新型冠状病毒肺炎疫情让今年的农历新年相对冷清，但中央委员会主楼值班的看门人却并不清闲。来来往往的人不仅需要登记，还有一个重要的流程，就是用手持红外测温仪测量体温。

人的体温会因为很多情况(疾病)而发生变化，测量体温可以发现并记录异常情况。

正常体温是正常情况下大多数人的平均体温，约为37℃(98.6℉)。每个人的体温会比正常值高1华氏度(0.6摄氏度)。

正常体温的变化与你的活动量和一天中的时间有关，也与你体内激素的分泌有关。例如，当女性排卵或月经来潮时，她的体温会上升和下降得更多。

人体内的温度也不一样。或者直肠和耳朵的鼓膜温度比口腔高0.3 ~ 0.6℃，而腋窝的温度低0.3 ~ 0.6℃。

使用普通水银体温计，一般需要放在口腔和腋下3~5分钟。红外法测量体温相对较快，但测量额头和耳朵鼓膜温度只需几秒钟。

用红外温度传感器测量温度似乎很简单。对齐，按下按钮，并读取温度值。但是，如果不掌握测量原理和方法，测得的温度结果会有很大的偏差。

温度测量方法可分为接触式和非接触式。接触式传感器包括热电偶、热敏电阻、RTD和半导体温度传感器。这些传感器的输出信号实际上反映的是自身温度的变化，因此需要与被测物体充分接触，使其温度一致。

在某些情况下，使用接触式温度传感器会遇到麻烦，如:被测对象或介质距离较远，或处于危险环境中，不易触摸；被测物体处于运动过程中；被测物体很小，温度会受到传感器的影响。非接触式测温可以解决这些问题。

红外测温仪属于非接触式测温，利用物体热辐射与物体温度的关系来工作。

热量通常通过热传导、对流和热辐射来传递。从本质上来说，热辐射是一种电磁波，波长在0.7到1000微米之间。红外测温仪测得的热辐射波长范围为0.7~14微米，大多数物体在此范围内辐射最强。

一个物体吸收能量(包括热能)会引起温度升高，也会辐射热能。在热平衡中，吸收的热能(Wa)等于传递的热能(We)。物体的温度可以通过两种方式反映在辐射热能中。

一种方法是，总热能和物体的绝对温度之间的关系是四次方:

我们:热辐射能力；e:物体的辐射系数；σ:斯特凡-玻尔兹曼常数。t:物体的绝对温度；答:发射区。

通常被测物体的E，A，σ A，σ都是常数，所以依次测量We就可以得到物体的温度。这种方法需要预先通过标定来确定E、A等参数。

第二种影响方式是物体的辐射能密度与红外波长的关系会受到温度的影响。温度越高，辐射能曲线的峰值越短。下图显示了两种温度下黑体相对辐射能的频率曲线。

红外测温仪测量两个不同波段的辐射能，通过计算得到物体的温度。这种方法简单，但会受到物体表面辐射系数的影响。

红外测温仪可以根据以上两个原理测量物体的温度。通常包括光学镜头、红外探测器、信号放大和调理、ADC、结果显示和操作界面等。红外传感器是传感器的核心。分为两类:一类是温度检测；一种是光电探测。

红外吸收引起传感器的温度变化，进而影响探测器的电性能。如热电堆改变极化电压；热电偶产生热电压；热辐射传感器改变电阻等。

基于光电检测的传感器响应速度快。硅半导体制成的红外传感器在受到红外线照射后会产生自由电子，从而改变电导率。

测量空环境中的气体、水汽等障碍物也会改变物体的辐射曲线。通常在红外测温仪的光学部分加入不同的滤光片，只选择特定频率的红外线进行检测，可以减少这种影响。

在红外测温仪中，视场是一个非常重要的概念。温度计显示的数值反映了视野内的平均温度。

红外测温仪通常给出表观测量距离与视场半径之比。比值越大，相同测温距离下的测温场越小，测温位置越准确。

在测量物体温度时，需要根据距离估算出相应的视场，并保证物体的测量面积大于视场。否则会受环境温度影响，导致测量值不准确。

手边有一个AR802B红外测温仪，测得的距离与它标注的视场之比是D:S=12。测量12 cm的距离时，视野的大小约为1 cm。

还有边长4 cm的半导体散热板。施加12V电压后，表面可以产生-10摄氏度。可在室温环境下作为温度校验块，测试红外测温仪的量程。

用AR802B在不同距离扫描冷却板，可以间接测量其测温视场。

下图显示，在1 cm到41 cm的四个距离处，AR802B与冷却块对齐并水平移动。在不同的横向偏移量下，红外测温仪的读数显示曲线。

在1厘米到20厘米的测量范围内，在冷却块的边缘，读数从室温下降到0摄氏度以下，水平位移距离约为1厘米。这反映了在这个距离内，手持体温计的视野大小保持不变，约为1平方厘米。

由于周围环境的影响，不同距离测得的最低温度是不一样的。随着距离的增加，最低温度升高。

当测量距离为41 cm时，AR802B的视场角达到4 cm左右。此时，冷却板的读取低温误差增加很多。

下图反映了被测温度低于不同温度时温度计水平移动的距离，反映了被测制冷块的宽度。

因为红外测温仪是根据物体的辐射来测量温度的，反映的是物体表面的温度，而不能测量物体内部的温度。

即使物体是透明的，内部温度和外部辐射温度也有很大差别。用AR802B测量热水壶加热后的温度变化。同时将热电偶伸入热水壶内，直接测量水温。比较测量的温度结果。

下图显示了加热过程和通过两种测量方法获得的温度变化。

红外温度计的读数比热电偶直接测得的温度低5摄氏度左右。

如果温度降低，在红外温度计中获得的数值将低于室内的数值。

上面有开水的方便面，AR802B测得的碗内温度比实际热电偶测得的温度低30 ~ 40度。

使用手持体温计测量体温时，与身体的距离应在20厘米以内。如果需要得到真实的体温，最好是测量耳朵附近耳蜗内的温度。当然，测量前需要先清理耳朵。

原标题:测量体温

来源:清华开玩笑

编辑:米老猫