测量体温
新型冠狀病毒感染的肺炎疫情使得今年農(nóng)歷新年相對比較冷清，在中央主樓值班的門衛(wèi)師傅卻不清閑。來往的人員不僅需要登記，還有一項重要的過程，就是使用手持紅外測溫儀測量體溫。
人的體溫會因為很多狀況（病癥）而發(fā)生變化，測量體溫可以來發(fā)現(xiàn)和記錄異常情況。
正常體溫是大多數(shù)人在正常情況下的平均體溫，大約在37°C（98.6°F）。每個人體溫會在此正常值上下浮動1°F(0.6°C)。
正常體溫的變化與你的活動量和一天的時間有關(guān)系，也和體內(nèi)荷爾蒙激素的分泌有關(guān)系。比如當女人排卵或者來例假時體溫會有更大的升高和降低。
人體內(nèi)的溫度也各不相同。直腸或者耳朵鼓膜溫度要比口腔溫度高0.3~0.6°C，而腋窩處溫度要低0.3~0.6°C。
使用普通的水銀體溫計一般需要在口腔、腋窩保持3~5分鐘。通過紅外方法測量體溫相對比較快捷，測量前額、耳朵鼓膜溫度則只需幾秒鐘時間。
使用紅外測溫傳感器測量溫度似乎很簡單。對準、按動按鈕、讀出溫度數(shù)值。然而，如果不掌握測量原理和方法，測出的溫度結(jié)果則會出現(xiàn)很大偏差。
測量溫度方法可以分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式的傳感器包括熱電偶、熱敏電阻、RTDs和半導(dǎo)體溫度傳感器等。這類傳感器輸出的信號實際上是反映了它們自身溫度的變化，需要將它們與被測溫物體充分接觸，使得它們溫度達到一致。
在有些情況下，使用接觸式溫度傳感器會遇到麻煩，比如：被測物體或者媒介在遠處，或者危險環(huán)境，不容易接觸到；被測物體在運動過程中；被測物體很小，溫度會受到傳感器的影響。使用非接觸式測溫方法可以解決這些問題。
紅外溫度計屬于非接觸式測溫，它是利用物體熱輻射與物體溫度之間的關(guān)系來工作的。
熱量通常由熱傳導(dǎo)、對流、熱輻射三種方式來進行傳遞。熱輻射本質(zhì)上是一定波長的電磁波，波長范圍在0.7~1000微米。實際使用紅外溫度計測量熱輻射波長范圍在0.7~14微米，大多數(shù)物體在這個范圍內(nèi)輻射最強。
物體吸收能量（包括熱能）會引起溫度上升，從而也會輻射熱能。在熱平衡時，吸收的熱能(Wa)等于發(fā)送的熱能(We)。物體溫度會通過兩種形式反映在輻射熱能上。
一種方式就是熱能總量與物體絕對溫度呈現(xiàn)四次方的關(guān)系：
We：熱輻射能力；E：物體輻射系數(shù); σ：Stefan-Boltzmann常數(shù)。T:物體絕對溫度；A：發(fā)射面積。
通常情況下，被測物體的E,A,σ都是常量，所以可以通過測量We反過來求得物體溫度。這種方法需要事先通過標定確定E、A等參數(shù)。
第二種影響方式是物體輻射能量密度與紅外波長關(guān)系會受到溫度影響。溫度越高，輻射能量曲線峰值就越短。下圖顯示了黑體相對輻射能量在兩種溫度下的頻率曲線。
紅外測溫儀測量兩個不同波段輻射能量，通過計算獲得物體的溫度。這種方法簡便，但會受到物體表面輻射系數(shù)影響。
紅外測溫儀可以基于上述兩種原理來測量物體的溫度。通常包括有光學(xué)透鏡、紅外檢測器，信號放大和調(diào)理、ADC、結(jié)果顯示和操作界面等部分。其中紅外線傳感器是傳感器的核心。它分為兩大類：一類是溫度檢測；一類是光電檢測。
吸收紅外線引起傳感器的溫度變化，進而影響檢測器的電學(xué)性能。比如熱電堆改變極化電壓；熱電偶產(chǎn)生熱電壓；熱輻射傳感器改變電阻等。
基于光電檢測的傳感器響應(yīng)速度很快。使用硅半導(dǎo)體制作紅外光傳感器，受到紅外線照射后會產(chǎn)生自由電子，進而改變導(dǎo)電性能。
測量環(huán)境中的空氣、水蒸氣以及其它遮擋物也會改變物體輻射曲線。通常在紅外溫度計中的光學(xué)部分增加不同的濾波片，只選擇特定頻率紅外線進行檢測，可以減少這類影響。
在紅外溫度計中，視野范圍（Field of View）是一個很重要的概念。溫度計顯示的數(shù)值反映了在視野范圍內(nèi)的平均溫度。
紅外溫度計一般會給出視測量距離與視野半徑之間測比值。這個比值越大，在同樣的測溫距離下，測溫視野越小，反映測溫位置也精確。
在測量物體溫度時，需要根據(jù)距離以及估計出相應(yīng)的視野范圍，保證物體的被測區(qū)域大于視野范圍。否則就會受到周圍環(huán)境溫度的影響導(dǎo)致測量數(shù)值不準確。
手邊有一款A(yù)R802B紅外測溫儀，它標注的測量距離與視野大小比D:S=12。在測量距離12厘米的距離，視野的尺寸也就是1厘米左右。
同樣有一塊半導(dǎo)體制冷片，它的邊長為4厘米。施加12V電壓之后，表面可以產(chǎn)生-10攝氏度?。它可以當做室溫環(huán)境中的一個溫度校驗塊，測試一下紅外測溫儀中的測量范圍。
使用AR802B在不同的距離對準制冷片進行掃描，可以間接測量得它的測溫視野范圍。
下圖顯示了在距離從1厘米到41厘米四種距離下，AR802B對準制冷塊方向，水平移動。在不同的橫向偏移量情況下，紅外測溫儀的讀數(shù)顯示的曲線。
在1厘米到20厘米測量范圍內(nèi)，在制冷塊邊緣處，讀數(shù)從室溫降低低于0 攝氏度，水平位移距離大約是1厘米。這反映了手持測溫儀在這個距離內(nèi)，它的視野尺寸保持恒定，大約是1厘米見方。
由于受到周圍環(huán)境的影響，在不同的距離所測量得到的最低溫度有差異。隨著距離的增加，最低溫度增大。
當測量距離在41厘米時，AR802B的視野就達到了4厘米左右。此時所讀出的制冷片低溫溫度誤差就增加很多。
下圖反映測量溫度低于不同溫度，測溫儀水平移動的距離，反映了被測制冷塊的寬度。
由于紅外測溫儀是根據(jù)物體輻射來測溫，是反映了物體表面的溫度，對于物體內(nèi)部的溫度則無法測量。
即使物體是透明的，內(nèi)部溫度和外部輻射溫度還是有很大區(qū)別。使用AR802B測量熱水壺在加熱之后溫度的變化。同時使用熱電偶伸到熱水壺內(nèi)部，直接測量水溫。對比一下測量得到的溫度結(jié)果。
下圖顯示了加熱過程，兩種測量方法所得到的溫度變化。
通過紅外測溫儀中讀取的溫度要比熱電偶直接測量結(jié)果小五攝氏度左右。
如果是降溫，則紅外測溫儀中所得到的數(shù)值比內(nèi)部要低。
將上面的開水泡方便面，AR802B測量面碗內(nèi)的溫度要比實際熱電偶測量內(nèi)部的溫度低30~40°。
使用手持測溫儀測量體溫時，距離身體需要在20厘米之內(nèi)。如果需要得到身體的真實溫度，最好是靠近耳朵，測量耳蝸內(nèi)的溫度。當然，測量前需要將耳朵掏干凈了。
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