疫情當下，如果有外出過的話，相信（xìn）大家一定被人拿“槍”指過。
如今測體溫成為了日常常（cháng）態，進出小區要測，進出公司要測，進出超市要測，隻要（yào）是不同場合，必須要經曆的一定是露出（chū）手（shǒu）腕或額頭，可是你有沒有想過測（cè）溫（wēn）槍是為何在你腦袋（dài）上“打一槍”就知道溫度的；它測得到底準不準；以及被這玩意打多了會不會影響健康？
這些問題（tí），其實隻要搞懂測溫槍的原理，就會一一迎刃而解。
01
被測溫槍打多了會不會有損健（jiàn）康
測溫槍，學名是（shì）“紅外線測溫儀”或者“紅外線輻射測溫儀”。很多人一聽到說“紅外”“輻射”就嚇得一激靈。
說起來，曆（lì）來包含“紅外”“輻射”的設（shè）備科普起來總是一件麻煩事。要知道，沒有人信你說的“所有物體都有輻射”，也不（bú）會有（yǒu）人跟你聊具體的含量，他們隻知道（dào）隻要“有輻射”，肯定就會對身體有影響。
遺憾的是，測溫槍這（zhè）玩意雖然名頭上冠著“輻射”和“紅外”對名號，但它並不會（huì）對（duì）你的（de）身體產（chǎn）生任何影響。
因為體溫槍不是一個發射體，而（ér）是一個（gè）接收體。所以（yǐ）測溫槍測量體溫，對人體是無害的（de），大家在使用的時候可以放心。
紅外測溫儀的（de）主（zhǔ）要原理是利用物體表麵的紅（hóng）外輻射來求得被測溫度的（de）。
意思（sī）就是，你的身體無時無刻在向外擴散輻射能量，而測溫槍的作用，是接收你身體某區域的輻射能量。如果真的說這個（gè）過程有什麽危害的話，那麽應該擔心被輻射的也是測溫（wēn）槍。
任何物體隻要它的溫度高（gāo）於絕對零（líng）度（-273度（dù）），就有熱能轉變的熱輻射向（xiàng）外部發射，物體溫度不同，其輻射出的能量不同，且輻射波的波長也不同，但總是包含著紅外輻射在內（nèi），當物體的溫度在千攝氏度以下時，其熱輻射中（zhōng）最強的電磁波是紅外（wài）波。
所（suǒ）以這玩意（yì）雖然長著一副槍的樣子，但（dàn）隻有被動挨（āi）打的份。
也許有些小夥伴（bàn）要提問了（le）——是不是這就意味著，測溫槍像溫度計一樣（yàng），是直接隔空感受你散發的“溫度信號”呢？——這樣的說法（fǎ）其實也不大對。
紅外測溫槍能接（jiē）收到（dào）的，隻（zhī）是各種波段的電磁波，絕不是直接（jiē）的溫度傳導。而其中最（zuì）關鍵的，從“電磁波信息”到“溫度信息”的這一轉換過程，就要提到（dào）今天要說的真正（zhèng）的重點了——黑體輻射（shè）定律。
02
黑體輻射定律
這個黑體（tǐ）輻射定律是幹啥用的呢，說白了就是物理學（xué）家想搞懂“電磁波信息”到“溫度（能量（liàng））信息”的（de）轉換關（guān）係。
於（yú）是他們假想（xiǎng）出了“黑體（tǐ）”這個東西。
這個（gè）時候我們繼續（xù）派出卡比出場。假設“黑（hēi）卡比（bǐ）”就是一個標準的“黑體”，它的特性是：入射（shè）的（de）電磁波全部被吸收，既沒有反（fǎn）射，也沒有透（tòu）射。
體現到卡比身上就是，吃掉的食物從來不吐出去，沒有（yǒu）浪費地全部自己消化掉。
那麽，消化掉的東西，最後就變成了卡（kǎ）比體內的熱量，也就是熱輻射（通俗地理解為“溫度”）。
於是這個從“電磁輻（fú）射”（光）到（dào）“熱輻射”（熱）的過程，就叫黑體輻射。
好了，知道（dào）了這個原理，現（xiàn）在新的問題來了——我們該（gāi）怎麽知道黑體吸進去的“光”到底轉（zhuǎn）化（huà）成了多少“熱”呢？
這個問題自從17世紀牛頓發現三棱鏡光色散現象的（de）時（shí）候就開始研究了，科學家們（men）一直鑽研了數百年，終於（yú）在1900年的時候，馬克思（sī）·普朗克在德（dé）國物理學會上公（gōng）布（bù）了靠譜的“黑（hēi）體輻射定律公（gōng）式”。
其中為了（le）證明這一公（gōng）式而引出的衍生品“量子力學”概（gài）念，順道成為了（le）現代物（wù）理學的兩大基本（běn）支柱之一。
所以，為了讓這消耗掉（diào）的顏值不被辜（gū）負，我們（men）現在就（jiù）了解一下這（zhè）個公式，別看寫起來（lái）複（fù）雜，其實都是紙（zhǐ）老虎，它所揭示的無（wú）非是光與溫度的關係——
你看如果把它畫成圖，是不是就好懂一些了！（並沒有）
怎麽理解這個圖呢，這幾條線的走（zǒu）勢反映的是某個固定溫度（單位K/國際標準溫度（dù）單位）下，不同波長的熱輻射強度。
比如裏麵（miàn）的6000K（5727°C），這是太陽的溫度——於是根（gēn）據（jù）黑體輻射定律公式，我們就能分別（bié）算出太陽（yáng）光中不同波長（比如紅色、綠色、藍（lán）色、某段（duàn）紅外線、某段紫外線……）的熱輻射能量（強度/I）是多少。
同理，如果我們（men）知道某段光的熱輻射（shè）強度和光線波長，也可以算出其代表的“溫度”是多少了。
好（hǎo）的，我知道說到這很（hěn）多同學還（hái）是想說“依然看不懂”，沒關係，這會兒看睡著的同學可以醒醒了，咱把理解難度繼（jì）續降維（wéi），下麵才是重點。
我們隻要看（kàn）懂一點（diǎn），就是（shì）——高溫度下的（de）黑體輻射強度，在任何一個波長範（fàn）圍內，都高於低溫度下的黑體輻射。
反映到圖（tú）裏就是，1500℃的紅色高溫曲線（xiàn），在每段波（bō）長上強度都比1200℃的黃色曲線高：
紅外測溫儀就是根據（jù）這一特性設（shè）計出來的。
在這個理（lǐ）論基礎下，根據工（gōng）程應用所需的測量精度不同，紅外測溫儀有三種主要（yào）的設計方向（xiàng）。
其（qí）一，單（dān）色測溫法：利用單一波長下的單色輻射強度比值來判斷溫度；
其二，雙色（sè）測溫法：測量（liàng）被測物體在兩個波長下（xià）的輻射強度比值的強度變化來判斷，這種方法比前者受外界影響更小，誤差也更（gèng）小；
前麵這兩（liǎng）種（zhǒng）能不能理解看（kàn）個人造化，我們詳（xiáng）細說一下第（dì）三種——
其三，全輻射測溫法。
全輻射測溫法（fǎ）名字聽起來最牛逼，但其實是三種方法裏精度相對最（zuì）差的一種，不（bú）過優勢就在於結構簡單（dān），成本（běn）較低。
原因就在於其“大力出奇跡”式的設（shè）計思（sī）路——全輻射測溫法，是通過測量輻射物體的全波長的熱輻射總強度（dù），來確定物體的輻射溫度的。
我們怎麽理解這個概（gài）念呢，就是（shì）好比把一個溫度下的全波段輻射強度圖比做一個米山，現在讓卡（kǎ）比把整個米山全部吃（chī）掉（diào），我們（men）來（lái）測它吃掉後轉化的熱輻（fú）射能量（liàng）總共有多（duō）少，最終推導出當時的溫度值。
現在小區（qū）門口給你測體溫的紅外（wài）線測（cè）溫槍，基本都是這（zhè）一思路設計的。
所以思路縷清後，我們隻需把一個這樣的卡比放在（zài）測溫槍中，測量出它（tā）吸收（shōu）輻射後釋放的熱輻射量，就能換算出被測物對應的溫度（dù）了。
這個能（néng）將接收到的“紅外電磁波（bō）輻（fú）射”轉（zhuǎn）換為（wéi）“熱輻射”（黑體（tǐ）輻射過程），進而把“熱輻射”轉化（huà）為電信號（熱電轉化過程）的東西就是：熱釋電紅外傳感器（簡稱：PIR）
03
測溫（wēn）槍到底準不（bú）準
另一個大家很關心的問題，就是這（zhè）玩意測得準（zhǔn）不準呢？
影響測量結果的原因是多方（fāng）麵的。測溫槍在測溫的時候（hòu），會受到外界的影響，例如水蒸氣與光照、被測物體發射率等。另外測溫槍接收輻射的入口處如果有汙物，同樣也會影響精（jīng）準度。所以測溫槍測出來的溫度，並不是百分之百準確的（de）。
其一，客觀（guān）物理因素：
由於“黑（hēi）體輻射定律”是在（zài）工作物質（zhì）是理論黑體的情況下演算的，而生活中物質因為材質關係都是屬於不同“純度”的黑體，這個純度用（yòng）“發射率”來表示。
理論黑體（tǐ）的發射率是1，平時我們測溫槍用（yòng）的大（dà）多數都是0.95的發（fā）射率，這適用於生活中大（dà）多數的情況。所以你可以觀（guān）察一下，你能見到的測溫槍顯示屏基本上都會寫著“0.95”的字樣。
但這個0.95畢竟是根據被測物的材（cái）質而定的浮動值，這是測溫（wēn）槍很難絕對準確的原因之一。
其二，汙染因素：
由於信息是（shì）通過電磁輻射（光）傳（chuán）導的，這不可避免的會受到（dào）煙塵和水蒸氣等外界因素的影響；另外，機器入射口處的透鏡汙染也是幹擾項的（de）一環。
其三，機器精度：
因為成本原因，我們平時所用的（de）測溫槍大多沒有用更精確的雙色測溫法技術，內（nèi）部元件的精細度（dù）也（yě）參差不齊；再有就是使用時的距（jù）離誤差導致的數值波動了。
但是，這些有限的缺點還是很難成為（wéi）我們拒絕測溫槍的理由。
有的朋友可能遇到這種情況：每（měi）天早上需要騎行5km的路程來到公司，如今北（běi）方的早晨還是存（cún）在一（yī）定的嚴（yán）寒，經過一路的（de）冷風侵襲（xí），體表溫（wēn）度相對較低，而此（cǐ）時到達公司後用紅外測溫槍（qiāng）所測（cè）得的體溫在33℃左右，跟出小區時測的溫度不一樣。
另外，對於負責測（cè）量和被測量（liàng）的我們來說，需要注意幾點。
1.紅外測溫槍與額頭（tóu）不能距離太遠（yuǎn），不然的測溫槍的紅外探測（cè）器（qì）能夠收集到的紅外幅射能（néng）量會變小，從而影響測量的結果。最理想（xiǎng）的情（qíng）況下是距離額頭大概5cm至8cm左右。
2.紅（hóng）外測溫槍需要盡可能的與額頭（tóu）保持垂直，這樣可以確（què）保收集的紅外幅射能量是（shì）從目標（biāo）測（cè）量區域散發出的。
3.與額頭無（wú）關，因（yīn）為暴露在空氣中的額頭溫度可能會比實際的人體溫度要低，例如說當走在寒風裏，溫度越低（dī）紅外輻射能量也就越少。
4.不要讓紅外（wài）測（cè）溫槍處在溫（wēn）差相（xiàng）差20度或更高的環境下，不然的話測出來的數據將會是不準確的（de）。
而作（zuò）為被測量的我們，也可以在測量前的20分鍾至半（bàn）小時內不要做劇烈的運（yùn）動或者吃過熱或過冷的東西，讓測量的結果盡量準確。
所（suǒ）以反過來想（xiǎng）想，有這麽多客觀因素的影響，紅外測溫槍依然能（néng）保證測量溫度維持在相對精確（què）的範圍內，這本身就是一種很厲害的事。它沒（méi）有那麽完美，但依然是一種有限範圍內（nèi），可以選擇到的好產品。
至少在今天來看，我已經很（hěn）難（nán）想像，這次（cì）防疫戰中如（rú）果沒有類似（sì）響應時間（jiān）短、測溫效率（lǜ）高，不用接觸被測物體，依（yī）然可以有著相對可靠的準（zhǔn）確度，同時製作（zuò）成本（běn）低（dī）廉，操作起來也足夠方便（biàn）的（de）科技產品的（de）存在，僅僅是一個個測體溫，就會給防控工作帶來多大的困難了。
這次能借此機會說明白測溫槍的原理，能傳遞出多少知識不（bú）是重點，最重要（yào）的是有幸和大家再次從（cóng）另一個角度，感受科技產品所帶來的力量。
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