หลักการและปัญหาของการใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพความร้อนในการวัดและหน้าจออุณหภูมิของร่างกายมนุษย์

เนื่องจาก COVID-19ทุกส่วนของโลกจึงตื่นตระหนกและวุ่นวาย ในการผลิตและชีวิตประจำวันมาตรฐานการทดสอบสุขภาพร่างกายของผู้คนคือ37.3 ℃ เป็นผลให้อุปกรณ์วัดอุณหภูมิอินฟราเรดต่างๆได้ค่อยๆแสดงให้เห็นถึงบทบาทของพวกเขาในการป้องกันการแพร่ระบาดและสถานะของพวกเขาได้กลายเป็นสิ่งสำคัญมากขึ้น อย่างไรก็ตามคำถามที่เกี่ยวข้องบางอย่างได้เกิดขึ้น: ทำไมอุณหภูมิของร่างกายมนุษย์ที่วัดโดยอุปกรณ์วัดอุณหภูมิอินฟราเรดที่แตกต่างกันจึงแตกต่างกัน? การวัดอุณหภูมิอินฟราเรดเป็นจริงและเชื่อถือได้หรือไม่? มันเป็นประโยชน์จริงๆสำหรับการป้องกันการแพร่ระบาด?

เพื่อรู้ความจริงของเรื่องนี้เราต้องเข้าใจหลักการวัดอุณหภูมิอินฟราเรดก่อน

Ⅰ. หลักการวัดอุณหภูมิอินฟราเรด

ตราบเท่าที่อุณหภูมิของวัตถุใดๆสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ (-273.15 °C) ก็จะปล่อยรังสีความร้อนไปด้านนอกและยังดูดซับรังสีความร้อนที่ปล่อยออกมาจากวัตถุอื่น อุณหภูมิของวัตถุแตกต่างกันพลังงานที่แผ่กระจายก็แตกต่างกันและความยาวคลื่นของคลื่นรังสีก็แตกต่างกันเช่นกันแต่ก็มีรังสีอินฟราเรดอยู่เสมอ สำหรับวัตถุที่มี °C ต่ำกว่า1000คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แรงที่สุดในรังสีความร้อนคือคลื่นอินฟราเรดดังนั้นการวัดรังสีอินฟราเรดของวัตถุจึงสามารถกำหนดอุณหภูมิพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ

กฎหมายของ Kirchhoff (กฎหมายของรังสีความร้อน) เชื่อว่าอัตราส่วนของพลังงานที่แผ่กระจายโดยวัตถุในสมดุลความร้อนต่อการดูดซับไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางกายภาพของวัตถุเองแต่มีความยาวคลื่นและอุณหภูมิเท่านั้น

ร่างกายสีดำ

หากมีวัตถุและอัตราส่วนของพลังงานที่สดใสต่อพลังงานที่ดูดซึมเป็นที่รู้จักกันแล้วใช้วัตถุนี้เป็นมาตรฐานในการตรวจจับความร้อนที่แผ่กระจายโดยวัตถุเป้าหมายที่อยู่ใกล้เคียง, และเราสามารถอนุมานอุณหภูมิพื้นผิวของมัน (กระบวนการและวิธีการหักเงินย้อนกลับมีดังนี้: จำนวนมาก) วัตถุมาตรฐานนี้เรียกว่าร่างกายสีดำแน่นอนหรือร่างกายสีดำสำหรับสั้น

ความหมายของร่างกายสีดำ: สามารถดูดซับพลังงานทั้งหมดของความยาวคลื่นใดๆที่แผ่กระจายไปยังพื้นผิวของมันที่อุณหภูมิใดๆ ซึ่งหมายความว่าอัตราส่วนของความร้อนที่สดใสต่อความร้อนที่ดูดซึมของร่างกายสีดำคือ1.

เนื่องจากลักษณะของร่างกายสีดำนี้ในการวัดอุณหภูมิจริงร่างกายสีดำสามารถใช้เป็นมาตรฐานในการวัดอุณหภูมิของวัตถุอื่น

การปรับเทียบของร่างกายสีดำสามารถดำเนินการในกระบวนการผลิตและยังสามารถปรับเทียบออนไลน์ในสภาพแวดล้อมในสถานที่ แต่นี่เป็นเพียงทฤษฎีเท่านั้น ในทางปฏิบัติมีหลายเหตุผลที่จะส่งผลต่อความถูกต้องของการวัดอุณหภูมิ

Ⅱ. ปัจจัยที่มีผลต่อความถูกต้องของการวัดอุณหภูมิร่างกายมนุษย์:

ผ่านการวิเคราะห์ข้างต้นหากคุณต้องการวัดอุณหภูมิร่างกายของบุคคลสามด้านต่อไปนี้จะส่งผลต่อความแม่นยำของการวัดอุณหภูมิ: ร่างกายมนุษย์เองกระบวนการถ่ายเทความร้อนและเครื่องตรวจจับอินฟราเรด

1.อุณหภูมิของร่างกายมนุษย์:

อุณหภูมิแวดล้อมจะส่งผลต่ออุณหภูมิร่างกายของร่างกายมนุษย์

สถานะการออกกำลังกายที่แตกต่างกันจะส่งผลต่ออุณหภูมิร่างกายของผู้คน อุณหภูมิของร่างกายมนุษย์แตกต่างกันไปในตอนเช้าและในตอนเย็น อุณหภูมิร่างกายมนุษย์ต่ำที่สุดในตอนเช้าถึงสูงสุดในช่วงบ่ายแล้วค่อยๆลดลง อุณหภูมิของผู้หญิงโดยทั่วไปสูงกว่าผู้ชายเล็กน้อย ส่วนต่างๆของร่างกายมนุษย์มีอุณหภูมิต่างกัน พื้นผิวของหน้าผากไม่มีสิ่งกีดขวางเส้นเลือดฝอยมีการกระจายหนาแน่นและการกระจายอุณหภูมิค่อนข้างสม่ำเสมอซึ่งเป็นจุดวัดอุณหภูมิที่ดี

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น emissivity ของร่างกายสีดำคือ1.ใช้ร่างกายสีดำเป็นมาตรฐานร่างกายมนุษย์ประมาณ0.98ซึ่งคล้ายกับร่างกายสีดำ (ร่างกายสีดำจริงยังยากที่จะเข้าถึง1) ดังนั้นในการวัดอุณหภูมิจริงบางอย่างคุณสามารถปฏิบัติต่อบุคคลได้โดยตรงในฐานะร่างกายสีดำ

2.กระบวนการถ่ายเทความร้อน

พลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาจากวัตถุนั้นเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิและความยาวคลื่นเท่านั้นและแถบอินฟราเรดจะเข้มข้นมากที่สุดของพลังงานที่สดใส ในการตรวจจับอุณหภูมิเราไม่จำเป็นต้องตรวจจับพลังงานของทั้งวงเฉพาะแถบอินฟราเรดเท่านั้น

รังสีอินฟราเรดของวัตถุมีส่วนเกี่ยวข้องกับการซึมผ่านและความยาวคลื่นของบรรยากาศ โชคดีที่พระเจ้าได้เปิดหน้าต่างหลายบาน (ชื่อทางวิทยาศาสตร์: หน้าต่างบรรยากาศอินฟราเรด) หน้าต่างบรรยากาศหลักได้แก่2.6μm 2μm 3μm ~ 6μm และ8μm ~ เทคโนโลยีการถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดใช้ "หน้าต่างบรรยากาศ" ของรังสีอินฟราเรด (เครื่องตรวจจับอินฟราเรดจำนวนมากเลือกเลนส์แก้วเจอร์เมเนียมเนื่องจากแก้วเจอร์เมเนียมมีประสิทธิภาพการส่งผ่านแสงที่ดีในแถบ2-16μm และคุณสมบัติทางเคมีมีเสถียรภาพ)

(การส่งผ่าน, คลื่นความยาว, โมเลกุลดูดซับ, สเปกตรัมการส่งผ่านบรรยากาศ)

แม้ว่าจะเป็นหน้าต่างแต่การส่งผ่านยังคงไม่ถึง1ดังนั้นรังสีความร้อนจะถูกลดทอนในระดับหนึ่งเนื่องจากระยะทาง เมื่อระยะทางอยู่ใกล้เราลดความซับซ้อนของปัญหาและไม่สนใจผลกระทบ เมื่อระยะทางยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอินฟราเรดที่แพร่กระจายในอากาศจะถูกดูดซึมโดยก๊าซเช่นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทำให้เกิดการลดทอนพลังงานและการชดเชยอุณหภูมิที่สอดคล้องกันจะต้องได้รับการพิจารณา

3.เครื่องตรวจจับอินฟราเรด

เครื่องตรวจจับมีสองประเภทที่ใช้กันทั่วไปในการแปลงรังสีความร้อนเป็นสัญญาณไฟฟ้า: เครื่องตรวจจับขึ้นอยู่กับ thermopile (thermocouple) เครื่องตรวจจับขึ้นอยู่กับหลักการของการวัดรังสีขนาดเล็ก

เครื่องตรวจจับแบบเทอร์โมไพล์ (เทอร์โมคัปเปิล): ปืนหน้าผากและแผงวัดอุณหภูมิใบหน้าส่วนใหญ่ใช้รูปแบบนี้ แบรนด์ผู้ผลิตทั่วไปได้แก่ Melexis, heimann, Amphenol, Oriental System และ Shanghai Sunshine Technologies