Измерение температуры человека пирометром

Бесконтактный термометр – очень удобное приспособление, когда нужно померить температуру быстро, точно, большому числу людей. Он находит применение в домашних условиях и в общественных учреждениях. Точность показаний техники зависит от правильности ее использования.

Как работает бесконтактный термометр

Принцип действия бесконтактного термометра базируется на измерении инфракрасного излучения, что исходит от тела человека. Встроенная линза фокусирует тепловое излучение на специальном термодатчике.  Полученные данные преобразуются в электрический сигнал, затем в удобные  привычные цифры на дисплее. Время измерения составляет всего 1-2 секунды.

Технология изготовления приборов довольно сложная, поэтому они стоят намного дороже, по сравнению с обычными ртутными или электронными градусниками. На такие приборы намного практичнее, пользоваться ими проще и быстрее.

В каких случаях рекомендовано мерить температуру у человека бесконтактным термометром

• маленьким детям, которые не хотят спокойно сидеть и держать градусник;
• для оперативного измерения температуры большого числа людей на входе в здание;
• в больницах, чтобы обеспечить гигиеничность и устранить необходимость обработки прибора после каждого пациента;
• в период эпидемии в детских, дошкольных и школьных учреждениях, везде, где есть скопление большого числа людей;
• на предприятиях для контроля состояния персонала и т.д.

Кроме замера температуры тела, ИК термометры удобно использовать мамам, чтобы проверить воду в ванночке или молочную смесь в бутылочке для малыша.

Как правильно измерять температуру бесконтактным термометром

Чтобы термометр предоставил правильные показатели, с ним нужно уметь обращаться. Он замеряет температуру не в одной точке, а в определенной области. Поэтому чем дальше держать прибор от тела, тем больше будет погрешность замера.

Оптимальный способ замера – это:

• навести термометр на область немного выше переносицы;
• держать на расстоянии от поверхности кожи в 2-3 см;
• нажать кнопку прибора один раз до звукового сигнала;
• при необходимости повторить замер 2-3 раза.

Нормальными считаются значения не ровно 36,6, а интервал от 35,8 до 37,6 градусов, что зависит от окружающей среды, особенностей организма. Стандартная погрешность прибора составляет 0,2 градуса. Слишком низкой считается температура тела 35,5 градусов. Однако такие данные прибор может показать, если человек только что зашел в помещение с мороза, его кожные покровы сильно охлаждены. При любых странных цифрах необходимо измерить температуру бесконтактным термометром повторно, проверить прибор на другом человеке, чтобы определить, нет ли системной ошибки, не сломалось ли устройство.

Что может влиять на погрешность результатов?

На правильность результатов влияет качество самой техники и то, как с ней обращаются. В первом случае можно только порекомендовать покупать не самые дешевые модели, приобретать технику известных брендов, на которую есть гарантия, сертификаты. Лучше всего обратиться в специализированные магазины медицинского оборудования.

Что касается некорректного обращения, то ошибки обычно вызывают такие факторы:

• замер на слишком большом расстоянии;
• наличие тумана, пара, дыма, пыли вокруг;
• повреждение датчика, появление на нем царапин, грязи;
• малый заряд батареек;
• небольшая разница между температурой тела и окружающей среды;
• работающий обогреватель или кондиционер в помещении;
• поверхность кожи загрязнена: мокрая от пота, покрыта кремом, косметикой;
• замер температуры сразу после захода в помещение с мороза или сильного солнца.

Чтобы избежать больших погрешностей, необходимо перед применением аппарата всегда проверять уровень заряда батареек, периодические его калибровать, придерживаться правил измерения. Нельзя допускать ударов и падений прибора. Периодически датчик нужно протирать ватным диском, смоченным в спирте, ведь даже при бесконтактном замере он все равно пачкается. Перед проверкой температуры лучше вытереть кожу в месте измерения насухо. При массовых замерах нужно давать прибору периодически отдыхать. Во время проведения измерения человек не должен двигаться.

Можно предварительно проверить свой электронный прибор дома. Для этого необходимо набрать в емкость теплую воду и измерить ее температуру сначала обычным ртутным градусником, а затем электронным. Хотя такая проверка не является идеальной: ртутному градуснику нужно 10 минут для замера, а инфракрасному 1-3 секунды. Так что лучше сделать калибровку в сервисном центре.

Попробуйте, подсчитать, сколько приборов для измерения температуры вас окружает. Градусник, уличный термометр, домашний термометр, термометр в духовке, индикатор перегрева двигателя, термодатчики в холодильнике и морозильнике – причем это далеко не полный набор. И неудивительно – температура предметов и сред оказывает непосредственное влияние на сохранность продуктов, на работоспособность механизмов, электроники, да и нас самих. Поэтому точному измерению этой физической величины всегда придавалось большое значение.

Чаще всего мы меряем температуру контактным способом – с помощью термометра, прикладывая его к предмету или погружая в среду. Но иногда возникает необходимость произвести измерение на расстоянии. Как измерить температуру раскаленного куска металла? Быстро найти горячий участок трубопровода, проходящего на большой высоте? Определить, не перегревается ли высоковольтная шина? Контактный метод в этих случаях подходит плохо и на помощь приходят бесконтактные измерители – пирометры.

Принцип работы пирометров

Нагретые тела являются источниками инфракрасных лучей. И чем сильнее нагрето тело, тем мощнее ИК-излучение. Человеческий глаз не видит этого излучения, но для электронных сенсоров особой разницы между видимым светом и инфракрасным нет. Испускаемые предметом инфракрасные лучи проходят сквозь объектив и проецируются на сенсор, который по интенсивности излучения определяет температуру предмета.

Из принципа работы вытекают основные достоинства и недостатки пирометров. Инфракрасные лучи подчиняются законам оптики, но следует знать, что прозрачность многих материалов для инфракрасного излучения совсем не та, что для видимых лучей. Так, через обычное стекло проникают ИК-лучи с длиной волны не более 1 мкм. А большинство пирометров работает в диапазоне 8-14 мкм, и стекло для них будет непрозрачным.

Существует миф, что пирометр измеряет температуру с помощью лазерного луча – это не так, лазер служит только для прицеливания. Пятнышко лазерной указки на предмете еще не гарантирует того, что вы получите температуру именно предмета, а не оконного стекла, через которое прошел лазерный луч.

Пирометр может измерять температуру и по отраженному ИК-излучению – это может помочь при работе с труднодоступными деталями: не обязательно пытаться получить доступ к разогретой детали, для измерения температуры достаточно его отражения в зеркале. Но это же достоинство пирометра оборачивается и самым весомым недостатком – отраженный инфракрасный свет затрудняет измерение температуры и интересующего нас предмета, ведь какая-то часть ИК-излучения, идущая от него – отраженная. Чем выше отражающие способности материала, тем большую погрешность в результат вносят отраженные лучи. Для исключения этой погрешности следует знать коэффициент эмиссии поверхности предмета, температуру которого вы измеряете. Этот коэффициент характеризует отражающие способности материала и зависит от самого материала, от обработки поверхности (полировка может снизить этот коэффициент на порядок), от окраски и т.д. У большинства пирометров в руководстве приводится таблица с коэффициентами эмиссии распространенных материалов и вам потребуется ввести подходящее значение перед измерением.

У совсем простых моделей такой настройки нет, и они пригодны только для измерения температуры предметов из ограниченного списка материалов. В моделях подороже числа вводить не надо, вид материала можно выбрать в экранном меню. Но в любом случае как-то задать этот коэффициент потребуется – самостоятельно его приборы определить не в состоянии.

Еще один недостаток пирометров – они не измеряют температуру воздуха. Атомы воздуха слишком сильно рассредоточены, поэтому испускаемое ими инфракрасное излучение несравнимо мало по сравнению с излучением от любого предмета. Если даже у прибора есть функция измерения температуры воздуха, то это значит лишь, что в нем есть отдельный термометр внутри – и температуру он будет измерять только в месте нахождения.

Характеристики пирометров

Оптическое разрешение пирометра
Очевидно, «поле зрения» пирометра должно быть небольшим – чтобы пятно, которое «видит» сенсор, не превышало размеров предмета, температура которого нам интересна. Казалось бы, в чем проблема – надо подобрать объектив так, чтобы его угол зрения был минимальным. Но чем меньше площадь измеряемого пятна, тем меньше лучей проходит сквозь объектив и тем чувствительней должен быть сенсор. Поэтому оптическое разрешение пирометра – соотношение между расстоянием до предмета и диаметром пятна измерений – во многом определяет его функциональность и цену.

Приборы с небольшим оптическим разрешением – до 10:1 чаще используются для несложных измерений и в быту. Рабочее расстояние таких приборов – не более 1 метра, на больших расстояниях точность измерений сильно снижается.

Приборы с оптическим разрешением до 30:1 уже могут использоваться для измерения температуры небольших объектов на расстояниях до 3 метров.

Оптическое разрешение от 50:1 встречается обычно у профессиональных пирометров – они позволяют с высокой точностью измерять температуру тел на больших расстояниях, но и стоят в разы дороже бытовых.

Многие приборы снабжаются дополнительными функциями, позволяющими точнее «сфокусироваться» на интересующем вас объекте при одном и том же оптическом разрешении. Функция мин/макс значение, например, позволяет вывести на экран максимальное и минимальное значения температуры, которые прибор «увидел» внутри пятна. С этой функцией вы сможете определить температуру небольшого предмета, даже если пятно измерений больше его по размерам и в него попало много других, более холодных, предметов.

Некоторые приборы дают возможность настройки того, какую температуру будет показывать индикатор во время измерения: максимальную по пятну, среднюю или минимальную.

Функция непрерывного измерения пригодится при поиске точек утечки тепла или неисправных электрических элементов. С этой функцией вы можете перемещать лазерный маркер по интересующей вас поверхности, а пирометр будет в режиме непрерывного измерения выводить температуру поверхности в районе маркера.

Минимальная и максимальная определяемая температуры задают диапазон, в котором можно использовать прибор. Подбирайте параметры в соответствии с тем, каковы температуры интересующих вас объектов. Базовые модели обычно измеряют в пределах ‑50…500ºС, и для бытовых измерений этого вполне достаточно. Минимальная определяемая температура ниже -50 у этих приборов практически не встречается, а максимальная может достигать 2200ºС, но чем шире диапазон, тем дороже будет стоить пирометр.

Время отклика будет для вас важным, если нужно произвести множество измерений или если измеряемая температура меняется быстро. Например, под действием электрического тока некачественное контактное соединение может нагреться за секунду на сотни градусов. В этом случае времени отклика в 1 секунду будет слишком много – лучше брать прибор с временем отклика 0,5 секунд. Если и этого мало, придется раскошелиться – профессиональные модели обладают временем отклика до 0,15 секунд, но и стоят они соответственно.

Коэффициент эмиссии определяет, на какой материал настроен прибор. Бытовые приборы имеют коэффициент 0,95 – они подойдут для измерения температуры предметов из матового пластика, бетона, кирпичей, человеческого тела и т.д. (см. таблицу).

Если коэффициент эмиссии материала, температуру которого вы хотите измерить, сильно отличается от 0,95, то его нужно привести к нужному значению, наклеив на поверхность кусок изоленты, покрасив матовой краской и т.п. Если это невозможно сделать, то лучше сразу подбирать прибор с изменяемым коэффициентом эмиссии – большинство таких приборов позволяют задавать его в диапазоне от 0,1 до 1.

Определение влажности говорит о том, что в прибор встроен гигрометр. Он определяет влажность окружающего воздуха, но никак не предмета, на который нацелен лазерный маркер (как некоторые думают). Зачем это нужно? Чаще всего этой функцией пользуются для определения точки росы и оценки риска выпадения конденсата на исследуемых поверхностях.

Пирометры с определением влажности, как правило, умеют сами рассчитывать точку росы и при измерении температуры поверхности, могут сразу сообщить – появится ли на ней конденсат. Это может быть очень важно в складах, теплицах, да и в жилых помещениях тоже. Выпадение конденсата – неприятность само по себе, но при определенных температурах оно еще и способствует образованию плесени. Некоторые пирометры имеют функцию определения риска образования плесени.

Варианты выбора пирометров

Для бытовых целей вполне подойдет недорогой пирометр с диапазоном -50…500ºС – с его помощью вы сможете определить температуру сковородки, мяса в духовке или двигателя машины, не рискуя обжечься.

Для дистанционного определения температуры раскаленных и расплавленных металлов вам потребуется прибор с широким диапазоном и большим оптическим разрешением.

Если пирометр нужен вам, чтобы следить за климатом в помещениях, выбирайте среди приборов с определением влажности – он поможет вам избежать сырости и плесени.

Если вы делаете множество измерений, выбирайте среди приборов с памятью – чтобы избавить себя от необходимости записывать каждое значение.