紅外體溫計為何至今無法稱霸“體溫測量界”？

你的肌膚常說，“冷冰冰的水銀溫度計，我是拒絕的。瞧人家紅外溫體溫計，那小手指一按，‘照哪測哪’，一眨眼的功夫便測了溫度”。可倘若你去醫院檢查，護士姐姐很少使用紅外體溫計照兩下你的額頭便了事，水銀體溫計和電子體溫計往往是首選。那為啥如此“高大上”的紅外體溫計至今不能完全取代傳統體溫計，大行其道呢？這還得從它的工作原理說起……

顧名思義，紅外體溫計的核心在于紅外線，紅外線屬于肉眼不可見光，并非紅外體溫計發射的“紅光”（那是激光，僅僅幫助使用者确定被測物體的位置，并不參與測溫）。

紅外溫度計（網絡圖）

當物體溫度高于絕對零度[1]時，由于物質存在分子振動，其産生的能量以電磁波的形式向外輻射，其中大部分為紅外線。根據斯忒藩-波爾茲曼定律，在單位時間内，黑體[2]向外輻射的總能量與它表面溫度的四次方成正比。

其中，A是發射率[3]，σ是常數，紅外測溫儀基于這一原理，通過收集被測物體的全部紅外能量，可以間接計算出物體的熱力學溫度。

那麼，微不足道的紅外線如何搖身一變，變成了我們肉眼可讀的攝氏溫度呢？這一過程并不複雜。首先，你隻需将體溫計的濾鏡正對被測物體，物體産生的紅外線便主動“投懷送抱”，透過濾鏡後被光電系統聚集并傳輸給光電探測器，光電探測器将其轉化成電信号，送往信号處理器，經過信号處理器校正後，傳輸至顯示輸出系統，最終轉化成溫度值。

紅外測溫儀的工作過程（作者自制圖）

如今，紅外溫度計技術上早已能實現高精度的測溫，然而理想很美好，現實很骨感。實際生活中，物體無法向外界輻射其産生的全部紅外能量，一般認為，被測物體能夠向溫度計輻射95%的紅外線（發射率為0.95）[4]，溫度計對此作出相應的調整，能夠測得準确溫度。不幸的是，物體的發射率受到衆多因素的影響，例如表面粘了土、蒙了塵、歪曲變形，都能改變其發射率。為确保其結果精确，需防止周遭環境（蒸汽、塵土、煙霧）的影響，保持被測物體表面清潔。

衆所周知，水銀溫度計的讀數隻增不減、肉眼讀數容易産生偏差、測溫時間長，破碎後還有水銀中毒的危險，因此，我國将于全面2020年停産。而紅外體溫計則相反，安全簡便，無需接觸被測物體、測溫快、還可以測量物體表面任何部位的溫度。但是，它不能測量内部溫度和表面光滑、透明度較高[5]的物體。此外，使用紅外線體溫計，為防止其它物體輻射的紅外線來“搗亂”，還必須保持激光與被測物體垂直，近距離測量。

用紅外測溫儀測量體溫（網絡圖）

由此可見，由于其使用條件苛刻，紅外體溫計通常多應用于精确度要求較低的領域，比如工業測溫，或是快速排查體溫異常的患者時（接觸性溫度計會帶來傳染疾病的風險）。但要求精确度較高的體溫檢測，接觸式的水銀溫度計、酒精溫度計、電子體溫計等顯然比紅外測溫儀更靠譜，畢竟37℃與37.5℃可是千差萬别！

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附注：

[1]絕對零度：即熱力學的最低溫度——0開爾文，約等于-273.15攝氏度。

[2]黑體：理論上假設存在的物質，黑體能夠全部吸收所有外來的電磁波而不反射，其紅外線的發射率為100%（自身産生的紅外線100%向外輻射）。

[3]發射率：指的是物體向外輻射能量的程度，黑體的發射率為1（向外輻射100%的能量），自然界中的物體發射率小于1（小于100%）。

[4]由于物體的反射率、透射率、發射率之和為1，發射率為0.95時，必須得維持反射和透射率為0.05左右。

[5]測量一些發光的金屬表面，可用遮蔽黑膠紙或黑漆将待測表面蓋住，等待一段時間讓膠紙或塗料達到與其所覆蓋的表面相同的溫度，然後測量膠紙或者塗過漆表面的溫度。

作者：楓子

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