Дистанционное измерение температуры тела

Важным показателем состояния здоровья является температура тела. В быту и медицинских учреждениях используют обычный градусник, который обеспечивает точные измерения, но он опасен в употреблении из-за хрупкости стекла и наличия ртути. Существуют современные приборы, которые позволяют измерять температуру поверхности бесконтактным методом. Положительные отзывы получил медицинский инфракрасный термометр – он удобен для контроля температуры тела ребенка.

Что такое инфракрасный термометр

ИК-термометр представляет собой прибор, предназначенный для дистанционного измерения температуры любых поверхностей. При правильном обращении устройство обеспечивает высочайшую точность. Пирометры используют в промышленности для определения на безопасном расстоянии температурных показателей различных объектов при любых условиях: вращающихся предметов, находящихся под напряжением или во вредной среде. Идеально подходят устройства для домашнего использования – для бесконтактного измерения температуры спящего маленького ребенка.

Принцип работы

Длина волны теплового излучения объектов зависит от температуры их поверхности. Принцип действия инфракрасного прибора заключается в измерении амплитуды колебаний инфракрасного излучения и преобразования в соответствующий этой величине температурный показатель. Тепловой луч фокусируется в оптической системе и попадает на датчик, который измеряет длину волны. Потом сигнал поступает в электронный преобразователь, который вычисляет температурную величину, соответствующую амплитуде колебаний, и передает ее на цифровой дисплей.

В основу классификации устройств положен способ измерения показателей. Различают такие виды термометров:

1. Ушной. Отличается высокой точностью, но требует определенных навыков пользователя. При применении необходимо немного оттягивать ушную раковину. Нельзя пользоваться прибором при воспалении среднего уха или, когда ребенок кричит – можно получить неточные данные.
2. Лобный. Показатели получают после касания наконечником термометра кожи в области лба или виска.
3. Бесконтактный. Устройством определяют температурные показатели на расстоянии. Из изображения на фото видно, что бесконтактные приборы напоминают по форме пистолет.

Преимущества и недостатки

Инфракрасные измерители температурных показателей отличаются удобством в применении. Из положительных свойств можно назвать следующее:

1. Инфракрасный градусник прост в использовании. Показатели отображаются на большом дисплее. Прибор с помощью звуковых сигналов уведомляет о повышении температуры, окончании измерения.
2. Благодаря подсветке дисплея результаты замеров видны ночью.
3. Определение температуры возможно в широком диапазоне, во многих термометрах доступно переключение со шкалы Цельсия на шкалу Фаренгейта.
4. С помощью бесконтактных приборов можно получать данные на расстоянии от тела больного.
5. Инфракрасный пирометр, в отличие от ртутного градусника, является безопасным прибором.
6. С помощью устройства можно мгновенно измерить температуру.

Медицинские пирометры для измерения температуры бесконтактным методом, как и вся другая техника, имеют недостатки. Стоят приборы дорого. Известно, что:

1. Определение показателей с помощью таких устройств отличается меньшей точностью, чем при применении обычного ртутного градусника. Это может представлять опасность при занижении температурных показателей. Для получения более достоверных данных рекомендуется использовать усредненную величину.
2. Большая погрешность получается, если измерять показатели после приема горячей пищи или при наличии на коже ребенка пота.

Как пользоваться

Алгоритм действий пользователя для определения температурных показателей зависит от предусмотренных производителем опций и подробно описывается в инструкции. Для получения точных данных нужно соблюдать следующие правила:

1. Нельзя прибор ронять, ударять другими предметами.
2. Следить за зарядкой батареек.
3. Протирать жидкокристаллический дисплей и датчик смоченной спиртом салфеткой и не прикасаться руками.
4. Перед замерами бесконтактным инфракрасным устройством нужно насухо протирать кожу больного.
5. Измерять показатели несколько раз и использовать усредненный результат.
6. Во избежание перегрева устройства и получения недостоверных данных после 4 манипуляций делать перерыв на 10 минут.
7. Для определения погрешности аппарата нужно измерить температуру при хорошем самочувствии, сравнить ее с нормой (36,6 градуса). Полученное отклонение можно использовать для уточнения результата при дальнейшем применении.

Современный человек привык идти в ногу с технологическим прогрессом. К примеру, сегодня даже температуру можно измерить бесконтактным методом. Из материала данной статьи вы узнаете, что представляет собой лазерный термометр. Кроме того, мы подскажем, на что обратить внимание при его покупке.

Устройство

В устройстве пирометра имеется особый лазерный прицел, необходимый для настройки луча на конкретный предмет. Внешне прибор чем-то похож на пистолет, измерение температуры он выполняет при нажатии так называемого спуска. Изделие оснащено экраном с ЖК-дисплеем и панелью управления. Прибор измеряет температуру достаточно точно и быстро.

Состоит прибор из двух аналогово-цифровых преобразователей (первичного и вторичного), а также датчиков. Базовая цепь прибора включает линзы, собирающую оптику, спектральные фильтры, а также детектор теплового излучения, который является внешним интерфейсом изделия.

Каких-либо дополнительных устройств для замеров температуры данным термометрам не требуется.

Помимо лазерного указателя, инфракрасного датчика, ЖК-дисплея прибор оборудуется:

• клавишей измерения;
• батарейным отсеком;
• кнопкой выбора единиц измерения;
• клавишей включения и выключения лазерного целеуказателя;
• кнопкой включения и выключения подсветки дисплея.

Принцип работы

Используют лазерный термометр для измерения поверхностной температуры разных объектов. В основе работы точного инженерного устройства лежит принцип определения по тепловому электромагнитному излучению. Тепловой луч, взятый устройством, фокусируется оптической системой, попадая на температурный датчик. На выходе из преобразователя образуется электросигнал со значением, пропорциональным данным температуры исследуемого предмета.

Длина инфракрасной волны зависит от интенсивности нагрева конкретного тела. Сигнал, поступающий из датчика, проходит через вторичный пирометрический преобразователь. Он поступает в счетно-измерительное устройство, где происходит его обработка. Результат вычислений можно увидеть на дисплее прибора. Зачастую он указывается в виде крупных цифр.

Для измерения прибор включают, наводят на исследуемый объект, находящийся в пределах 3 м, и нажимают кнопку. В этот момент срабатывает пирометрический преобразователь, выдавая значение температуры на экране. Это может быть цифровое значение либо разноцветная графика со спектральными областями. Во втором случае низкая, средняя и высокая область подсвечивается контрастными цветами.

Принцип действия бесконтактного измерителя температуры оптимально прост. Излучение производится не пирометрическим инструментом. Датчик температуры прибора фиксирует собственное либо отражённое излучение объекта, которое находится в конкретной зоне спектра. Лазер необходим для прицеливания.

Плюсы и минусы

Лазерный термометр имеет ряд своих достоинств:

• компактный, не занимающий много места;
• интуитивно простой в использовании;
• имеет понятные символы на кнопках управления;
• обладает точностью измерений;
• измеряет поверхности из разных материалов;
• удобен в руке, имеет небольшой вес;
• имеет точную наводку на объект;
• отличается широким диапазоном измеряемой температуры;
• дополняется противоскользящей рукояткой;
• может использоваться в качестве лазерной указки;
• зачастую на дисплее имеет крупный шрифт;
• характеризуется встроенной памятью;
• снабжается инструкцией по эксплуатации;
• работает стабильно без перебоя на разном расстоянии;
• быстро включается, выдаёт температурные значения, выключается.

Изделие может иметь расширенный функционал. В зависимости от разновидности лазерный термометр может определять не только плюсовую, но и минусовую температуру. Время определения температуры поверхности исследуемого объекта составляет не более половины секунды.

В отдельных модификациях предусмотрено автоматическое отключение при простое.

Наряду с достоинствами, у лазерного пирометра для дистанционного замера температуры разных поверхностей есть несколько недостатков. Например, у отдельных модификаций:

• написанная инструкция непонятна;
• имеются погрешности замеров до 2 градусов;
• приходится менять штатную батарейку;
• наблюдаются неточности при севшем источнике питания;
• плохая батарея, входящая в комплектацию;
• странный процесс включения и выключения подсветки;
• слишком дорогая батарея;
• плохая фиксация батарейки.

Бывает, что производитель не соответствует указанным данным. Например, продавец маркирует товары, как произведённые в РФ, хотя в действительности их изготовили в Китае. В отдельных моделях для определения температуры исследуемого объекта приходится пользоваться специальной таблицей для введения коэффициента соответствия конкретному материалу. Стоит отметить и тот факт, что для точной оценки поверхность исследуемого объекта не должна быть полностью прозрачной либо отражающей.

Сфера применения

Лазерные термометры для измерения температуры поверхности исследуемых объектов имеют широкое применение. На сегодняшний день они незаменимы в промышленности, строительстве, проведении различных научных исследований. Их используют практически в любой отрасли современного производства. Лазерный пирометр необходим:

• в металлургии, сталелитейной отрасли, где невозможен контакт с расплавом;
• в пищевой промышленности, быту (например, для измерения температуры горячих блюд, тела либо посуды);
• в работе по ремонту газовых и нефтяных трубопроводов;
• в электро- и теплоэнергетике, военном и гражданском строительстве;
• для проверки электрооборудования (например, сплит-системы);
• при обследовании ДВС, подшипниковых элементов, составляющих компьютера.

Кроме того, лазерные бесконтактные измерители температуры незаменимы при обследовании объектов инфраструктуры, а также рефрижераторной техники. Покупают измерительную технику исходя из заранее намеченных задач. Ими оснащают охранно-пожарные бригады, они нужны для оценки температурных условий при хранении медицинских препаратов и пищевых продуктов.

Весь ассортимент электронной измерительной техники, предлагаемый вниманию покупателей, разнится по нескольким критериям. Например, по типу методики работы он может быть инфракрасным либо оптическим. Бесконтактный термометр-пистолет с целеуказателем первого типа работает в 2 диапазонах: инфракрасном и спектра видимого света. Радиационные разновидности оценивают температуру за счёт пересчитанного показателя мощности теплового излучения. Изделие с широким спектральным излучением называют измерительным устройством с полным излучением. Модели спектрального измерения работают по принципу сравнения теплового излучения в разных зонах спектра.

По температурному диапазону ассортимент бесконтактных измерителей делится на 2 группы: низкотемпературную и высокотемпературную. Модификации первого типа примечательны тем, что способны измерить температуру морозильных камер. Аналоги второй группы могут оценивать температурные данные раскалённых объектов. Как показывает практика, у них больше погрешность, она направлена в сторону верхнего предела.

В среднем рабочий диапазон устройств может находиться в пределах от -30 до +360 градусов.

Для бытовых нужд берут изделия проще, поскольку нет надобности в настолько высоких значениях температуры. В продаже можно встретить варианты высокотемпературного типа с диапазоном выше +400 градусов. Их покупают для исследования температуры нагретых поверхностей раскалённых предметов.

По типу исполнения лазерные термометры бывают переносными и стационарными. Изделия переносного типа отличаются мобильностью, их можно использовать даже в труднодоступных местах. Их дисплей небольшой, на нём отображается графика либо текстово-цифровая информация. Варианты второго типа точнее отображают измерения температуры исследуемых объектов. Приобретают их преимущественно для крупных промышленных предприятий.

Пределы исследуемых измерений задают лазерной указкой. Визуализация текстово-цифрового типа указывается на дисплее в градусах. Помимо неё, можно увидеть дополнительную информацию. Что касается графического изображения, то он показывает степень интенсивности нагрева исследуемого предмета. Какой вариант лучше, каждый выбирает для себя самостоятельно. При покупке лазерного термометра необходимо обратить внимание на несколько нюансов. Например, важно выбрать верный тип лазера. Он может генерировать 1 или 2 точки. Вариант второго типа считается более точным, в этом случае лучше оценивается место измерения температуры. Центр измерения прибора с таким типом лазера расположен между точек.

Современный вариант с целеуказателем в форме круга считается более точным. Наличие термопары необходимо для более точной оценки температуры объекта и учёта погрешностей во время измерений. Полезным дополнением многих современных моделей является опция внутренней памяти, посредством которой хранятся данные измерений.

Кроме того, в расширенный функционал может входить подача звукового сигнала в момент достижения заданного порогового значения.

Правила использования

Для того чтобы воспользоваться лазерным термометром, вовсе не обязательно подходить к объекту близко. Это не влияет на точность температурных данных. При работе с данным устройством приходится соблюдать ряд правил. Например, его нельзя направлять на солнце, это сокращает срок службы. Бесполезно измерять температуру конкретного объекта, если она выходит за границы диапазонов измерений. Контролируя температуру какого-либо предмета, необходимо располагать прибор перпендикулярно контролируемой поверхности. Допускается незначительное отклонение от перпендикуляра. Такое положение способствует снижению погрешности при измерении.

Нельзя измерять температуру предметов, находящихся от прибора на расстоянии менее 10 см. Протирать корпус можно чуть влажной мягкой тряпочкой без каких-либо усилий. В целях очищения нельзя использовать ни спирт, ни растворитель. Категорически недопустимо направлять луч лазера кому-то в глаза. Нельзя включать прибор во взрывоопасной среде.

Перед тем как включить прибор, необходимо ознакомиться с инструкцией по применению. Прибор достают из транспортировочного кейса, после чего открывают батарейный отсек и вставляют в него элемент питания. Включение у пирометра автоматическое. Для этого необходимо нажать и удерживать кнопку «Измерение». При этом сразу же включится режим подсветки жидкокристаллического дисплея. По желанию её можно отключить, нажав соответствующую кнопку. Наряду с подсветкой, при нажатой кнопке «Измерение» будет активирован лазерный указатель. Выключить его можно путём нажатия клавиши Laser/Backlit.

Данные измерения появятся буквально через секунду. При этом устройство позволяет выбрать единицы измерения, которые отображаются на экране после нажатия на соответствующую кнопку. Примерно через 20 секунд после отпускания клавиши «Измерение» прибор автоматически отключится.

После того как прибор включён и выбраны единицы измерения, выбирают коэффициент теплового излучения. В целях получения более точных данных используют поправки. Чтобы приступить к измерению температуры объекта, на него направляют прибор. Нажимать на кнопку «Измерение» необходимо в тот момент, когда пользователь максимально точно прицелился на конкретный объект.

В этот момент на дисплее отобразится значение температуры измеряемой поверхности. Данные будут зафиксированы, они не удалятся, если пользователь отпустит клавишу. Направлять прибор на объект необходимо прямо.

При этом не стоит забывать, что расстояние напрямую влияет на параметры измеряемой площади. С их увеличением они становятся больше.

Размер измеряемого объекта должен быть в 2 раза больше размера зоны измерения. В процессе использования необходимо оберегать пирометр от механических повреждений (ударов, падений, сильных вибраций). Прибор не должен лежать там, где может нагреваться. После использования его необходимо убирать туда, где он не будет контактировать с влагой и покрываться пылью.

Что касается условий хранения и транспортировки, то после выключения прибор кладут в транспортировочный кейс. Если им не планируют пользоваться часто, желательно убрать блок питания из батарейного отсека. Хранение с подключёнными элементами питания крайне нежелательно. Убирать коробку с лазерным термометром нужно в сухое место. Условия хранения должны быть оптимальными.

В следующем видео вас ждет тест лазерного термометра на твердых и жидких средах.

Жидкостный ртутный термометр – повседневный атрибут домашней аптечки, информирующий нас об опасно высокой температуре, чтобы своевременно вызвать врача или принять предписанные доктором лекарства.

По принципу действия это те же пирометры, иногда называемые медицинскими, но с некоторыми особенностями.

1. ИК градусник выполняет всего одну функцию – дистанционное измерение температуры тела, поэтому конструкция и функциональность упрощены до предела, что позволяет серьезно снизить цену.
2. Имеют крайне узкий диапазон измерения – от 32 до 42 °С . Универсальные приборы на такой диапазон не выпускаются. Их “стихия” – сотни (простейшие недорогие измерители температуры) и тысячи градусов.
3. Не имеют настройки коэффициента эмиссии, поскольку жестко запрограммированы на заводе под отражательную способность человеческого тела.

Но часто задают вопрос: а можно ли использовать самый обычный – бытовой или промышленный прибор для измерения температуры тела на расстоянии ?

Чтобы сделать обоснованный вывод, понадобится ИК термометр с изменяемым коэффициентом эмиссии.

Для любых дистанционных измерений, если тип материала, структура поверхности и вид механической обработки не известны, для устройств с настройкой коэффициента эмиссии необходим температурный эталон, по которому будет настраиваться измерительный прибор.

Но здесь мы встречаемся с ограничениями.

1. У разных людей температура хоть немного, но будет различаться из-за индивидуальных особенностей, связанных со структурой кожи или особенностями терморегуляции организма.
   У людей рабочих специальностей кожа может быть жесткой и неоднородной.
2. Погрешность может вносить и природная потливость, что влияет на процессы испарения и понижение температуры тела.
3. Кроме того, выделение пота зависит напрямую от температуры окружающего воздуха. Потоотделение – защитный рефлекс, защищающий тело от перегрева. Температура повышается из-за нагрева и одновременно уменьшается из-за потоотделения, чтобы поддерживался стабильный для жизнедеятельности внутренних систем баланс.

Но эту особенность можно обойти, если ориентироваться не на величину 36,6 °С, а на показатель, который предоставит тот же самый ртутный градусник, выступающий в качестве эталонного измерителя температуры.

Путем подстройки под излучающую способность тела, можно так запрограммировать аппарат, чтобы разница между истинной температурой и измеренной достигала минимальных значений.

Казалось бы – вот оно решение !
И не нужно тратиться на покупку специализированного инфракрасного градусника.

Например, для конкретного человека с определенной структурой кожи и показателем влажности, мы определили что при коэффициенте эмиссии 0,61, истинная температура тела составляет не 36,6 °С, а допустим 36,4.

А как быть с остальными членами семьи ? У новорожденных, пенсионеров и лиц трудоспособного возраста, температурные показатели могут колебаться. Получается для каждого нужно записывать свой, “персональный” коэффициент эмиссии, где-то эти значения хранить и при необходимости измерения, вводить в прибор ?

Сложно и не удобно ! Если конечно фанатично задаться целью, на эти “мелочи” можно не обращаться внимание.
Но где гарантия что сегодня например у человека рука или лоб сухие, а завтра человек начинает нервничать и дома жарко и кожа покроется потом ?

Еще один фактор погрешности – значительно различающаяся температура разных участков тела . Наиболее низкая температура наблюдается в местах, где тонкие капилляры и кровоснабжение минимальное – например на пальцах ног, а наиболее высокая, где обычно и меряют температуру градусником – в подмышечных впадинах.

Хотя в процессе диагностики и на этапе лечения в зависимости от вида заболевания, врачи определяют мест для контроля температуры тела значительно больше.
Рассмотренный набор погрешностей на самом деле играет не решающее значение.

Это жизненно важно, поскольку каждая лишняя десятая доля градуса может повлиять на процесс принятия решения – например вызывать скорую. Если инфракрасный измеритель “ошибется”, последствия могут быть самыми плачевными.

А теперь представим себе, что показывается 36,6 °С, нам удалось подстроить коэффициент эмиссии и прибор отображает ту же величину.

Но если градусник имеет погрешность всего лишь ±0,2°С, тогда реальное значение температуры может находиться в диапазоне от 36,4 до 36,8 °С.

А вот бесконтактный термометр с погрешностью ±2°С расширяет границы с 34,6 до 38,6 °С, что конечно совершенно не допустимо.

Так что даже если на дисплее показывается 36,6°С, не факт, что это действительно так !

При этом от универсального, медицинский ИК градусник отличается повышенной точностью, а от ртутного термометра – непревзойденной скоростью измерения. Пару секунд и 5 минут – есть разница ?

Следует обратить внимание еще на фактор дистанции.
Нет никакой необходимости измерять температуру с большого расстояния – несколько метров, поскольку отсутствуют два ключевых фактора, когда применяется дистанционное измерение:

• опасность приближения (экстремальная температура, раскаленные брызги, высокое электрическое напряжение);
• физическая не возможность приблизиться – высоко, глубоко, мешает технологическое оборудование и др.

Поэтому проверка температуры тела производится с минимальной дистанции – 5-10 см . Если отойти дальше, тогда в поле зрения оптической линзы попадут “посторонние” тепловые лучи с окружающих предметов.

Еще две приятные особенности, которыми порадуют тех, кто решит выбрать это устройство – встроенные электронные часы и комнатный термометр.