​ 本文來自公眾號“AI大道理”。

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最近由於疫情的蔓延，各地都進行人員體溫檢測，使用的大多是無接觸的紅外測溫儀。工作人員拿著紅外測溫儀向你額頭、手臂等地方開一槍，顯示屏就顯示出瞭你的體溫。那麼為什麼沒有接觸就可以達到測溫的功能呢？紅外測溫是發射紅外線進行測溫嗎？從按下扳機向你開槍到顯示數字這中間發生瞭什麼？讓我們細致入微，揭開其神秘的面紗。

紅外線是如何被發現的？

1665年英國倫敦發生一次大瘟疫，照成十萬多人死亡。22歲的牛頓，為瞭躲避瘟疫回到傢中。期間他做瞭一個色散實驗來研究太陽光的組成。他讓一束白光通過一個三棱鏡，發現從三棱鏡出來的竟然是七種光束——紅橙黃綠藍靛紫。那白光去哪裡？是影分身之術，一分為七，還是和三棱鏡發生某種反應產生的呢？他讓這些五顏六色的光又通過一個凸透鏡進行匯聚，再通過一個三棱鏡，白光又回來瞭。（驚）於是他得出瞭一個結論，白光是七種顏色的光混合而成的。

世界上能騙你的不止是嘴，還有你最信任的眼睛。眼不見為凈，那麼看不見的就真的不存在嘛？100年後，英國赫謝爾做瞭一個實驗，他想看看七種光哪種可以使得物體升溫最快。他先讓白光色散成七種光，然後在每個光照射的地方放溫度計時時測量升溫情況，作為對比，在七種光兩側也放瞭溫度計，實驗結果嚇他一跳，居然是紅光旁邊看不見的地方那個溫度計升溫最快。是見鬼瞭嘛？他明白是眼睛欺騙瞭他，看不見的地方也有光，而且這種光照射使得溫度升溫最快，他把這種光命名為紅外線。紫外線的命名也是同樣道理。（所以有沒有鬼？值得思考）

什麼是黑體輻射？

世界上存在的就是合理的，存在的並是有其存在的意義和價值。難得發現瞭紅外線它能幹嘛呢？我們可以利用紅外線做遙控器，還有遙感技術正是利用紅外線波長長的特點，當然還有我們要說的測溫。那麼紅外測溫儀是如何利用紅外線進行測溫的呢？首先來瞭解一下黑體輻射。所謂黑體就是指黑色的物體？黑體其實是一個理想化瞭的物體，它能夠吸收外來的全部電磁輻射，並且不會有任何的反射與透射。不管什麼物體，隻要它比絕對零度溫度高，都在輻射電磁波。電磁波是由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發射的震蕩粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場。黑體在700K以下時看起來是黑色的，但那也隻是因為在700K之下的黑體所放出來的輻射能量很小且輻射波長在可見光范圍之外。若黑體的溫度高過上述的溫度的話，黑體則不會再是黑色的瞭，它會開始變成紅色，並且隨著溫度的升高，而分別有橘色、黃色、白色等顏色出現。以鋼材為例根據溫度的升高過程，分別變為紅色，橙色，黃色，當溫度超過1300攝氏度時開始發白色和藍色。當黑體變為白色的時候，它同時會放出大量的紫外線。

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紅外測溫儀是如何測溫的？

黑體輻射規律指出，溫度越高的物體，輻射越強，如下式所示。

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其中，單位面積的輻射功率叫p，T是絕對溫度，σ是一個常數。太陽就可以近似看做一個黑體。人們測出太陽表面單位面積的輻射功率為6×10^7瓦特每平方米，根據上述公式可以得出太陽表面溫度為5700開爾文，即5153.7攝氏度，這就是人類第一次算出太陽表面溫度的方法。

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遠在天邊的太陽都能測得其表面溫度，那想測近在眼前的人體表面的溫度豈不是易如反掌。於是就是我們看見的那樣，工作人員拿著手裡的紅外測溫儀向我們開瞭一槍，紅外測溫儀可以收集額頭上單位面積的輻射功率，就可以得到你的體溫。而人體溫度在37左右，輻射的電磁波主要是集中在紅外這個波段，因此這種方式測溫叫紅外線測溫。看到這裡，我們明白瞭原來紅外測溫儀並不是自己發射紅外線進行測溫，而是我們人體在輻射紅外線，紅外測溫儀在收集這些紅外線。

從開槍到顯示出數字經歷瞭什麼？

現在我們知道紅外測溫儀收集收集額頭上單位面積的紅外線輻射功率，也知道瞭通過公式得到溫度，那麼如何才能得到顯示屏上顯示的溫度值呢？紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統匯聚其視場內的目標紅外輻射能量，紅外能量聚焦在光電探測器上並轉變為相應的電信號。電信號經過放大、濾波後進行模／數轉換，並送至單片機（集成到一塊矽片上構成的一個小而完善的微型計算機）進行信號處理，液晶顯示單元顯示出被測目標的溫度值。

恭喜你，你的體溫很正常。

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