手持式紅外測溫儀是如何測體溫的?與電視遙控器紅外有什麼關係

2020-12-05 科技晴

近年來一些流感流行,而這些流感特徵很多就是出現發熱症狀。醫院的發熱門診進行體溫測量可以很好的做出流感篩查,而體溫檢查就需要用到大量溫度計。

例如現今的疫情期間用的最多的就不單單是消毒液、酒精、口罩,紅外線測溫儀(體溫槍)應用也是非常的多。相比於傳統的水銀溫度計,它用起來非常的方便,幾秒鐘就可以得出被測量者是否有發燒。在火車站、各個高速、小區卡口,它起著非常大的作用。

手持式紅外測溫儀

那麼這個紅外線測溫儀是如何實現快速檢測溫度的?它是否會有人們擔心的輻射問題?帶著這樣的疑問,下面就給大家系統全面的分析。

紅外線測溫的發展

兩百多年前,英國物理學家F. W. 赫胥爾在熱的觀點研究各種色光時,首次發現了紅外線,自此打開了人類利用紅外線的大門。

而在第二次世界大戰後,美國對於紅外線的應用研究非常入迷,想要把它應用到軍事領域,提升自己的軍事實力以及戰場上的優勢。他們研究了紅外尋視系統,這個紅外尋視系統是利用光學機械系統對被測目標的紅外輻射掃描。這些掃描經過一系列儀器和信號的轉換,就可以顯示出目標的溫度圖像。這算的上是簡單意義上的紅外線測溫儀,只不過不能顯示出準確的溫度。

熱成像儀器

晚於美國幾年,瑞典也研究出了可以測溫的熱像儀,受制於當時的技術和器件成本的原因,這項技術只被用於了軍事領域,無緣於民用。而到了90年代的中期,美國對這項研究有了極大的突破。

美國首先研製成功由軍用技術(FPA)轉民用並商品化的新一紅外熱像儀(CCD)屬焦平面陣列式結構的一種凝成像裝置,這項技術更加先進,只需要對準待測圖像,就能得出一系列數據。不僅僅如此,它把測溫儀的體積做了很大優化,變得更加便攜。

事實上上面僅是對主要的進展做了概述,在這其中也有很多的進步,沒有一一的羅列出來。經過這麼多年的技術突破,現在的測溫儀做的特別小巧,測量精度更加的高,耗費時間更加的短。

紅外線測溫儀測量原理

了解原理前,先來了解其中一個理論。在自然界中,任何高於絕對零度(-273℃)的物體就存在分子和原子無規則的運動,物體都在不斷地向外釋放紅外輻射能量。輻射能量的大小及其波長與物體表面的溫度有著密切的關係,例如人體的正常溫度在36~37℃之間,放射的紅外波長為9~13чm。

紅外線測溫儀主要由顯示輸出電路、光學系統、光電探測器、信號放大處理放大器等部分組成,測量時對準被測物體即可實現測溫。上面我們提到人體可以時刻不斷地向外輻射紅外能量,而紅外線測溫儀的光學系統可以採集這些輻射能量。

光學系統將採集到的能量聚焦送到光電探測器上轉變為一系列的電信號,這些電信號經過信號處理電路內設置的算法處理,再經過顯示輸出電路,就可以在測溫儀的LCD屏幕上顯示出被測者的體溫。

大概結構

這裡需要說明的是,它利用的是人體自身發出的紅外線,而不是體溫槍自身發出的,因此它是對人體沒有傷害的。而那個發出的紅光,僅僅是作為瞄準用的。

這一點我們也可以這樣的去理解,我們把人的眼睛比作一個測溫儀的探測頭,大腦比作測溫儀內部信號處理電路、嘴巴比作測溫儀LCD顯示屏。

測量過程

桌子上放了幾個不同大小的蘋果,這些蘋果大小代表不同的溫度。人眼可以看到蘋果,將看到的東西傳到大腦進行處理,大腦中本身就有對大小判斷的能力(也就是測溫儀內部電路本身具有的功能)進而可以得出幾個蘋果誰大誰小,也就是溫度的高低。

測溫儀使用注意事項

1、只能去用來測量表面的溫度,而不能用於測量內部的溫度。

2、使用應特別注意環境的溫度,較低溫和高溫情況下會影響它的精度。

3、測量時應對應於熱點,也就是對應於人體的腦部,這樣才可以更準確的得到溫度值。

4、不可用於光亮的或拋光的金屬表面的測溫,例如不鏽鋼、鋁等金融表面。

5、當環境溫度變化過大,應讓測溫儀處於半小時的熱平衡,才能進行下一次測量。

紅外線的其它應用

遙控器

家家戶戶都有電視機,相較於最初的黑白電視機。現在的電視機不僅僅在畫質上有了翻天覆地變化,操控方式也到了極大的變化。以前的電視是沒有遙控器這一說,都是需要用手動按鈕來進行調臺、加減音量。而自從紅外線應用於遙控器,只需要手拿遙控器就可以對電視進行加減音量、調換臺等操作。

遙控器發出紅外線

這裡需要說明,測溫儀利用的是採集人體的輻射紅外,而遙控器是自身發射紅外線,它們是不同的。

防盜裝置

利用紅外線發射器和接收器構成一道防線,當有東西走到這道防線時,接收機會發出報警。如果配套的有聯網裝置,可以主動與警察報警。這在很大程度上保障了店鋪的利益,減少盜竊案件的發生。

感應門

一些公司、酒店的大門都是採用感應門設計,當有人走到門口自動開門,人進去以後又可以自動關門。它的識別靠的就是紅外線,當識別到人體後。會給內部電機一個驅動信號,電機帶動機械結構讓大門開啟和關閉。

夜視儀

漆黑的夜晚,人的眼睛是看不到任何東西。而我們白天能看到東西,是看到的物體反射或者自身發出的光。任何物體只要有溫度,就可以發射紅外輻射能量,而夜視儀利用的就是紅外感應器,可以讓人在夜裡看到東西。

筆者結語

科學技術的發展就是服務於人類,提升人類的生活品質。而利用紅外線的測溫儀出現,對人類發展有著重大意義,它避免了利用傳統水銀溫度計帶來的潛在危險,並且在面對流感方面有重大作用。

可以想像一下,如果現在的流感期間還是用傳統的水銀溫度計,那將會非常的浪費時間。例如一個高速的卡口,利用水銀溫度計進行測量體溫,那將會導致體溫計數量嚴重不夠用,也會造成大量的擁擠、堵車,反而對於疫情不利。

而紅外線在工業上的應用,更是提升了工業生產的品質,更加有利於生產穩步進行。所以說,紅外線的發現是人類追求高品質生活的一個重要事件,它的大幅應用真正地讓人們生活品質得到提高,面對病毒流感處理更加快速。

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