疫情笼罩,大家的生活与往常有了很大的改变,其中一道“风景线”令人印象深刻:无论是进超市,还是去单位,把门的那位总会拿出一把红外测温枪,对准你的额头或手腕来上一发。人马君之前对红外测温的原理有所耳闻,现在看到此物竟大行于世,必须要给大家分享一下!

测温枪用的是什么原理(每天都被它瞄准)(1)

红外测温枪

故事要从1800年说起……人马君特别不愿意写这句话,因为这意味着一大批读者不想再看下去了……,当时的英国物理学家、天文学家郝歇尔,试图找出一种在用望远镜观察太阳时,眼睛不被灼伤的方法,于是他做了一个非常时髦的试验,用棱镜将通过小孔的阳光分成了彩色的光带,然后用温度计测量各种色光投射区域的温度。

测温枪用的是什么原理(每天都被它瞄准)(2)

天才的他在红光和紫光的外侧也各放了一支温度计,于是发现了令人惊讶的结果:放在红光区域之外的温度计获得了最高的温度。赫歇尔断定,在红光之外,还存在一种看不见的“热射线”,这就是现在为我们熟知的“红外线”。

随着物理学的发展,人们很快发现了红外线的本质。自然界中的物体的温度高于绝对零度(-273.15℃)时,就会向外辐射电磁波,物体温度不同,辐射的波长组成不同,辐射能量的大小也不同。当温度比较低时,辐射的主要就是红外线,波长在0.78~1000μm之间,温度再高,那就要发出可见光了(波长在0.39~0.78μm),比如说火焰,烧红的铁水等等。

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说到这儿,人马君不由得想起当年曾经流行一时的“远红外治疗仪”,要是从科学的角度看,人体本身就是一台“远红外治疗仪”,要是再点上一支烟,还附赠可见光功能哟!(吸烟有害健康,切记!)

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由此可见,辐射的波长和物体的温度存在着关系,于是就有了大名鼎鼎的黑体辐射定律。关于黑体辐射是如何导致量子力学产生的,这里就不展开啦,不然又是一篇长长的裹脚布。总之我们知道辐射的波长和物体温度有关系就行了,也就是下图中红外波长分布与温度的曲线。

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有了这个关系,聪明人一定会想到利用它来测量温度,实践证明,聪明人实在太多了,早在1828年就有人发明了第一个辐射温度计,1931年,商用全辐射测温仪问世,我们的主角:红外测温枪实在不算是一个新东西了。它的好处实在是太多:非接触式测量,又快又安全,灵敏度高,准确度高,使用寿命长,它的基本结构如下图所示。

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由此可以看出,红外测温枪测出的温度,与被测物体、环境和探测器都有关系。首先,被测物体:人体发出的红外线实际上分为好几个部分:发射能量、透射能量和反射能量。发射能量就是人体表面发射的红外线(注意是表面!),透射能量是从内部透射出的红外线(几乎没有),反射能量是其它物体发出的红外线被人体反射出来。然后,人体发出的红外线还要经过环境才能进入探头,红外线会衰减,空气中的水滴、灰尘也会造成影响。

测温枪用的是什么原理(每天都被它瞄准)(8)

这也就决定了红外测温枪的两个主要局限:

只能测量表面温度:人体内部的红外线基本上是传不出来的,测温枪只能感知皮肤表面的温度,这与人的体温实际上有所差别,一般会低上一点儿。这倒也好解决,显示的时候直接加上差值不就完了?但实际情况是皮肤表面的温度并不是恒定的,会受到衣服、水、大风等等因素的影响,所以还是不能完全代表真实体温;

易受环境影响:一方面,环境温度直接影响了人体反射的红外线,另一方向,环境中的灰尘等又会影响红外线的传播。这也有解决办法,一般来说红外测量装置应该针对环境温度进行校准(商场门口的有没有校准过就不好说了),而如果探头距离体表足够近,也能部分消除空气的影响,这也是为什么在测量时要几乎贴上你的原因之一。

虽然有局限,但红外测温枪的优势还是显而易见的,尤其在人流量巨大的公共场所,怎么可能让每人胳吱窝里都夹上一只水银温度计,在门口等5分钟呢?此时,不求甚解的测温枪就有了用武之地,它的作用不容抹杀!当然,您如果需要精密测量,也有非常准确的红外测温仪,不过那价格和使用条件就非大众所能接受了。

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