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也谈红外测温

已有 1345 次阅读 2020-2-21 19:27 |个人分类:半导体|系统分类:科研笔记| 也谈红外测温

也谈红外测温

张永刚

这事近期都常碰上吧?进小区保安拿枪朝额头一指说,进吧;也碰到枪指过后面露疑色说,撸袖子,再点一下OK,进吧;此乃红外测体温矣,也就是光学测温。其实光学测温古已有之。战国时《考工记》中就有“青白之气竭,青气次之,然后可铸也”之说;《墨经》中也有“火热,说在炖”之语,只不过那时是看可见光不是看红外,眼睛瞄一下而已,靠经验。两千年后有了红外和黑体辐射理论,再往后就有了高温计,然后是红外测温仪。记得几十年前用过一种高温计,是个像望远镜似的东西,用它看炉膛或电炉丝,视场里同时可看到一根仪器自带的灯丝。这灯丝的电流可调,所以灯丝可发红或发白一点,只要看炉膛时调电流使灯丝看不见,再看电流的刻度就是温度了,当然这个刻度是校准过的。是不是很简单?但温度低了就没法测,至少得发红才行。

黑体辐射公式是准确的,里面的常数也足够精确,直接用这个公式来测温应该不成问题了吧?其实不然。要准确测量辐射强度其实很难,主要是影响因素太多。实际中能用简单的办法把那个峰值波长定出来且有足够的精度吗?要测温咋办?其实问题没有那么复杂,工程师们各有招术。比方说,绝对值测不准就测个相对值行吗?相对值得有个参考点没有咋办?自己做一个嘛。黑体辐射公式说室温或体温对应的峰值波长大约在10微米,那就找俩能探10微米波段的探测器A和B(最好是做在一起孪生一样的),让A看脑门B不看,测一下A比B输出高了多少,这个高出的差别就对应高出的温度嘛,而且原理上这个差别是可以用黑体辐射公式精确计算的,其实不算也行只要两头校准一下即可。那个枪在手本身温度也波动,参考点漂来漂去咋办?补偿呗。测内部B上或PCB上的温度是方便的,有现成的元件或IC,用它计算校正一下就是,这些电路上都可以自动完成。其实测温还和发射率有关,估计卖到非洲去的得专门再校正一下。测体温范围很小十度就够,倒是环境温度变化不止十度,几十度都有可能,补偿上得下点功夫。

红外技术现在已发展得很成熟了,温度分辨率50 mK已不是问题,不考虑成本的话30 mK、20 mK甚至更低都行,还能成像,但说到测体温要看场景,医生靠它诊断基本上是不行的。水银体温表大家都用过,最小刻度是0.1,最好是坐定了口腔里测3分钟以上,这是金标准,护士报体温是发烧38度2,工程师自己测报出来是 38.25,医生靠这个诊断。用红外非接触测皮肤温度来判断体温,冰天雪地里凉透了和空调房里热烘烘额头温度能一样吗?差个三五度甚至七八度也正常吧?撸袖子恐怕也不灵,只能做个相对比较,看这人是否比那人高一些。小毛头测耳朵那个可能靠谱点,其实要用红外测准点只要在室内稳定下来脱口罩张嘴点一下即可,但现在没人干。体温这事还因人而异,天生高些低些都有,37度只是个统计平均值,差个半度也正常。话说回来,非接触红外测温在某些场合做筛查还是可以的,比方说用红外成像仪看出机场或火车站的人。这些人前后环境都差不多,又都在室内稳定了一段时间。成像仪一眼看过去温度高的当然是N个额头,现在图像处理都很先进了,照相自动对焦到人、脸乃至眼睛都行,再加上简单的AI,根据N个脑门算个平均值作为阈值,把比阈值高半度 一度的特务抓出来就行,这时再用枪也靠谱些。这个阈值还可以不断滚动连校准也省了,毕竟N个发烧的聚在一起可能很小。突然想到,现在人人拿着手机,那个一直开着挺热,比体温高吧?要是把拿的手机都报了警放过了特务咋办?还是要靠人工看一下吧?




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1 朱晓刚

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