讀懂疫情背後的科技力量——無接觸式紅外體溫篩查

近日來疫情仍呈持續爆發的態勢，阻斷疫情進一步擴散刻不容緩，各種高科技手段不斷助力疫情防控。

新型冠狀病毒肺炎早期臨床表現為主要為發熱、乾咳、乏力，針對此次疫情，根據官方權威發布平臺發布的《新型肺炎防控知識手冊》，新型冠狀病毒肺炎早期臨床表現出現體溫≥37.3℃的人員應到當地指定醫療機構進行排查、診治。

因此，體溫檢測成為判別和預防病毒感染的重要手段。無論是公共場合還是家庭場景中，非接觸式測體溫設備大展拳腳，背後的紅外傳感器技術功不可沒。

紅外熱像儀早期主要應用於軍事領域，近年來隨著產品技術的不斷成熟，紅外熱像儀逐步開始在民用領域得以廣泛應用。

無接觸式紅外體溫篩查儀 傳感器發揮關鍵作用

什麼是紅外熱成像測溫？紅橙黃綠青藍紫是大家所熟知的大自然的可見光。在可見光之外，有一種人類看不見的「光線」，叫做「紅外線」。

只要高於絕對零度（-273℃）的物體，都會向外輻射紅外線，因此自然界中的萬物，無時無刻地都在向外輻射不可見的紅外線，人類當然也不例外。紅外線本身的物理特性就具有很強的熱效應，例如太陽的熱量主要通過紅外線傳到地球表面。

因此物體發射的紅外線，通過紅外探測器先進的光電轉換效應，再通過科學的算法、精確的程序處理，其中所包含的熱信息就能轉化成物體表面的溫度信息，這就是紅外測溫的基本原理，傳感器在其中發揮了至關重要的作用。

紅外熱成像測溫設備主要是利用可視化的圖片與視頻，來呈現人身體各部位溫度的差異，它對人體細胞新陳代謝所產生的熱輻射極其敏感，因而在設備上也可以用不同的顏色，對人身上異常熱源的分布、深度、強度等信息加以呈現，幫助檢測人員做初步的篩選檢測。

單純紅外IRT的檢測準確性受到環境溫度，溼度等因素的影響較大。而且人在攝入酒精，或者退燒藥物以後，體溫也會被影響，誤導檢測設備。如風吹、空調、人行經過等造成環境溫度擾動，實際工作中誤差將達到±1℃，甚至更高，無法達到界別37.3℃的防控初步篩選疑似患者的標準。

無感測溫作為初篩，主要目的是篩查出疑似的「漏網之魚」，但如果測溫溫差過大，或造成體溫數據查看管理困難，使用效果大打折扣。由於傳統單純紅外傳感型檢測的準確性較差，容易漏檢，利用可見光成像與紅外熱成像組合分析成為一種更加準確有效的檢測方案。

人在感染病毒發病以後，人體生物體徵信號會出現異常，比如：體溫升高，心跳加快，呼吸加快。因此綜合利用這些生物體徵信號進行分析可以大大提高檢測的準確性。採用可見光與紅外熱成像的混合方案，基於圖像處理與AI的技術，使得成本降低的同時，準確性也得到了進一步的提高。

通過檢測人在呼吸之間鼻孔區域的溫度變化，可以檢測出呼吸的頻率

可見光圖像用來檢測人的心跳信息，人在面部血液循環會隨心跳體現微小的顏色變化，通過這種顏色變化可以計算出人的心率。

即便是人放的屁，也能甄別

全國總動員的疫情防衛戰中，為何紅外體溫快速篩查儀能築起「第一道防線」呢？「無接觸式測溫」、「大規模人群實時體溫測量」、「自動抓取發熱人群」三大特點，是紅外體溫快速篩查儀在防控新型肺炎時，築起第一道防線的主要原因。

直觀、智能、非接觸、24小時不間斷工作，異常及時報警，一旦有人員被測出體溫超過告警溫度閾值，或有疑似發燒的症狀時，設備除了告警，還將把信息通過5G網絡實時回傳到相關部門。

紅外熱檢測系統（Infrared Thermography ：IRT）特別適合人流密集的場所。例如杭州麥樂克科技、武漢高德紅外、浙江大立科技、中國電科、等企業，在這次疫情爆發後，迅速行動，在火車站、機場、重點醫院等單位安裝了紅外體溫快速篩查儀，築起了疫情防控的第一道防線。

據數據顯示，我國紅外熱像儀市場的潛在需求要遠大於實際需求：雖然當前我國民用紅外熱像儀市場的年需求約為4億元，但從長期來看，中國紅外熱像儀市場的潛在需求可達500-600億元。未來5年，預計我國紅外熱像儀市場的年均增長率可達20%，今年因為疫情原因，市場可能出現翻倍增長。

熱成像結合5G技術與AI技術，可以快速完成大量人員的測溫及體溫監控，識別出溫度異常的個體，同時將視頻及響應數據，準確快速實時傳送至大屏或雲平臺，幫助政府和企業築起疫情防控第一道防線，避免測溫人員的頻繁、長時間工作，提升病區隔離管控水平。

紅外體溫計傳感器 前期篩查疑似發燒人員

上文我們知道，「發熱」是判斷感染武漢肺炎的關鍵指標，是初步判斷是否感染病毒的重要參考，紅外測溫儀設備起到非常重要的作用。

相對於其他類型的測溫方式，採用紅外測溫方式的優勢在於快速、直觀、非接觸檢測。在此類設備中，不論是紅外測溫儀，還是耳溫槍、額溫槍等紅外檢測設備，都離不開基礎的熱紅外傳感器元件。

紅外測溫敏感元器件

簡單來說，紅外傳感器接收到物體發出的能量後，通過其光學系統，可將紅外能量轉換成電信號，然後將其轉換為溫度值。

例如，耳溫槍是一種典型的非接觸式的紅外測溫儀，它是利用檢測鼓膜(相當於下視丘) 所發出的紅外線光譜（6~15μm）來測量體溫。根據玻耳茲曼定律，物體溫度越高，輻射能量越大。E=σεT（σ=常量，T物體絕對溫度，ε比輻射率，n=4）。只要測出物體所發射的輻射能量，就可以確定它的溫度。

耳溫槍工作示意圖

紅外測溫儀原理圖

紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。待測目標的紅外輻射信號，經過光學接收器傳輸給調製器濾除大面積的背景幹擾信號，然後經過紅外探測器將紅外輻射信號轉變成電信號，該信號經過放大器和信號處理電路，並按照儀器內置的算法和目標發射率校正後，最終可轉變為被測目標的溫度值。

總的來說，面對嚴峻的疫情防控形勢，傳感器的應用體現在方方面面，對於前期篩查而言，在人群中發現疑似發燒人員，進一步採用各類紅外傳感器檢測設備進行精確的體溫測量及後續檢查，顯得非常重要。

除此之外，傳感器在此次疫情中還有著更加廣泛的應用，例如差壓傳感器在救護車和隔離病房中的應用，傳感器在醫療器械中的應用等等。

紅外特徵敏感元器件除了用在測溫與成像方面，例如氣體檢測傳感設備也可以使用，在智能家居領域，麥樂克就打造了多款空氣環境檢測儀，如PM2.5、有機揮發物等都可以通過紅外特徵敏感元器件進行檢測，相比於化學檢測方法，紅外物理檢測擁有長壽命、免標定等多種優勢。