红外测温计的原理检定及使用

刘宇虹

摘  要：由于红外测温具有测量速度快、非接触的突出优点，中国在体温筛查过程中大量使用了红外测温仪。有效校準和正确使用是保证红外测温仪测量结果准确可靠、支持疫情防控的基础，这离不开计量技术人员的努力。文章将简要介绍红外测温仪的工作原理，在公共卫生安全问题中所展现出的重要作用，有关红外测温仪的分类以及特性。介绍红外测温仪的专有特点和使用注意事项。并详细指出了在实际应用中可能影响测量结果准确性的各种因素， 同时给出解决方法。

关键词：红外测温仪  公共卫生问题  波长  辐射

中图分类号：TH811                           文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）10（b）-0055-03

Abstract： Due to the advantages of rapid and non-contact infrared temperature measurement， infrared temperature measurement instrument is widely used in the process of temperature screening in China. Effective calibration and correct use are the basis to ensure the accuracy and reliability of the infrared thermometer measurement results and support the epidemic prevention and control， which cannot be achieved without the efforts of measurement technicians. This paper will briefly introduce the working principle of infrared thermometer， its important role in public health safety， and its classification and characteristics. The special features and precautions of infrared thermometer are discussed. The factors that may affect the accuracy of measurement results in practical application are pointed out in detail and the solutions are given.

Key Words： Infrared thermometer; Public health issues; Wavelength; Radiation

综合比对市面上的多种测温设备，红外测温计具有操作简单、价格低廉、获取数据快等优点，对疾病公共卫生安全问题的及时发现和防控至关重要，是重要的计量器具。而确保这种计量器具性能稳定，量值准确、可靠、有效，是我们检定人员义不容辞的责任。

1  红外测温计的分类及特性介绍

红外测温计分为红外额温计和红外耳温计，正常工作的环境温度一般为16～35℃或10～40℃，超过该范围会影响准确测量。如果长时间在户外低温环境下工作，所得数值容易产生偏差，建议在室内无风环境中使用。

防控期间要求对大量人员做快速体温筛查。日常家用的体温测量常使用玻璃体温计或电子体温计在被测者腋下或口腔或婴幼儿肛门内测量，耗时长，使用不便。此外，接触式测量若用于公共卫生问题防控还存在交叉感染风险。另一种体温测温式是利用红外测温，这种方式具有测量速度快、非接触的突出优点。

红外测温基于物体热辐射。任何温度高于0开尔文（K），也就是-273.15℃的物体，都会向外发出热辐射，也就是电磁波。温度越高，发出的热辐射越强。体温测量用红外测温仪就是利用人体发出的热辐射强弱来确定人体温度的。

前面提到，用于体温测量或筛查的红外测温仪主要有红外耳温计、红外额温计。

红外耳温计测量人的耳道和鼓膜所形成的耳腔发出的热辐射来确定温度。由于耳腔处于体内，耳腔温度可以代表人的体温。所以，红外耳温计虽然与医院和人们日常家用的玻璃体温计或电子体温计的测量原理不同，但都属于体温计。在35°C～42°C之间，红外耳温计的测量结果与标准值的偏差可在2°C之内。红外耳温计的优点是测量准确度高，适用于对初筛发热人员的体温最终测量。需要注意的是，在疫情防控中对于每个被测人员，应更换一个新的传感器端保护套，以降低接触引起交叉感染的风险。

红外额温计顾名思义，测量部位为人的额头。红外额温计利用额头发出的热辐射测量额头皮肤温度。通常额温计能够直接指示体温，这个体温是根据对额头皮肤温度的测量结果加上从额头皮肤温度到体温的修正值来获得体温的估计数值。由于不同人的额头温度与体温的差异不同，额温计采用的体温修正值不可能根据每个人的特性进行单独确定，而是根据一组典型人员体温与额头温度之差的统计规律来确定。所以，额温计指示的体温不是对被测人员体温的测量结果，而是根据测得的额头皮肤温度，根据统计经验修正得到的体温估计值。校准模式下红外额温计的测量结果与标准值的偏差通常可以控制在±0.3°C以内。红外额温计的突出优点是测量速度快，并且是非接触式测量，可避免交叉感染。但由于要用统计经验对皮肤温度修正得到体温，使得对于特定的被测人员，体温示值误差可能较大。因此适用于通道入口处对人员逐一进行的体温初步筛查。

2  工作原理

原理主要是黑体辐射，即所有高于绝对零度的物体向外辐射红外能量，红外测温仪通过获取被测对象辐射的红外能量，来测量被测对象的温度。

在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。根据基尔霍夫定律、普朗克定律、维恩公式这三大辐射定律，物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与其表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

3  红外测温仪的特点

（1）非接触测量。（2）测量范围广。（3）测温速度快：即响应时间快。只要接收到目标的红外辐射即可在短时间内定温。（4）准确度高。红外测温不会与接触式测温一样破坏物体本身温度分布，因此测量精度高。（5）灵敏度高。只要物体温度有微小变化，辐射能量就有较大改变，易于测出。可进行微小温度场的温度测量和温度分布测量，以及运动物体或转动物体的温度测量。（6）使用安全及使用寿命长。

4  使用应注意的事项

4.1 规范的操作至关重要

一些红外额温仪具有物温模式和体温模式，应确保红外额温计置于体温模式。

4.1.1 要严格按照说明书操作

冬春季气温还比较低，手持红外体温监测仪在使用之前要进行校准。使用手持式的红外线测温仪，应该严格按照说明书进行操作，保证数据的准确，在不同部位进行测量，它的结果会有略微差别，这属于正常现象。

4.1.2 要选取合适的测量部位

红外额温计测量部位为被测对象从眉心到发际线的中点（也称额心）。测量距离应符合说明书的要求，一般距离约1～5cm不等，确保没有头发、汗水、帽子等的遮挡。重复测量时，先将红外体温计探测头移开，间隔5s后再进行下一次测量。在测量从室外进入室内的人员，或者在室外使用测量仪的时候，建议测量衣服或者围巾覆盖的皮肤部位，比如说手腕或者脖子，这样的话能使数据更为准确。根据红外线体温检测仪的原理，不需要接触皮肤就能测出体温。

4.1.3 要选用正确的测量方法

当被测人员来自与温度环境温度差异较大的地方，应至少在测量环境内停留5min以上，待与环境温度一致后再测量。测温前要调整体温模式，镜头保持清洁，测量部位不能有毛发遮挡，与额头距离1～3cm。若额头有汗要擦干，按压测温键保持不少于1s，体温将在屏幕上显示。

4.2 外部影响不容忽视

4.2.1 注意环境和季节的影响

被测者所在的环境会影响读数。比如将快到测温点时关闭车内暖气，或在测温点下车测量。剧烈运动后，应休息调整几分钟后再进行测量。在冬季室外进行测温时，建议使用前尽可能将额温计或耳温计放置在10°C以上的房间或保温箱内，稳定15min或者更长时间，快速测温后及时放回。若有多支额温计或耳温计可交替使用。

4.2.2 注意室外测温方法

有两种方法，方法一：先以未发热人群（比如自己或同事）测出一个参考温度，将其作为基准，一旦出现明显高于基准温度的，立即进行二次测量。方法二：将温度不太高的暖宝宝贴在测温计外侧，帮助维持正常工作使用温度。

4.3 定期进行校准不能忽略

一般来说，全新的额温计虽然经过出厂检验检测，但考虑到有的企业是逐批检验，以及产品运输因素，建议在使用前进行校准，确保额温计的量值准确可靠。当前，由于没有检定规程，未定检定周期，用户可以根据使用情况自行定校准周期。使用频率高的，周期可短一些，使用频率低的，周期可适当延长。

4.4 工业用测温设备不能用于测量人体温度

工业检测用的红外温度计，不是用于测量人体温计的“红外额温计”。

4.4.1 测量准确度不符合要求

工业检测用的红外温度计测量范围较广，通常测量范围下限可达-20℃～-30℃，上限从200℃～1000℃都有，准确度较低，误差超过1℃，而医用的红外额温计一般不超过0.3℃的偏差。从测量准确度来说，工业用的红外温度计是不适合测量人体温度的。

4.4.2 工业用设备容易对人体造成伤害

工业用的红外温度计发出的红点是激光，用于指示测量方向。特别要提醒用户，注意不要将这红点（激光）对准眼睛，易导致人体伤害。

5  红外测温仪的校准

无论哪种红外测温仪，都要经过校准才能指示准确的温度值。对红外测温仪校准需使用黑体辐射源标准器，它是一种依其自身温度以发射率1向外辐射电磁波并且不会反射环境电磁波的标准辐射源，它提供了一个标准的亮度温度。在体温范围，中国常使用两种级别的黑体辐射源：一种是采用液体工质控温的黑体辐射源，复现亮温的不确定度可达0.04°C水平，装置相对复杂，需在实验室中使用;另—种是便携式非液体工质控温的黑体辐射源，复现亮温的不确定度在0.07°C水平，可用于红外测温仪的实验室校准或现场校准。

红外耳温计、红外额温计、体温筛检用红外热像仪通过校准溯源到国家或省市级计量院实验室使用的标准黑体辐射源（称作红外体温计校准装置）或现场使用的便携式黑体辐射源标准器，便携式黑体辐射源溯源至红外体温计校准装置，红外体温计校准装置向上溯源至铂电阻温度计工作基准或一等标准，再向上溯源至温度国家基准。国家计量院和省市级计量院的红外体温计校准装置通过比对实现体温范围亮温量值的国内等效一致，不同国家计量院的红外体温计校准装置通过比对实现体温范围亮温量值的国际等效一致。

2017—2020年，亚太计量规划组织（ APMP ）组织了耳温计黑体的国际比对，共有不同国家和地区的9家计量院（实验室）参加，主导实验室是中国计量科学研究院。该比对是亚太地区第一次针对体温范围亮温的国际比对，将促进亚太区域的亮温量值等效—致。

使用黑体辐射源校准红外测温仪时，要先把红外测温仪置于校准模式，然后由黑体辐射源产生一个标准温度的辐射，再按照红外测温仪的使用要求将其置于黑体辐射空腔一定距离处，测温仪传感器视轴正对黑体空腔中心，完成对黑体温度的测量，并获得校准所需的测量结果相对于标准值的误差。

6  结语

中国近期公共卫生问题防控期间集中出现的数量庞大的红外测温仪校准和准确度核查需求得到了有效满足，使得应用中红外测温仪的质量得到了管控，从而使得红外测温仪在体温筛查、辅助控制疫情方面发挥了应有的作用， 有关计量管理体系也望由此得到改善。

本文内容为个人对红外测温仪的使用和特性进行的阐述分析，希望对大众了解“红外测温仪应用于疾病公共卫生问题”起到一定的作用。

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