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紅外測溫槍如此簡易快速,真的靠譜嗎?

電子設(shè)計(jì) ? 來源:電子設(shè)計(jì) ? 作者:電子設(shè)計(jì) ? 2020-10-30 00:51 ? 次閱讀
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大家對紅外測溫槍應(yīng)該不陌生了,它的好處其實(shí)也很明了,非接觸式測溫不會傳染病毒,快速,便于大規(guī)模應(yīng)用,但是這種簡易快速方法測出來的體溫靠譜嗎?還是要從它的原理開始講起。

為什么是“紅外”?

我們剛說的測溫槍,基本上是采用紅外測溫法。為什么會是“紅外”呢?

英國物理學(xué)家 F。 W。 赫胥爾在 1800 年作各色光研究時(shí)發(fā)現(xiàn)了紅外線,當(dāng)時(shí)稱作“不可見之光”,赫胥爾用三棱鏡將太陽光分解,并在各色光位置上放上溫度計(jì),結(jié)果發(fā)現(xiàn)位于紅外線位置的溫度計(jì)升溫最快,紅外線熱作用強(qiáng)。之后人們花了一百多年的時(shí)間認(rèn)識紅外輻射的電磁本質(zhì),了解探索熱輻射的基本規(guī)律,隨著光學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)等不斷發(fā)展,紅外技術(shù)也日趨完善,其中紅外測溫技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,其原理是利用物體表面的紅外輻射來求得被測溫度的。

任何物體只要它的溫度高于絕對零度(-273 度),就有熱能轉(zhuǎn)變的熱輻射向外部發(fā)射,物體溫度不同,其輻射出的能量不同,且輻射波的波長也不同,但總是包含著紅外輻射在內(nèi),當(dāng)物體的溫度在千攝氏度以下時(shí),其熱輻射中最強(qiáng)的電磁波是紅外波。


依據(jù)此原理,紅外測溫槍基本的測溫過程是這樣的:由人體發(fā)射出的能量經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)匯聚到紅外探測器上,探測器將入射的輻射轉(zhuǎn)換成為電壓信號,電壓信號送入接收系統(tǒng)后,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理及曲線自動(dòng)擬合,最后準(zhǔn)確推算出被測人體溫度,以數(shù)字方式顯示輸出。


那測到紅外輻射能量是怎么計(jì)算出物體溫度,它們之間一個(gè)什么樣的關(guān)系呢?

19 世紀(jì)科學(xué)家斯特藩和玻耳茲曼通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算得出了黑體輻射定律:MB(T) = σT4 (σ為常數(shù)),這個(gè)定律告訴我們,單位時(shí)間從黑體單位面積上輻射出的總輻射能和其本身的熱力學(xué)溫度的 4 次方成正比。

當(dāng)然實(shí)際物體(非黑體) 的輻射定律一般比較復(fù)雜,需借助于黑體的輻射定律來研究,主要是受物體的發(fā)射率影響,不同物體的發(fā)射率不同,可通過查表或?qū)嶒?yàn)得到,紅外測溫槍可以因物體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、厚度等等所導(dǎo)致的紅外幅射力誤差作出校正,比較準(zhǔn)確地測出該物體的表面溫度。

“紅外測溫槍”靠譜嗎?

影響測量結(jié)果的原因是多方面的。

其一,客觀物理因素:

由于“黑體輻射定律”是在工作物質(zhì)是理論黑體的情況下演算的,而生活中物質(zhì)因?yàn)椴馁|(zhì)關(guān)系都是屬于不同“純度”的黑體,這個(gè)純度用“發(fā)射率”來表示。

理論黑體的發(fā)射率是 1,平時(shí)我們測溫槍用的大多數(shù)都是 0.95 的發(fā)射率,這適用于生活中大多數(shù)的情況。所以你可以觀察一下,你能見到的測溫槍顯示屏基本上都會寫著“0.95”的字樣。

但這個(gè) 0.95 畢竟是根據(jù)被測物的材質(zhì)而定的浮動(dòng)值,這是測溫槍很難絕對準(zhǔn)確的原因之一。

其二,污染因素:

由于信息是通過電磁輻射(光)傳導(dǎo)的,這不可避免的會受到煙塵和水蒸氣等外界因素的影響;另外,機(jī)器入射口處的透鏡污染也是干擾項(xiàng)的一環(huán)。

其三,機(jī)器精度:

因?yàn)槌杀驹?,我們平時(shí)所用的測溫槍大多沒有用更精確的雙色測溫法技術(shù),內(nèi)部元件的精細(xì)度也參差不齊;再有就是使用時(shí)的距離誤差導(dǎo)致的數(shù)值波動(dòng)了。

但是,這些有限的缺點(diǎn)還是很難成為我們拒絕測溫槍的理由。

現(xiàn)在我們正在使用的紅外測溫槍,比傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)測溫方式還是優(yōu)秀太多了——響應(yīng)時(shí)間短、測溫效率高,不用接觸被測物體依然可以有著相對可靠的準(zhǔn)確度,同時(shí)制作成本低廉,操作起來也足夠方便。

所以反過來想想,有這么多客觀因素的影響,紅外測溫槍依然能保證測量溫度維持在相對精確的范圍內(nèi),這本身就是一種很厲害的事。它沒有那么完美,但依然是一種有限范圍內(nèi),可以選擇到的好產(chǎn)品。

“紅外測溫槍”的使用注意事項(xiàng)

1、必須準(zhǔn)確確定被測物體的發(fā)射率;

2、避免周圍環(huán)境高溫物體的影響;

3、對于透明材料,環(huán)境溫度應(yīng)低于被測物體溫度;

4、測溫儀要垂直對準(zhǔn)被測物體表面,在任何情況下,角度都不能超過 30℃;

5、能應(yīng)用于光亮的或拋光的金屬表面的測溫,不能透過玻璃進(jìn)行測溫;

6、正確選擇跟離系數(shù),目標(biāo)直徑必須充滿視場;

7、如果紅外測溫儀突然處于環(huán)境溫度差為 20℃或更高的情況下,測量數(shù)據(jù)將不準(zhǔn)確,溫度平衡后再取其測量的溫度值。

審核編輯 黃昊宇

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