水泥测温仪

一场突如其来的新冠肺炎疫情，成为了2020开年的头等大事。全民防疫的举措让这场没有硝烟的战争不再猝不及防。飞机场、火车站、公司、小区、超市等入口处都能见到防疫工作者的身影。他们是防疫先锋，是公共健康的卫士，是居民区的守护者。而他们的必备神器之一——手持测温仪，也进入了公众的视野，广为人知。今天，我们就来聊一聊测温仪的那些事。受疫情影响，很多人在家办公，出门不是去超市买菜，就是门口取快递。当然，还有不少人在硬核上班。无论出入小区，还是车站进站，现阶段都要经过体温检测。相信大家都有经历过，防疫工作者手持测温仪，对着额头一扫，立刻就显示你的体温数据，非常方便。有很多人对这测温仪都深感好奇，想知道它是怎么工作的。也有人担心它的准确性，担心把自己体温测高了。那么，我们就从测温仪的原理和精确度控制这两点说起。首先，大家都熟悉传统体温计测温的方法，而这种方法显然不适合用于传染性强的新型冠状病毒的防护工作。在这次防疫战中，小巧便携，无需身体接触的手持测温仪就成了急先锋。扫一扫，一秒之内测出体温的测温神器让人们眼前一亮；更令人印象深刻的，还有车站、机场等带有视频的成像测温仪，后者能在快速行进的人流中，辨别每个人的体温，并用保存视频成像。相信你肯定好奇过它们究竟是怎么做到的。接着，我们来一探究竟其中的科学原理。[1] 地铁站检票口的体温监测站（图片摘自人民网）温度和光我们都知道，水银体温计能够测人体的温度，是水银玻璃泡和人体接触后，经过一段时间的热量传递，最终与人体温度达到一致的原理（热平衡）。而测温仪并没有和人体接触，为何能如此快速采集温度信息呢？[2] 水银温度计（图片摘自百度网）答案其实大家也是耳熟能详，那就是---光！没错，就是我们所熟知的那个光！但是这个光，并不是人眼能看到的可见光，而是与可见光相邻的红外光，这里需要科普一下，我们平时所说的可见光实际上是电磁波的一种，电磁波有连续的波谱分布，红外光的波段在红色光之外，因此得名红外光。再简单提一下，除了可见光和红外光，很多电磁波都与大家的生活息息相关，按波长由短到长，有医院CT的X射线，防晒霜防的紫外线，太阳光，灯光，微波炉的微波，电台的射频信号等等，都属于电磁波。[3] 生活中的电磁波（图片摘自NASA Science)说到这里，肯定有人表示，道理我都懂，但是红外光跟人体温度有什么关联呢？关联是必然的，因为人体发射的光，就是红外光！没说错，人体是发光的，而且是无时无刻的在发光。复杂的原理就不赘述了，大家只要记住，任何温度高于绝对零度（零下273.15摄氏度）的物体都会以电磁波的形式向外辐射能量，至于绝对零度（-273.15℃）的物体嘛，大家放心，那是不存在的！红外光和人体温度的关系那么问题来了，既然每人每时每刻都在发射红外光，仪器凭什么就能辨别出正常温度和高烧呢？还能准确读出每个人的温度？这里，我们请一位大佬帮忙解答，他就是与爱因斯坦并称20世纪最重要的两大物理学家，量子力学奠基人之一的马克斯普朗克，他于1900年提出的普朗克黑体辐射定律，完美诠释了温度与辐射的关系。马克斯普朗克简单来讲就是，不同温度的物体发射的光是不一样的，如下示意图， 四条不同的曲线，代表不同温度下黑体辐射的光谱分布，这里的K是热力学温度，数值等于摄氏度+273.15。大家可以看到，温度越高，黑体辐射光的强度就越大，峰值的位置就越靠近紫外区域。那么，答案就呼之欲出了，如果探测到了人体的辐射强度和波谱分布，就完全可以反推出温度T！这就是测温仪测体温的原理。（人体虽不是黑体，却也遵循普朗克定律）。利用红外光探测人体温度究竟准不准？说完测温仪原理的故事，我们再来说说怎么确保每个测温仪都能测得准。上文中，细心的小伙伴发现，普朗克定律图示并没有想象中那么简单，图中展示差异性的谱图都相差了1000℃，人体怎么可能差上1000℃呢？没错，我们人体的温度平均值也就在36℃到37℃之间了，高过37℃的，抗疫期间怕是要去隔离观察了。那么关键点来了，相差几摄氏度的人体辐射谱图中，辐射强度和波谱的差异是非常小的，如何确保测温仪能把握这细小的差异呢？要知道，人体测温的准确性要求是比较高的，特别是在抗疫期间，正常的体温就是大家的通行证。这点上，咱们国家更是不含糊，对于此类测温装置也出台了相应的国家标准来规定精准度。那么，生产厂家是如何确保每台测温仪的准确性呢？下面就让我们来剖析测温仪，探究这里的科学原理。测温仪的"CPU"是什么？我们先从测温仪的构成说起，可以看到下图中，真正与红外光直接相关的，便是红外探测器，顾名思义，这正是测温仪利用红外测温的核心元件,就好比CPU芯片是手机电脑的核心。而它的质量直接决定了测温的准确性。那么，如何判定红外探测器的质量呢？[4] 额温枪（图片摘自网络）这就需要了解红外探测器测红外的细节。简单来说，红外探测器也是由材料构成，红外探测器上的特殊光感材料可以接收外界的红外辐射，并将其转换为电信号，再进行分析计算，最终给出温度值。因此评价红外探测器的好坏，就是评判其将光转换为电信号的能力。在讲红外探测器的评价之前，我们插一句，火车站，机场中带成像系统的测温仪，采用的是更高端的焦平面阵列红外探测器（FPA技术）。[5] 设置在火车站的带成像系统的测温仪（图片摘自包头新闻网）这类成像测温仪就如同照相机或摄像仪，内部感光平面内，分布了很多像素点，焦平面上每一个像素点就是一个红外探测器，这种技术具有二维空间分辨的能力，具备红外成像功能，可以将发高烧的人从人群中辨别出来。如何评价红外探测器，确保其准确性？一般来说，无论是采用单点红外检测器的耳温枪还是FPA焦平面检测器的红外成像测温仪都不需要极快的反应时间或极高的空间分辨率，甚至无需光谱分辨率。所以这类红外检测器的精确度通常是采用激光功率计或热敏电阻等方法来评定的。但是，类似原理的红外探测器还有很多其他的应用领域，尤其是需要FPA焦平面检测器的红外成像仪已经被广泛的应用于军需夜视或热追踪系统、高速热成像、质检或产品研发（针对散热或热工特性）、医疗热成像及红外显微镜等诸多方面。这些应用领域对红外检测器件本身以及对由这些器件组成的测量仪器的性能都有更严苛的要求，比如，需要微秒甚至纳秒级的超短反应时间，需要光谱信息用于化学成像，需要较高的空间分辨率以表征微小物品，需要较高的光谱分辨率，最佳的灵敏度和信噪比，甚至对FPA检测器中每个像素点的均匀一致性都有要求。为了研制和开发这些高端的红外检测器件，科学家们需要用到一种重要的表征方法---傅立叶红外光谱法。实现该法的核心设备就是在科学研究、监测分析领域常见的傅立叶红外光谱仪（简称FTIR红外光谱仪）。FTIR红外光谱仪——表征红外探测器FTIR红外光谱仪是专门应用于红外光谱研究相关的科学仪器，配有标准的红外光源，所发射的红外光经过干涉仪后，经过照射样品，最终到达红外探测器，解析探测器的电信号，并进行FT转换计算，即可得到包含能量强度和波谱分布的红外谱图。科学家们就是把这种检测技术应用到了评价红外探测器材料好坏的研究中，在对光敏度、稳定性等等复杂的研究分析之后，才研发出适合于各种不同应用领域的红外探测器材料，进而工厂将其研究的材料转化为探测器并且大量生产而成为真正实用的商品（包括红外测温仪及其他更为复杂的尖端仪器），发挥了科学家研究的作用。换言之，红外光谱仪对于探测器的表征研究，就好比是一把精准的卡尺，用它来检验每一根直尺的长度是否达到科学家们想要实现的标准。傅立叶变换红外光谱仪以上就是测温仪背后故事的小科普，相信大家对于最近很亮眼的测温仪会有更进一步的了解，对红外探测器精确度的控制以及红外探测器的诸多应用领域也有了更深层次的认知。通过科学家们的努力，和我们生活息息相关的大型红外成像测温仪的准确度、检测能力、检测距离、检出速度和检测区域内的均匀性（即精准度）都会越来越好。所谓工欲善其事必先利其器，实际上并不是所有的红外光谱仪都能做红外探测器的研究与表征，能作为标尺的设备，当然只有技术过硬，具备特殊技能红外光谱仪才能实现！如果您对检测器表征科研课题感兴趣，可以阅读布鲁克的相关应用信息。如果您对红外整体技术感兴趣，长按下方二维码填写产品需求信息表，与我们取得联系。疫情期间，大家做好防护，注意安全。一起为祖国加油！为武汉加油！点击下载布鲁克应用手册——红外检测器表征如果您对我们的红外技术感兴趣，欢迎与我们取得联系，请拨打400热线电话400-777-2600。

p 　　随着红外测温仪的大范围应用，也不禁有人担心，红外线对身体健康有影响吗?红外线测温仪会对眼睛造成伤害吗?甚至网上有传言红外线测温枪频繁照射到眼睛会伤害眼晴视网膜，轻则会引起眼球的玻璃晶体混浊及白内障等眼病，严重的会产生眼底黄斑变性。 /p p 　　 strong 真实情况是怎么样的呢?多位专家给出了答案! /strong /p p 　　红外线测温仪分为接触式和非接触式两种，由于新冠肺炎主要的传播途径是经呼吸道飞沫和密切接触，目前使用的都为非接触式，避免因为接触而传染新冠肺炎。非接触式红外线体温计会测量不同部位，比如额头、颈部、手腕等。 /p p 　　据广州中医药大学第一附属医院黄仲委教授介绍，红外线测温仪的红光是LED灯发出的，正确用法是照射被检者的前额而不是眼睛。如果真的照射到眼睛，尤其是红光亮度特别强、照射眼睛时间又特别长，是有可能损伤晶状体、视网膜，尤其是视网膜黄斑区，引起白内障、黄斑出血、水肿、裂孔等，但这种几率几乎为零。 /p p 　　外线测温仪工作原理是用来接收被检查者身体体温所发出的红外线，并不是它发射红外线，测温仪的红光主要方便定位而已。至于选择测量的部位是前额还是手部都没有问题，大家可放心配合工作! /p p 　　北京儿童医院顺义妇儿医院眼科副主任医师祁海燕介绍说，如果红外线强度较大会对眼睛有一定的刺激和损害，严重的可引起白内障、视网膜损伤，甚至失明。眼睛对于波长小于1.5微米的红外线有一定吸收作用，如果直接照射眼睛，可使眼球中的液体因吸收短波红外线而发生反应，引发眼病。“但是，市场上的红外线测温仪并不发射红外线，发出的红光是为了方便定位，其工作原理是靠接收人体散发热量中的红外波长来测量。 /p p 　　祁海燕进一步解释，人体在36℃-37℃时放射的红外线波长为9-13微米，这是生物体自射波长。物体温度越高，发射的波长越短，举个例子：当物体温度达到300℃时发射的红外线波长为6.8微米，而人的体温最高也就40℃多一点，此时发射的红外线波长大于6.8微米，远远高于眼睛可吸收的波长范围(1.5微米)，所以人体自射远红外线是安全的。 /p p 　　 strong 测量体温时，为什么就看见过测温枪里放射出来的红光呢? /strong /p p 　　红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，波长在1毫米到760纳米之间，是比红光波长更长的非可见光，人眼是看不到红外线的。测温枪里红光只是瞄准的引导光束，是一道集束性比较强的红色LED灯光，并非是红外线。当然，我们也应该避免让它直接进入或者反射进入人眼，以免引起眼睛不适。 /p p 　　资料显示，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与物体的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的原理。简单来说，红外线测温枪可以“收集红外线”并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路计算后，转变为被测目标的温度值。所以说，红外线测温枪工作原理只有接收红外线的过程，并没有向外发射的功能。 /p p 　　 strong 在一些红外线测温枪的包装上也印有“发射率”这一词条，这又是怎么回事? /strong /p p 　　从网上购物平台大家可以看到，不少红外线测温枪的介绍中，确实存在“发射率”这一词条。但是，这里的“发射率”并不是指发射红外线，而是指被测物体的红外线“发射率”。调节这个发射率，能够尽可能精确测量不同物体的温度，如人体表皮发射率约为0.95，铝的发射率约为0.3。 /p

通常来讲，红外热像仪和非接触式红外（IR）测温仪都用于各种各样的非接触式温度测量。这两种工具的工作原理相同：检测红外辐射并将其转换为温度读数。然而，与红外测温仪相比，红外热像仪优势更加明显。红外测温仪与热像仪的区别 红外测温仪，也被称为点高温计或温度枪，通过一个数字，可以显示目标上单个点的温度测量值。而红外热像仪可以为你提供整个热图像中每个像素的温度读数，并允许你在热成像中看到整个场景。热像仪还可以从更远的距离分辨温度（通过合适的镜头），使用户可以快速检查大片区域。红外热像仪可以快速识别图像中的热点由于它的工作原理与热像仪相同，所以红外测温仪可以看作是只有一个像素的热像仪。虽然很多情况下都有效，但因为它只测量一个点的温度，因此操作员很容易错过关键信息。红外测温仪一次只能测量一个点，这意味着找到热点或其他故障可能需要更长的时间红外测温仪检测局限大即使热点太小或太远而无法准确测量，热像仪在扫描某个区域时仍有机会检测到它，让操作员有机会靠近并获得更准确的读数。但红外测温仪需要您在开始测量之前确定已知的热点或需要检测区域的位置。使用红外测温仪扫描包含许多组件的大型区域或设备是一项非常耗时的任务，因为您必须尝试分别扫描每个组件，并极有可能遗漏关键信息，但红外热像仪可以更快地发现微小的问题。FLIR TG系列中的某些热像仪将传统红外测温仪的便捷外形与热成像技术相结合，有助于快速诊断设备故障，发现潜在故障点。测量小目标时的选择红外测温仪近距离测量小物体温度的能力也会受到限制。随着我们的设备将更快的处理速度安装到更小的封装中，找到散热和识别热点的方法越来越具有挑战性，所以说测量小物体温度的能力对于电子检测越来越重要。红外测温仪可以有效地检查和测量温度，但它的光斑尺寸可能太大而无法测量极小的元件。但是，配备特写光学元件（微距镜头）的热像仪可以聚焦到每像素光斑尺寸小于5μm（微米）。这使得工程师和技术人员可以在非常小和近距离的范围内进行测量。高性能热像仪可以进行非常小的测量红外热像仪更适合远距离测量与红外测温仪相比，红外热像仪的优势是它们可以从更远的距离精确测量温度。某个热像仪或红外测温仪可以准确测量给定尺寸的目标，并仍然获得准确温度测量值的距离称为距离系数比（D:S 比）。大多数热像仪的距离系数比要远远大于红外测温仪。例如，一般红外测温仪也许能够测量距离在10到50厘米之间的直径1厘米目标。但大多数热像仪都可以在几米外准确测量直径1厘米的目标温度。例如，FLIR TG54的D:S比为24:1，这意味着它可以在24厘米的距离上测量直径1厘米的目标（或在24英寸的距离上测量直径1英寸的目标）。FLIR E8是一款分辨率为320×240像素的热像仪，其D:S比约为120:1，这意味着它可以在120厘米的距离上测量直径1厘米的目标。FLIR T865等高性能热像仪能够远距离准确测量温度许多更先进的红外热像仪还有可互换镜头，这会影响热像仪的D:S比。例如FLIR T865红外热像仪可搭配6°FOV长焦镜头，可以对更远距离目标进行热检测。红外测温仪是性能出色且经济实惠的工具，可以适用于许多工作场景，尤其是当您知道需要检测的确切位置时的近距离检测。但是，对于远距离应用或需要快速扫描大面积区域时，红外热像仪通常是更好的选择。红外测温仪和红外热像仪到底该如何选择小伙伴们还是要以实际工作需要为基础当然红外热像仪的应用场景更多