测温枪到底是怎样测出你的温度的?

作者: 你的外星小姨

来源: 地球人研究报告

发布日期: 2020-02-21 13:41:33

本文详细解释了红外测温枪的工作原理,包括其如何通过接收红外辐射来测量温度,以及其设计的三种主要方法:单色测温法、双色测温法和全辐射测温法。同时,文章也讨论了影响测温枪测量准确性的因素,如客观物理因素、污染因素和机器精度,并强调了红外测温枪在防疫工作中的重要性和实用性。

当下这些天,大街上最威风的就是公共场所的安保人员和各小区的工作人员了。不管你平时多大派头,也不管你哪个星球来的,遇见他们咱都得乖乖过去,要么举起手来、要么头伸过去,挨上一枪。测温枪,学名是“红外线测温仪”或者“红外线辐射测温仪”。很多人一听到“红外”“辐射”这类的词就一哆嗦。测温枪这玩意虽然名头上冠着“辐射”和“红外”,但不会对你的身体施加任何哪怕一丁点的影响。因为它是个接收器,不是发射器。

红外测温仪的原理是:被动吸收目标的红外辐射能量,从而获得物体温度数值。意思就是,你的身体无时无刻在向外扩散辐射能量,而测温枪的作用,是接收你身体某区域的辐射能量。红外测温枪能接收到的,只是各种波段的电磁波,绝不是直接的温度传导。而其中最关键的,从“电磁波信息”到“温度信息”的这一转换过程,就要提到今天要说的真正的重点了——黑体辐射定律。

自然界中一切高于绝对零度(-273.15℃)的物体都在不停向外辐射能量,物体的向外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的联系,物体的温度越高,所发出的红外辐射能力越强。红外测温仪就是根据这一特性设计出来的。在这个理论基础下,根据工程应用所需的测量精度不同,红外测温仪有三种主要的设计方向。

其一,单色测温法:利用单一波长下的单色辐射强度比值来判断温度;其二,双色测温法:测量被测物体在两个波长下的辐射强度比值的强度变化来判断,这种方法比前者受外界影响更小,误差也更小;其三,全辐射测温法:通过测量辐射物体的全波长的热辐射总强度,来确定物体的辐射温度的。现在小区门口给你测体温的红外线测温枪,基本都是这一思路设计的。

所以思路缕清后,我们只需把一个这样的卡比放在测温枪中,测量出它吸收辐射后释放的热辐射量,就能换算出被测物对应的温度了。这个能将接收到的“红外电磁波辐射”转换为“热辐射”(黑体辐射过程),进而把“热辐射”转化为电信号(热电转化过程)的东西就是:热释电红外传感器(简称:PIR)。影响测量结果的原因是多方面的。

其一,客观物理因素:由于“黑体辐射定律”是在工作物质是理论黑体的情况下演算的,而生活中物质因为材质关系都是属于不同“纯度”的黑体,这个纯度用“发射率”来表示。理论黑体的发射率是1,平时我们测温枪用的大多数都是0.95的发射率,这适用于生活中大多数的情况。所以你可以观察一下,你能见到的测温枪显示屏基本上都会写着“0.95”的字样。

其二,污染因素:由于信息是通过电磁辐射(光)传导的,这不可避免的会受到烟尘和水蒸气等外界因素的影响;另外,机器入射口处的透镜污染也是干扰项的一环。其三,机器精度:因为成本原因,我们平时所用的测温枪大多没有用更精确的双色测温法技术,内部元件的精细度也参差不齐;再有就是使用时的距离误差导致的数值波动了。但是,这些有限的缺点还是很难成为我们拒绝测温枪的理由。

现在我们正在使用的红外测温枪,比传统的热传导测温方式还是优秀太多了——响应时间短、测温效率高,不用接触被测物体依然可以有着相对可靠的准确度,同时制作成本低廉,操作起来也足够方便。所以反过来想想,有这么多客观因素的影响,红外测温枪依然能保证测量温度维持在相对精确的范围内,这本身就是一种很厉害的事。它没有那么完美,但依然是一种有限范围内,可以选择到的好产品。

至少在今天来看,我已经很难想像,这次防疫战中如果没有类似的科技产品的存在,仅仅是测体温这项一项,就会给防控工作带来多大的困难了。而对小编来说,这次能借此机会说明白测温枪的原理,能传递出多少知识倒是其次,最在意的,还是能有幸和大家再次从世界的一个角度,见证科学的力量吧。

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