07  来源:Expreview超能网

相信眼下大家每次出门都少不了要当一回刘德华:被小区或地铁工作人员拿着测温枪对着额头就来一发,呃不是,是照一发。有时工作人员会嘟囔“怎么这么低,35度不到”,碰到高温的,工作人员就紧张了,“37度?来重量一下!”。

大家对这种测温枪应该不陌生了,它的好处其实也很明了,非接触式测温不会传染病毒,快速,便于大规模应用,但是这种简易快速方法测出来的体温靠谱吗?还是要从它的原理开始讲起。

为什么是“红外”?

我们刚说的测温枪,基本上是采用红外测温法。为什么会是“红外”呢?

英国物理学家F。 W。 赫胥尔在1800年作各色光研究时发现了红外线,当时称作“不可见之光”,赫胥尔用三棱镜将太阳光分解,并在各色光位置上放上温度计,结果发现位于红外线位置的温度计升温最快,红外线热作用强。之后人们花了一百多年的时间认识红外辐射的电磁本质,了解探索热辐射的基本规律,随着光学技术、电子技术等不断发展,红外技术也日趋完善,其中红外测温技术目前广泛应用于各个领域,其原理是利用物体表面的红外辐射来求得被测温度的。

任何物体只要它的温度高于绝对零度(-273度),就有热能转变的热辐射向外部发射,物体温度不同,其辐射出的能量不同,且辐射波的波长也不同,但总是包含着红外辐射在内,当物体的温度在千摄氏度以下时,其热辐射中最强的电磁波是红外波。

依据此原理,红外测温枪基本的测温过程是这样的:由人体发射出的能量经光学系统汇聚到红外探测器上,探测器将入射的辐射转换成为电压信号,电压信号送入接收系统后,经过数据处理及曲线自动拟合,最后准确推算出被测人体温度,以数字方式显示输出。

那测到红外辐射能量是怎么计算出物体温度,它们之间一个什么样的关系呢?

19世纪科学家斯特藩和玻耳兹曼通过实验和计算得出了黑体辐射定律:MB(T) = σT4(σ为常数),这个定律告诉我们,单位时间从黑体单位面积上辐射出的总辐射能和其本身的热力学温度的4次方成正比。

当然实际物体(非黑体) 的辐射定律一般比较复杂,需借助于黑体的辐射定律来研究,主要是受物体的发射率影响,不同物体的发射率不同,可通过查表或实验得到,红外测温枪可以因物体材质、结构、厚度等等所导致的红外幅射力误差作出校正,比较准确地测出该物体的表面温度。

“红外测温枪”靠谱吗?

如果了解了原理,可以说“红外测温枪”其实是靠谱的,但是,脱离了使用方法和测试环境去谈靠不靠谱,本身就是件不靠谱的事。

首先从负责测量的人来说,第一是红外测温枪与额头不能距离太远,不然的测温枪的红外探测器能够收集到的红外幅射能量会变小,从而影响测量的结果。最理想的情况下是距离额头大概5cm至8cm左右。

第二是红外测温枪需要尽可能的与额头保持垂直,这样可以确保收集的红外幅射能量是从目标测量区域散发出的。

第三点其实与额头无关,因为暴露在空气中的额头温度可能会比实际的人体温度要低,例如说当走在寒风里,温度越低红外辐射能量也就越少。一个可能比较好点的方法是测量全程都被衣服覆盖的手腕,相信是会比起测量额头要准确。

第四是不要让红外测温枪处在温差相差20度或更高的环境下,不然的话测出来的数据将会是不准确的。而作为被测量的我们,也可以在测量前的20分钟至半小时内不要做剧烈的运动或者吃过热或过冷的东西,让测量的结果尽量准确。

总的来说,红外测温枪只要使用得当,其测量出来的结果仍然是可靠的。

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