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“测温枪”到底是怎样测出你的温度的?

时间:2020-03-14

如今,街上最令人敬畏的人是公共场所的保安人员和各个社区的工作人员。不管你平时有多张扬,也不管你来自哪个星球,我们都必须乖乖地从他们身边经过,要么举起手,要么把头伸过去挨枪子儿。

tempometry site 1

tempometry site 2,图片为温度测量枪

自水印

虽然人们在最近几天已经被测试了很多次,但这对于他们前世的许多朋友来说还是比较少见的。因为对它的陌生,然后衍生出一个个萦绕在脑中的问题。

测温枪是如何通过“射中”你的头部来知道温度的?

准确与否?

亲戚们最担心的是,如果你被这个东西打击太大,会不会影响你的健康?

这些问题可以通过理解测温枪的原理来解决。虽然原则很复杂,但不要担心。读了我姑姑的解释后,我二叔能清楚地理解它。

如果你被测温枪打得太多,对你的健康有害吗

如果你被测温枪打得太多,对你的健康有害吗?这是一个经典问题。

测温枪,学名是“红外线温度计”或“红外线辐射温度计”。许多人听到“红外线”和“辐射”这样的词时会发抖,直接吓尿。

说到这里,推广总是包含“红外线”和“辐射”的设备科学总是一个难题。你应该知道,在“亲戚”中,没有人相信你所说的“所有的物体都放射出来”;没人会和你谈论剂量。他们只知道只要有“辐射”,他们就应该“宁愿相信”。

不幸的是,尽管测温枪的名称是“辐射”和“红外线”,但它对你的身体却没有任何影响。

因为它是接收器,而不是发射器。

一般来说,红外测温仪的原理是被动吸收目标的红外辐射能量,从而获得目标的温度值。

意味着你的身体一直在辐射辐射能,而测温枪的作用是接收来自你身体某个部位的辐射能。如果在这个过程中有任何伤害,那么应该担心被辐射的是测温枪。也许有一天如果检测到一个1000℃的前额,它会抑制自己。

所以虽然这东西看起来像一把枪,但它只是被动挨打。

嗯,为了理解这个问题,也许我的一些朋友只想回答。这是否意味着测温枪的工作过程就像温度计一样,直接感受到你从远处发出的“温度信号”?事实上,也不完全正确。

所有红外测温枪能接收的是各种波段的电磁波,而不是直接的温度传导。其中,最关键的是从“电磁波信息”到“温度信息”的转换过程。今天要说的真正重点是黑体辐射定律。

黑体辐射定律

当你试图在中国的媒体平台上搜索任何科技产品的原理时,除了找到一些假装成流行科学的拷贝和粘贴,你还会发现一些教科书式的天书,读理论和粘贴公式。

阿姨喜欢把这种不负责任的科普称为“懒惰的科普”。具体来说,这一次的“测温枪原理”是只可能引用基于黑体辐射定律的一段话:“自然界中所有绝对零度以上(-273.15℃)的物体都在不断向外辐射能量。物体向外辐射能量的大小及其波长分布与其表面温度密切相关。物体的温度越高,它发出的红外辐射能力就越强。

诚然,这句话是一切的基础,但我相信,如果这句话不被分解,黑体辐射理论不被解释,几乎没有人能理解它的真正含义。

啊,其实很简单。

黑体辐射定律的目的是什么?坦率地说,物理学家想了解“电磁波信息”和“温度(能量)信息”之间的转换关系。

所以他们想象了“黑体”。

此时,我们将继续送我们的老朋友加布出去。假设“黑卡比率”是一个标准的“黑体”,它的特征

然后,被消化的东西最终变成了卡比身体里的热量,也就是热辐射(我们通常可以理解为温度)。

所以这个从“电磁辐射”(光)到“热辐射”(热)的过程叫做黑体辐射。

好,知道了这个原理,现在新的问题是。我们怎么知道黑体吸收的“光”变成了多少“热”?自从17世纪牛顿发现三棱镜光的色散现象以来,这个问题就一直在研究。科学家已经研究它数百年了。最后,在1900年,马克斯普朗克在德国物理学会发表了可靠的“黑体辐射定律公式”。

这个导数“量子力学”概念的引入证明了这个公式已经成为现代物理学的两个基本支柱之一。

这个导数“量子力学”概念的引入证明了这个公式已经成为现代物理学的两个基本支柱之一。

人类得到这个公式并不容易。看看它用了多少颜色值来得到它:

所以,为了使这个消耗的颜色值达到,现在让我们来理解这个公式。虽然写起来很复杂,但它实际上是一只纸老虎。它所揭示的无非是光和温度之间的关系。你认为如果你把它画成图表会更好理解吗?(不是真的)

你怎么理解这个数字?这些线的趋势反映了在某一固定温度下不同波长的热辐射强度(单位K/国际标准度-天)。

例如,内部温度为6000 K (5727 C),这是太阳的温度。根据黑体辐射定律的公式,我们可以计算不同波长(如红、绿、蓝、某些红外线、某些紫外线等)的热辐射能量(强度/I)。)分别在阳光下。

同样,如果我们知道某一段光的热辐射强度和波长,我们也可以计算出它所代表的“温度”。

好吧,我知道很多学生在谈到这个的时候仍然想说“还是不明白”。没关系。此刻,睡着的学生可以醒来。让我们继续降低理解的难度。以下是要点。

我们只需要了解一件事,即在任何波长范围内,高温的黑体辐射强度都高于低温。

如图所示,1500℃的红色高温曲线在每个波长下的强度都高于1200℃的黄色曲线:

红外线温度计就是根据这一特点设计的。

基于这一理论,根据工程应用所需的不同测量精度,红外测温仪有三个主要的设计方向。

第一,单色测温法:用单一波长的单色辐射强度之比来判断温度;

二、双色测温法:测量被测物体在两种波长下的辐射强度比的强度变化来判断,这种方法受外界影响小,误差小;

你能理解前两个吗?让我们谈谈第三个

第三个,总辐射测温。

总辐射测温法的名字听起来最好,但实际上它是三种方法中精度最低的一种。然而,它的优点在于结构简单,成本低。

原因是其“大力创造奇迹”的设计理念总辐射测温法通过测量全波长热辐射的总强度来确定物体的辐射温度。

我们如何理解这个概念?这就像把一个温度下的全波段辐射强度图与一个米山进行比较。现在让加布吃掉所有的米山。让我们测量一下吃了它后转化的热辐射能量的总量,最后推导出当时的温度值。

总辐射测温法

在住宅区门口测量体温的红外线测温枪基本上是沿着这条线设计的。

所以想清楚之后,我们只需要在测温枪里放一个这样的卡比,测量它吸收辐射后释放的热辐射量,然后我们就可以转换被测物体的相应温度。

能够将接收到的“红外电磁波辐射”转换成“热辐射”(黑体辐射过程)并进一步将“热辐射”转换成电信号(热电转换过程)的东西是热电红外传感器(简称PIR)。

简单列出这个东西的工作原理:

顺便说一下,这个东西是

如果我们理解了原理,我们可以回到气体接地的问题上。所以每个人都非常关心的另一个问题是这个东西是否能被精确测量。

影响测量结果的原因有很多。

首先,客观的物理因素。

由于“黑体辐射定律”是在工作物质是理论黑体的条件下计算出来的,生活中的物质由于物质关系都属于不同“纯度”的黑体,所以纯度用“发射率”表示。

理论黑体的发射率是1。我们在测温枪中使用的大部分发射率是0.95,这适用于我们生活中的大多数情况。因此,您可以观察到,您可以看到的测温枪显示屏基本上显示为“0.95”。

但是这个0.95毕竟是一个基于被测物体材料的浮动值,这也是测温枪很难绝对准确的原因之一。

第二,污染因素。

因为信息是通过电磁辐射(光)传导的,所以不可避免地会受到外界因素的影响,如烟雾和水蒸气。此外,机器入口处的透镜污染也是干涉项的一部分。

第三,机器精度。

由于成本的原因,我们通常使用的测温枪大多没有使用更精确的双色测温技术,内部元件的细度也不均匀。然后是使用中距离误差引起的数值波动。

然而,这些有限的缺点仍然很难成为我们拒绝测温枪的理由。

我们现在使用的红外测温枪仍然比传统的热传导测温方法好得多。响应时间短,温度测量效率高。在不接触被测物体的情况下,它仍然具有相对可靠的精度。同时,制造成本低,操作方便。

所以另一方面,有这么多的客观因素,红外测温枪仍然可以保证被测温度保持在一个相对准确的范围内,这本身就是一件大事。它不是那么完美,但在有限的范围内仍然是一个不错的选择。

至少在今天,很难想象如果防疫战争中没有类似的科技产品,只有温度测量,防治工作会有多困难。

*本文转载自微信公众号,来自另一个星球的嫂子告诉你地球上令人困惑的人类和奇怪的科学。

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