Principes et enjeux liés à l'utilisation de la technologie d'imagerie thermique pour mesurer et dépister la température du corps humain

Pour COVID-19 raison, toutes les parties du monde sont dans la panique et le désordre. Dans la production et la vie quotidiennes, la norme d'essai pour la santé physique des gens est 37.3 ℃. En conséquence, divers appareils de mesure de température infrarouge ont progressivement démontré leur rôle dans la prévention des épidémies, et leur statut est devenu de plus en plus important. Cependant, des questions connexes sont également apparues: pourquoi les températures du corps humain mesurées par différents appareils de mesure de la température infrarouge sont-elles si différentes? La mesure de la température infrarouge est-elle réelle et fiable? Est-ce vraiment utile pour la prévention des épidémies?

Pour connaître la vérité, il faut d'abord comprendre le principe de la mesure de la température infrarouge.

. Le principe de la mesure de la température infrarouge

Tant que la température d'un objet est supérieure au zéro absolu (-273.15 ° C), il émet un rayonnement thermique vers l'extérieur et absorbe également le rayonnement thermique émis par d'autres objets. La température de l'objet est différente, l'énergie qu'il rayonne est également différente et la longueur d'onde de l'onde de rayonnement est également différente, mais elle contient toujours un rayonnement infrarouge. Pour les objets inférieurs à 1000 ° C, l'onde électromagnétique la plus forte dans le rayonnement thermique est les ondes infrarouges, de sorte que la mesure du rayonnement infrarouge de l'objet lui-même peut déterminer avec précision sa température de surface.

La loi de Kirchhoff (la loi du rayonnement thermique) estime que le rapport de l'énergie rayonnée par un objet en équilibre thermique à l'absorption n'a rien à voir avec les propriétés physiques de l'objet lui-même, mais seulement avec la longueur d'onde et la température.

Corps noir

S'il y a un objet et que le rapport de son énergie rayonnante à l'énergie absorbée est connu, alors utilisez cet objet comme standard pour détecter la chaleur rayonnée par un objet cible proche, et nous pouvons déduire sa température de surface (le processus et les méthodes de déduction inverse sont les suivants: beaucoup de). Cet objet standard est appelé corps noir absolu, ou corps noir pour faire court.

Définition du corps noir: Il peut absorber toute l'énergie de n'importe quelle longueur d'onde rayonnée à sa surface à n'importe quelle température. Cela signifie que le rapport de la chaleur radiante à la chaleur absorbée du corps noir est de 1.

En raison de cette caractéristique du corps noir, dans la mesure de la température réelle, le corps noir peut être utilisé comme standard pour mesurer la température d'autres objets.

L'étalonnage du corps noir peut être effectué dans le processus de production, et il peut également être calibré en ligne dans l'environnement sur site. Mais ce n'est qu'en théorie. En pratique, il existe de nombreuses raisons qui affecteront la précision de la mesure de la température.

Ⅱ. Facteurs influant sur la précision de la mesure de la température du corps humain:

Grâce à l'analyse ci-dessus, si vous voulez mesurer la température corporelle d'une personne, les trois aspects suivants affecteront la précision de la mesure de la température: le corps humain lui-même, le processus de transfert de chaleur, et le détecteur infrarouge.

1. la température du corps humain:

La température ambiante affectera la température corporelle du corps humain.

Un statut d'exercice différent affectera la température corporelle des gens. La température du corps humain varie le matin et le soir. La température du corps humain est la plus basse tôt le matin, atteint le plus haut l'après-midi, puis diminue progressivement. La température des femmes est généralement légèrement supérieure à celle des hommes. Différentes parties du corps humain ont des températures différentes. La surface du front n'est pas obstruée, les capillaires sont densément distribués et la distribution de la température est relativement uniforme, ce qui est un bon point de mesure de la température.

Comme mentionné ci-dessus, l'émissivité d'un corps noir est de 1. En utilisant un corps noir comme standard, le corps humain est à peu près 0.98, ce qui est similaire à un corps noir (le corps noir réel est également difficile à atteindre 1). Par conséquent, dans certaines mesures de température réelles, vous pouvez directement traiter une personne comme un corps noir.

2. processus de transfert de chaleur

L'énergie thermique émise par un objet est uniquement liée à la température et à la longueur d'onde, et la bande infrarouge concentre l'essentiel de l'énergie radiante. Pour détecter la température, nous n'avons pas besoin de détecter l'énergie de toute la bande, seulement la bande infrarouge.

Le rayonnement infrarouge d'un objet a beaucoup à voir avec la pénétrabilité et la longueur d'onde de l'atmosphère. Heureusement, Dieu a ouvert plusieurs fenêtres (nom scientifique: fenêtre atmosphérique infrarouge). Les principales fenêtres atmosphériques comprennent 2 μm-2,6 μm, 3 μm ~ 6 μm et 8 μm ~ 14 μm. La technologie d'imagerie thermique infrarouge utilise la «fenêtre atmosphérique» du rayonnement infrarouge. (De nombreux détecteurs infrarouges choisissent des lentilles en verre de germanium car le verre au germanium a de bonnes performances de transmission de la lumière dans la bande de 2 à 16 μm et ses propriétés chimiques sont stables.)

(Se) Transmittance de la Transmittance de la plus haute, de la Molécule d'absorbante, de la Molécule, de la, de la un des plus, de la plus, le spectre de transmission atmosphérique)

Bien qu'il s'agisse d'une fenêtre, la transmittance n'atteint toujours pas 1, de sorte que le rayonnement thermique sera atténué dans une certaine mesure en raison de la distance. Lorsque la distance est proche, nous simplifions le problème et ignorons l'impact. Lorsque la distance est longue, l'onde électromagnétique infrarouge se propageant dans l'air sera absorbée par des gaz tels que le dioxyde de carbone, provoquant une atténuation d'énergie, et la compensation de température correspondante doit être prise en compte.

3. détecteur infrarouge

Il existe deux types de détecteurs couramment utilisés pour convertir le rayonnement thermique en signaux électriques: les détecteurs à base de thermopile (thermocouple); les détecteurs basés sur le principe de la mesure de la résistance par micro-rayonnement.

Détecteurs à base de thermocouple: les pistolets frontaux et les panneaux de mesure de la température faciale utilisent principalement ce schéma. Les marques de fabricants courantes incluent Melexis, Heimann, Amphenol, Oriental System et Shanghai Sunshine Technologies.