Измерить температуру человека пирометром

Как измерить температуру быстро и точно?

Все помнят из детства ртутные градусники. Их прятали под мышку и утомительно ждали, когда же он покажет результат. В случае со взрослым это не проблема. Но если это ребенок, тем более маленький, придется постараться, ему надо бежать, ползти, скакать или не дай бог играть самим ртутным градусником. Взрослым требуется обеспечивать непрерывность измерения температуры и сохранность градусника. В случае разлива ртути придется проводить обработку помещения и вызывать специальную службу, а ребенок может порезаться осколками.

Пожилым людям непросто разглядеть результаты на ртутном термометре. Человек в возрасте может случайно выронить термометр при встряхивании. Казалось бы, никаких кнопок на ртутном градуснике нет, но научиться его стряхивать отдельный навык. Если стряхнуть градусник не той стороной, ртутный столбик разделиться на части и прибор перестанет выполнять свою функцию. После использования хранить и перевозить его нужно в специальном футляре, чтобы защитить хрупкий прибор.

Зачем нужен бесконтактный термометр?

На замену ртутных термометров давно пришли безртутные, где ртуть заменена другим веществом или электронные термометры, у которых вместо ртути специальный датчик, который измеряет температуру при контакте. Но многие минусы никуда не пропали:

• требуется несколько минут для измерения;
• градусник может превратиться в игрушку для ребенка;
• часть приборов имеют маленький дисплей или такую же шкалу как у ртутных термометров и неудобны людям со сниженным зрением;
• не подходят для использования у большого количества людей;
• требуют дезинфекции после каждого человека;
• есть риск передачи инфекции при плохой обработке;
• дороже, чем ртутный градусник.

Плюсы:

• отсутствие ртути и опасности заражения помещения;
• у некоторых электронных моделей крупное табло;
• электронный термометр более ударопрочный и не поранит ребенка осколками;
• дешевле, чем инфракрасный термометр.

Бесконтактный термометр более безопасен и удобен в эксплуатации.

Эти проблемы должен был решить бесконтактный термометр. Для измерения температуры человеческого тела применили технологии из отраслей машиностроения и металлургии. Фактически бесконтактный термометр — это высокоточный пирометр.

Пирометры были изобретены для измерения температуры в плавильных печах, мониторинга нагрева различных конструкций. С одной стороны, они работают в широком диапазоне до тысяч градусов по цельсию, с другой — погрешность в целые градусы при таком разбросе температур не является критичным.

Как работает медицинский бесконтактный термометр

Бесконтактный термометр определяет силу инфракрасного излучения с поверхности тела человека и переводит его в цифровое значение в виде градусов. То есть это принципиально другой метод измерения по сравнению с обычными градусниками. Для наглядности можно представить, что измеряется сила света, невидимая человеческому глазу, исходящая от поверхности кожи.

Плюсы инфракрасного термометра:

• скорость измерения укладывается в несколько секунд;
• нет опасности разлива ртути;
• нет необходимости фиксировать ребенка или отвлекать;
• можно применять для большого количества людей с низким риском инфицирования;
• бесконтактный способ измерения;
• крупный дисплей с большими цифрами легко читается, иногда есть подсветка;
• возможность измерять температуру тела у спящего человека;
• в некоторых моделях есть память около 30 измерений;
• при смене режима использовать как термометр для детского питания, окружающей среды.

Не всем инфракрасным термометрам присущи эти плюсы. Некоторые из них предназначены для измерения температуры в слуховом проходе, это повышает точность, тогда требуется ввести в него специальную насадку. Или требуется прикладывать к коже лба. То есть о бесконтактном способе говорить уже нельзя. Чтобы не ошибиться, внимательно читайте инструкцию. Один из таких термометров с необходимостью контакта B.Well WF-1000. В остальном все плюсы быстроты измерения и возможности мерить температуру детской смеси сохраняются.

Некоторые термометры предназначены для измерения температуры в слуховом проходе.

Особенности использования бесконтактных устройств

Казалось бы, вот идеальное решение, удобное и функциональное. Но, так как это сложный электронный прибор, на его точность влияет множество факторов. Производители даже самых дорогих устройств заявляют погрешность +0,2°C при соблюдении всех условий правильного измерения. Если нарушить хотя бы одно, отклонение будет еще больше!

Требования к условиям работы:

• прибор правильно измеряет температуру только в определенных условиях (примерно 16-40°C окружающей среды);
• прибор должен находиться в этом температурном режиме 30 минут;
• человек которому проводят измерение должен быть в этих же температурных условиях минимум 10 минут, а лучше 30;
• после приема пищи, ванны, физической тренировки также должно пройти не менее 30 минут;
• кожа лба должна быть чистой и сухой. Если присутствует крем, грязь, пот, вода это может также изменить показания;
• окно датчика излучения должно быть чистым и не загрязнено ничем (рекомендуется протирать спиртом. Водой запрещено!);
• расстояние между прибором и кожей во время измерения должно совпадать с инструкцией (3-5-7 см в зависимости от модели);
• исключить попадание теплых потоков от нагревателей и батарей;
• не держать в руке слишком долго, т.к. это может привести к нагреву прибора.

Если по каким-то причинам требования не такие жесткие, честные производители увеличивают погрешность в инструкции, про китайские приборы не прошедшие сертификацию речи не идет.

Выбор прибора

Чтобы быть уверенным в точности и качестве прибор должен пройти сертификацию, поэтому стоит обратить внимание на производителей медицинской техники или производителей пирометров, имеющих в своем ассортименте медицинские приборы. Но и в этом случае, например, производитель B.Well говорит о том, что покупатель должен приносить устройство на поверку 1 раз в 2 года.

Обычно приносить устройство на поверку необходимо 1 раз в 2 года.

Варианты для покупки:

• B.Well WF-4000;
• ELARI SmartCare;
• CEM DT-8806S;
• Sensitec NF-3101;
• B.Well WF-5000;
• CS Medica KIDS CS-88 (Omron).

Обращайте внимание именно на погрешность измерения по инструкции. Остальные отличия — это расширенные функции (память, удобство, второй режим для окружающей среды). Оптимальным будет иметь дома 2 прибора. Один инфракрасный термометр для быстрого измерения или наблюдения изменения температуры в динамике. А при подозрении на болезнь и необходимости в высокой точности измерения использовать обычный градусник.

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.