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红外热成像仪在武汉新型冠状病毒肺炎中的应用

红外热像仪测温是什么原理:
       大自然中,一切高于绝对零度(零下273摄氏度)的物体都会辐射出电磁波,也就是“热红外线”。虽然人眼看不到,但几乎所有生物体都会时时刻刻发射出这种红外线。这个时候,我们如果用特制的红外探测器,就能捕捉到这种电波,并转化成人眼可见的红外热图像。
       很明显,我们人体不同的部位都有不同的温度。譬如在冬天,你的手脚可能相对会更冰凉一些,而头部温度也相对高于四肢与腰部。因此,在红外线的照射下,由于不同位置辐射的强度不一样,人体各个部位的轮廓、人与人之间相同部位的温度差异,也能清晰地呈现在画面上。

与其他测温方式相比,用热红外线进行测温的好处就是“直观”、“非接触”以及“24小时不间断工作”。

       你可以通过一张画面上呈现出的不同颜色,直接判断究竟谁才是“发热点”,还能计算出处于同一区域的两个相同“发热点”之间的温差大概是多少。比起市面上的“额温枪”“耳温枪”,热成像测温就像是“在人群中多看了你一眼,然后你的体温就被记录下来了”,既不用机器接触,也没有人工干预。换句话说,这种“非接触式”检测能够在很大程度上降低接触性传染的概率,因此在医疗领域,特别是对疾病的分析诊断具有重要意义。
       此外,由于“可见光”完全影响不了红外线的发射,雾霾也不会对红外波长产生影响,所以理论上,这类仪器既可以白天黑夜不停歇作业,也可以进行远距离探测。也就是说,一套红外测试仪能够在一定范围内,迅速找到温度异常人士,这也是国内很多大型机场与火车站在近年来陆续部署上相关的热成像摄像头的最主要原因。

       从当前武汉疫情的各项症状来看,虽然“发热”并不是判断感染武汉肺炎的最关键指标,甚至有病例没有发烧,但“发热”这一症状,仍然是各基层医院和特殊公共场所出入口(特别是缺少试剂盒情况下)用于初步判断是否感染病毒的重要参考。
       体温测试只是一个初步排查手段,可以把体温异常的人员找出来做更进一步检查,而不是作为确诊的唯一手段。南京仪信认为公共场所的筛查需求,是“迅速”与“排除大多数”。因此,全国各城市人流最为密集的区域,包括机场、火车站以及客运站,对测温产品的需求正在逐渐扩大,你会在很多城市的高速公路以及地铁出入口看到各类测温产品。在人流量密集的地方部署红外测温仪器的明显好处,是能够进行大面积筛查。这不是测量每个人的温度,而是在一大群移动的人群中把那些体温高的人找出来。

红外热像仪测温有什么局限性:
       虽然利用热红外成像技术可以让我们轻松“检测”出发热点,但是它有一个非常明显的缺陷——在热红外线“眼”中,同样温度的物体是归为一类的。       简单一点儿解释,假如小明与同伴小李手里的保温杯都被检测为38°,那么小明与拿着保温杯的小李都得被扣下来。
       如果追究更加深层次的原因,首先便在于“不同物体的发射率”对温度测量精度会产生很大的影响。这里的“发射率”,是由波长、温度、物体材料以及物体表面条件综合决定的,要想获得可靠的数据非常困难。       举个例子,金属的发射率通常较低,而且随外部环境温度的增加而增加,甚至当表面形成氧化层时,还能成10倍增加;而非金属的发射率则相对较高,受环境的影响相对较小。
       这也就能解释,为何此前市面上很多红外摄像头对某一块区域做温度最高点的检测,很容易受到物体发射率以及外界环境影响而出现误报。因为环境因素是绝对不能忽视的。测量体温有一套严格机制,要结合湿度、环境温度以及距离才能保证准确。环境温度越接近甚至高于目标温度,不确定性就会越大。一般火车站和汽车站都闹哄哄的,而且温度比较高,所以很多公司的测温仪精度并没有很准,一定有人数检测上限。
       但是,仅从物体发射率来看,相对于金属,人脸(或者说人的皮肤),在中波红外与长波红外的两个波段范围能够吸收大量的入射能量,简单说,就是发射率较高,受环境的影响相对较小。人体发出的热辐射比较稳定,在特定范围内,能够与周围环境进行‘分割’。”所以,在当前的武汉新型冠状病毒的疫情中,红外热像仪对于“快递”“大量”的筛查人群中的高温人士仍具有相当的不可替代性。

附注:
[1]绝对零度:即热力学的最低温度—0开尔文,约等于-273.15摄氏度。
[2]黑体:理论上假设存在的物质,黑体能够全部吸收所有外来的电磁波而不反射,其红外线的发射率为100%(自身产生的红外线100%向外辐射)
[3]发射率:指的是物体向外辐射能量的程度,黑体的发射率为1(向外辐射100%的能量),自然界中的物体发射率小于1(小于100%)

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