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提到溫度計(jì),你是不是像小助一樣,第一反應(yīng)就是想起發(fā)燒的時(shí)候~額頭上敷著濕巾,迷迷糊糊看到媽媽拿出一根亮晶晶的玻璃棒,沖著明亮處瞇眼觀察良久,然后就是甩~甩甩~甩甩甩~
小助想說(shuō),比起水銀溫度計(jì),換個(gè)方便又快(xuan)速(ku)的額溫槍不是更好咩?畢竟腋窩里夾根玻璃棒感覺(jué)并不好,尤其是冬天,每次放進(jìn)去都把小助涼得打個(gè)激靈…??
現(xiàn)在醫(yī)院使用的額溫槍,只要把探頭對(duì)準(zhǔn)被測(cè)者的額頭,按下測(cè)量鈕,幾秒鐘之后就可以得到溫度數(shù)據(jù)啦,非常適合急重病患者、老人、嬰幼兒等人群使用。
一、實(shí)驗(yàn)背景
1672年,人們發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光(白光)是由各種顏色的光復(fù)合而成,同時(shí),牛頓做出了單色光在性質(zhì)上比白色光更簡(jiǎn)單的著名結(jié)論。使用分光棱鏡就把太陽(yáng)光(白光)分解為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各色單色光。比如我們常??吹降?,美麗的雨后彩虹??~
1800年,英國(guó)物理學(xué)家F. W. 赫胥爾從熱的觀點(diǎn)來(lái)研究各種色光時(shí),發(fā)現(xiàn)了紅外線。
他在實(shí)驗(yàn)中,用溫度計(jì)去測(cè)量光帶中不同顏色的熱量,發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象:放在光帶紅光外的一支溫度計(jì),比室內(nèi)其他溫度的批示數(shù)值高。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn),這個(gè)熱量最多的高溫區(qū),總是位于紅光的外面。于是他宣布,除可見(jiàn)光線外,還有一種人眼看不見(jiàn)的、位于紅色光外側(cè)的“熱線”,也就是紅外線。
紅外線的波長(zhǎng)在0.76?100μm之間,按波長(zhǎng)的范圍可分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、極遠(yuǎn)紅外四類,它在電磁波連續(xù)頻譜中的位置是處于無(wú)線電波與可見(jiàn)光之間的區(qū)域。
紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射。任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生自身分子和原子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),并不停輻射出熱紅外能量。分子和原子的運(yùn)動(dòng)愈劇烈,輻射的能量愈大,反之輻射的能量愈小。
二、實(shí)驗(yàn)原理
紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫原理是黑體輻射定律。自然界中一切高于絕對(duì)零度的物體都在不停向外輻射能量,能量的大小及其按波長(zhǎng)的分布,與它的表面溫度有著十分密切的聯(lián)系。物體溫度越高,所發(fā)出的紅外輻射能力越強(qiáng)。
因此,通過(guò)對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量,便能準(zhǔn)確地測(cè)定它的表面溫度,這就是紅外輻射測(cè)溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)啦。
那么,黑體又是什么呢?
黑體是一種理想化的輻射體。它吸收所有波長(zhǎng)的輻射能量,沒(méi)有能量的反射和透過(guò),其表面的發(fā)射率為1。
現(xiàn)實(shí)中并不存在黑體,但是為了探尋紅外輻射分布規(guī)律,理論研究中必須選擇合適的模型,即普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型,進(jìn)而導(dǎo)出了普朗克黑體輻射的定律,即以波長(zhǎng)表示的黑體光譜輻射度。這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點(diǎn),故稱黑體輻射定律。
我們通過(guò)紅外探測(cè)器,將物體輻射的功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后,成像裝置的輸出信號(hào)就可以一一對(duì)應(yīng),模擬掃描物體表面溫度的空間分布,經(jīng)過(guò)電子系統(tǒng)處理,傳到顯示屏上,得到與物體表面熱分布相對(duì)應(yīng)的熱像圖。
運(yùn)用這個(gè)方法,我們就能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)遠(yuǎn)距離熱狀態(tài)圖像的成像和測(cè)溫~
三、發(fā)展應(yīng)用
在第二次世界大戰(zhàn)中,德國(guó)人用紅外變像管作為光電轉(zhuǎn)換器件,研制出了主動(dòng)式夜視儀和紅外通信設(shè)備,為紅外技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
由美國(guó)經(jīng)過(guò)近一年的探索,開(kāi)發(fā)研制出第一代用于軍事領(lǐng)域的紅外成像裝置,稱之為紅外尋視系統(tǒng)(FLIR),它是利用光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)對(duì)被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射掃描。
六十年代中期,研制出第一套工業(yè)用的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)(THV),該系統(tǒng)由液氮致冷,110V電源電壓供電,重約35公斤,因此使用中便攜性很差。經(jīng)過(guò)對(duì)儀器的幾代改進(jìn),1986年研制的紅外熱像儀已無(wú)需液氮或高壓氣,而以熱電方式致冷,可用電池供電;1988年推出的全功能熱像儀,將溫度的測(cè)量、修改、分析、圖像采集、存儲(chǔ)合于一體,重量小于7公斤,儀器的功能、精度和可靠性都得到了顯著的提高。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程
1. 將控制板安裝在右側(cè)槍板上,用M1.6螺絲螺母旋緊;
2. 將數(shù)碼管模塊安裝在左側(cè)槍板上,用M2螺絲螺母旋緊;
3. 將溫度傳感器安裝在槍膛前端,探頭朝外,按鍵模塊安裝在扳指處;
4. 按照電路圖對(duì)應(yīng)連接線路,經(jīng)助教檢查后連接電源測(cè)試。
注意事項(xiàng)
紅外測(cè)溫槍使用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題:
1、只能測(cè)量表面溫度,不能測(cè)量?jī)?nèi)部溫度。
2、波長(zhǎng)在5um以上不能透過(guò)石英玻璃進(jìn)行測(cè)溫,玻璃有很特殊的反射和透過(guò)特性,不允許精確紅外溫度讀數(shù)。最好不用于光亮或拋光的金屬表面的測(cè)溫(不銹鋼、鋁等)。
3、注意環(huán)境條件:蒸汽、塵土、煙霧等。它們會(huì)阻擋儀器的光學(xué)系統(tǒng)而影響精確測(cè)溫。
4、環(huán)境溫差:如果測(cè)溫儀突然暴露在環(huán)境溫差為20℃或更高的情況下,要允許儀器在20分鐘內(nèi)調(diào)節(jié)到新的環(huán)境溫度。
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