疫情當下，如果有外出過（guò）的話，相信大家一定被人拿“槍”指過。
如今測（cè）體溫成為了（le）日常常態，進出小區要測，進出公司要（yào）測，進出超市要測，隻要是不同場（chǎng）合，必須要經曆的一定是露出手腕或（huò）額頭，可（kě）是你有沒有想過（guò）測溫槍是為何在你（nǐ）腦袋上“打一槍”就知道溫度的；它（tā）測（cè）得到底準（zhǔn）不準；以及被這（zhè）玩意打多了會（huì）不會影響健康？
這些（xiē）問題，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（dǎ）多了會不會有損健康（kāng）
測（cè）溫槍，學名是“紅外線測溫儀”或者“紅外線（xiàn）輻射測溫儀”。很多人一聽到說“紅（hóng）外（wài）”“輻射”就嚇得（dé）一激靈。
說起來，曆來包含“紅外”“輻射”的設備科普起來總是一（yī）件麻煩事。要知道，沒有人信你說（shuō）的（de）“所有物體都（dōu）有輻射”，也不會有人跟你聊具體的含量，他們隻知道隻要“有（yǒu）輻射”，肯定就會對身體有影響。
遺憾的是，測溫槍這玩（wán）意雖然名頭上冠著（zhe）“輻射”和“紅外”對名號，但它並（bìng）不會對（duì）你（nǐ）的身體產生任何影響。
因為體溫（wēn）槍不是一個發射體，而是一（yī）個接收體。所以測溫槍測量體溫，對人體是無害的，大家在使用的時（shí）候可以放心。
紅外測溫儀的主要原理是利用物體表麵（miàn）的紅外輻射（shè）來求得被測溫度的。
意思就是，你的身體無時無刻在向外擴散輻射（shè）能（néng）量，而測溫槍的作用（yòng），是接收（shōu）你身體某區域的輻射能量。如果真（zhēn）的說這個過（guò）程（chéng）有什麽危害的（de）話，那麽應該擔心被（bèi）輻射的也（yě）是測（cè）溫槍。
任何物體隻要它的溫度高於絕對零度（-273度），就（jiù）有熱能轉變的熱輻射（shè）向（xiàng）外部發射，物體溫度不同，其輻射出（chū）的能量不（bú）同，且輻（fú）射波的波長也不同，但總是包含著紅外輻射在內，當物體的溫度在千攝氏（shì）度以下時，其熱輻射中最強的電磁波是紅（hóng）外波。
所（suǒ）以這玩意雖然長著一副（fù）槍的樣子，但隻有被動挨打的份。
也許有些小夥伴要提問了——是不是這就意味著，測溫槍像溫度計一樣，是直接隔空感受你散發的（de）“溫（wēn）度信號”呢？——這樣的說法其實也不大對。
紅（hóng）外測溫槍能接收到的，隻是各種波段的電磁波，絕不是直接的溫（wēn）度傳導。而其中最關鍵的，從“電磁波信息（xī）”到“溫度（dù）信息”的這一（yī）轉換過（guò）程，就要（yào）提到今天要說的真（zhēn）正的重點了——黑體輻射定律。
02
黑（hēi）體輻射定律
這個黑（hēi）體輻射定律是幹啥用的呢，說白了就是物理（lǐ）學家想搞懂“電磁波信息”到“溫度（能量）信息”的轉換關係。
於是他（tā）們（men）假想出了“黑體”這個東西（xī）。
這個時候我們繼（jì）續派（pài）出（chū）卡比（bǐ）出場。假設“黑卡比”就（jiù）是一個標（biāo）準的（de）“黑體”，它的特性是：入射的（de）電磁波（bō）全部被吸收，既沒（méi）有（yǒu）反射，也沒有透射。
體現到卡比身上就（jiù）是（shì），吃掉的食物（wù）從來不吐出去，沒（méi）有浪費地全部（bù）自己消化掉。
那麽，消化掉的東西，最後就變（biàn）成了卡比體內的熱量，也就是熱輻射（通俗地理解為“溫（wēn）度”）。
於是這個從“電磁（cí）輻射”（光）到“熱輻射”（熱）的過程，就叫黑體輻射。
好了，知道了這個原理，現（xiàn）在新的問題來了（le）——我們該（gāi）怎麽知道黑體吸進去的“光”到底轉化（huà）成了多少“熱”呢（ne）？
這個問題自（zì）從17世紀（jì）牛頓發（fā）現三棱鏡光色（sè）散現象的時候就開始研究了，科（kē）學家們一直鑽研了數百年，終於在1900年的時（shí）候，馬克思·普朗克（kè）在德國物理學會上公布了靠譜的“黑體輻射定律公式”。
其中為了證明這一公式而引（yǐn）出（chū）的衍生品“量子力學”概念，順（shùn）道（dào）成為了現代物理學的兩大基本支柱之一。
所以（yǐ），為了讓這（zhè）消耗掉的顏值不（bú）被辜負（fù），我們現在（zài）就了解一下這（zhè）個公式，別看寫起來複雜（zá），其實都（dōu）是紙老虎，它所（suǒ）揭示的無非是光與溫度的關係——
你看如（rú）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，這幾條線的走勢反（fǎn）映的是某個固定溫（wēn）度（dù）（單位（wèi）K/國際標準溫度單位）下，不（bú）同波長的熱輻射強度（dù）。
比如裏麵的（de）6000K（5727°C），這是太陽的（de）溫度——於是根據（jù）黑體輻（fú）射定律公式（shì），我們就能分別算出太陽光中不同波長（比如紅（hóng）色、綠色、藍色、某段（duàn）紅（hóng）外（wài）線、某段紫外線……）的熱輻射能量（強度/I）是多少。
同（tóng）理，如果我們知道某段光的熱輻射強度和光線波長（zhǎng），也可以（yǐ）算出其代表的“溫度”是多少（shǎo）了。
好的，我知道說到這很多同學還是想說“依然看不懂”，沒關係，這會兒看睡著的同學可（kě）以醒（xǐng）醒了（le），咱（zán）把理解（jiě）難度繼續降維（wéi），下麵才是重（chóng）點。
我們隻要看懂一點，就是——高溫度下的黑體輻（fú）射強度，在任何一個波長（zhǎng）範圍內，都（dōu）高於低（dī）溫度（dù）下的黑體輻射。
反（fǎn）映到圖裏就是，1500℃的紅（hóng）色高溫曲線（xiàn），在每（měi）段波長上強度都比1200℃的黃色曲線高：
紅（hóng）外測溫儀就是根（gēn）據這一特性設計（jì）出來的。
在這個理論基礎下，根據工程應（yīng）用所需的測（cè）量精度不同，紅（hóng）外（wài）測溫儀有三（sān）種主（zhǔ）要的設（shè）計方向。
其一，單色測溫法：利用單一波長下的單（dān）色輻射強度比值來判斷溫度；
其二，雙色測溫法：測量被（bèi）測物體在兩個波長下的輻射強度比值的強度變化來判斷（duàn），這種方法比前者受（shòu）外界影響更小，誤（wù）差也更小；
前麵這兩種能不能理解看個人造化，我們詳細說一下第三種——
其三，全輻射測溫法。
全輻射測溫（wēn）法名（míng）字聽起來最牛逼，但其實是（shì）三（sān）種方法裏精度（dù）相對最差的一種，不過優勢就在於結構簡單，成本較低。
原因就在於其“大力出奇跡”式的設計（jì）思路——全輻射測溫法（fǎ），是通過測（cè）量輻射物體的全波長的熱輻射總強度，來確定物體的輻（fú）射溫度的。
我（wǒ）們怎麽理解（jiě）這個概念呢，就是好比把（bǎ）一個溫度（dù）下的全波段輻射強度（dù）圖比做一個米（mǐ）山，現在（zài）讓（ràng）卡比把（bǎ）整個米山全部（bù）吃掉，我（wǒ）們來（lái）測它（tā）吃掉後轉（zhuǎn）化的熱輻射能量總共有多少，最終推導出當時的溫度值。
現在小區門口給你測體溫的紅外線測溫（wēn）槍，基本都是這一思路設計（jì）的。
所以思（sī）路縷（lǚ）清後，我們隻需把一個這樣的卡比放在測溫槍中，測量出它吸收輻射後（hòu）釋放的熱輻射量，就能換算出被測物（wù）對應（yīng）的溫度了。
這個能將（jiāng）接收到的“紅外電磁波輻射”轉換為“熱輻射”（黑體輻射過程），進而（ér）把“熱輻射”轉化為電信號（熱電轉化過程）的東西就是：熱釋電紅外傳感器（簡稱：PIR）
03
測溫槍到底準不準
另一個大家（jiā）很關心的問題，就是這玩意測得準不（bú）準呢？
影響測量結果的原因是多方麵的。測溫（wēn）槍在測溫的時候，會受到外界的影響（xiǎng），例（lì）如水蒸氣與光照（zhào）、被測物體（tǐ）發射率等。另外測溫槍（qiāng）接收輻射的入口處如果有汙物，同樣也會影響精準度。所以測溫槍（qiāng）測出來的溫度，並不（bú）是百（bǎi）分之百準確的。
其一，客觀物理因（yīn）素（sù）：
由於“黑體（tǐ）輻射定律”是在工作物質是理論黑體的情況下演（yǎn）算的，而生活中物質因為材質關係（xì）都是屬於不同“純度”的黑體，這個（gè）純度用“發射（shè）率”來表示。
理論黑體的（de）發（fā）射率是1，平時我們測溫槍用的大多數都是0.95的發射率，這適用於生（shēng）活（huó）中大多數的情（qíng）況。所以你可以觀察一下，你能見到的測溫槍顯示屏基本上（shàng）都會寫著“0.95”的（de）字樣。
但這個0.95畢竟是（shì）根據被測物的材質而定的浮動值，這是測溫槍很難絕（jué）對準確的（de）原因之一。
其二，汙染（rǎn）因素：
由（yóu）於信息是通過電磁輻（fú）射（光）傳導的，這不（bú）可避免的會受到煙塵和（hé）水蒸氣等外界因素的影響；另外，機器入射口處的透鏡汙染（rǎn）也（yě）是幹擾項的一（yī）環。
其三，機器精度：
因為成（chéng）本原因，我們平時所用的測溫槍大多沒有用更精確（què）的雙（shuāng）色測（cè）溫法技術，內部元件的精細度也參差不齊；再有就（jiù）是使用時的距離誤差（chà）導致的數值波動（dòng）了。
但（dàn）是，這些有限的缺點還是（shì）很難成為我們拒（jù）絕測溫槍的理由。
有（yǒu）的朋友可能遇到這種情況：每天早上（shàng）需要騎（qí）行5km的路程來到公司，如今北方的早晨還是存在（zài）一定的嚴寒，經過一路的冷風（fēng）侵襲，體表溫度相對較低，而此時（shí）到達公司後用紅外測溫槍所測得的體溫在33℃左右，跟出小區時測的溫度不一樣。
另外，對於負責測量和被測量的我們來說，需要注（zhù）意幾點。
1.紅外測溫槍與額頭不能距離太遠，不然的測溫槍的紅（hóng）外探測器能夠收集到的紅外幅射（shè）能量（liàng）會變小（xiǎo），從而影響測量的結果。最理（lǐ）想的（de）情況下是距離額頭大概5cm至8cm左右。
2.紅外測溫槍需要盡可（kě）能的與額頭保持垂（chuí）直，這樣可以確保收集的紅外幅射能量是從目標（biāo）測量區域散發出的。
3.與（yǔ）額頭無關，因為暴露在空氣中的額頭溫度可能會比（bǐ）實際的人體溫度要低，例如說當走在寒風裏，溫度越低紅外輻射能量也就越少。
4.不要讓紅外測溫槍處在（zài）溫差相差20度或更高的環境（jìng）下，不然的話測出來的數（shù）據將會是不準確的。
而作為被測量的我們，也可（kě）以在測量前的20分鍾至半小時內不要做劇烈的運動或者（zhě）吃過熱或過冷（lěng）的東西，讓測量的結果盡量準確。
所以反過來想想，有（yǒu）這麽多客觀因素的影響，紅外（wài）測（cè）溫槍依然能保證測量溫度維持在相對精確的範圍內，這本身就（jiù）是一種很厲害的事。它沒有那麽（me）完美，但（dàn）依然是一種有限範圍內，可以選擇到的好產品。
至少在今天來看，我已經很難想像，這次防疫戰中如果（guǒ）沒有類似響應（yīng）時間短、測溫（wēn）效率高，不用接觸被測物體，依然可以有著相對可靠的準確度，同時製作成本低廉，操作起來也足夠方便的科技產品的存在，僅僅是一個個測體（tǐ）溫，就會（huì）給防控工（gōng）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（zhī）識不是重點，最重（chóng）要的是有幸和大家再次從另一（yī）個角度，感受科技產品所帶（dài）來（lái）的力量。
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