體表溫度可以反映出人體的健康狀況，因此需要對(duì)人體的體表進(jìn)行溫度測(cè)量。目前測(cè)量人體溫度的設(shè)備為水銀溫度計(jì)，熱電偶溫度計(jì)，紅外額溫槍和紅外熱像儀。前三個(gè)設(shè)備可在0.05°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行精確的溫度測(cè)量，但測(cè)量效率太低。后一種設(shè)備的測(cè)量效率很高，但是測(cè)量精度還有待提高。研究表明，紅外熱像儀從人眼的測(cè)量結(jié)果與腋窩溫度的測(cè)量值高度相關(guān)，可以看作是人體核心溫度的估計(jì)值。如果能夠充分提高測(cè)量精度，紅外熱像儀將在許多領(lǐng)域具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

圖為紅外熱像儀

近幾十年來，大多數(shù)科學(xué)家研究并發(fā)展了紅外熱像儀。由于其高性能，無接觸測(cè)試，無損檢測(cè)，測(cè)量范圍廣，功耗低，分辨率高，響應(yīng)速度快和成本低的特點(diǎn)，它已廣泛用于軍事和民用領(lǐng)域，包括電氣工程、醫(yī)學(xué)、建筑、制造和道路交通流量監(jiān)控。未冷卻的紅外熱像儀已經(jīng)發(fā)展到一定的靈敏度和分辨率，但其測(cè)量精度受許多因素的影響，例如被測(cè)物體的發(fā)射率，環(huán)境溫度，被測(cè)物體與成像器之間的距離，大氣溫度以及大氣的透射率。

之前的研究中嘗試了各種方法來提高紅外熱像儀的測(cè)量精度。但在大多數(shù)情況下都僅限于實(shí)驗(yàn)室條件，而不是類似進(jìn)入人體測(cè)溫領(lǐng)域的應(yīng)用。為了找到一種成功的方法來減少紅外熱成像測(cè)量人眼溫度的誤差，重點(diǎn)是探究環(huán)境溫度和測(cè)量距離的影響。

圖為紅外熱像儀下的人臉溫度分布

為了確定測(cè)量距離和環(huán)境溫度對(duì)紅外熱像儀測(cè)量溫度的影響，研究者進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)表明，測(cè)量距離和環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量精度具有很強(qiáng)的線性影響。并且根據(jù)測(cè)得的溫度，建立了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。首先，將前額溫度用作中間變量，以獲得人眼的實(shí)際溫度。然后，分別分析了環(huán)境溫度和測(cè)量距離對(duì)溫度測(cè)量的影響。最后，建立一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，將?shí)際的眼睛溫度與測(cè)得的溫度，環(huán)境溫度和測(cè)量距離相關(guān)聯(lián)。研究者獲得了將測(cè)得的溫度校準(zhǔn)到人眼實(shí)際溫度的經(jīng)驗(yàn)公式。為了驗(yàn)證公式，在不同距離測(cè)試了三種不同的環(huán)境溫度，可大大減少測(cè)量誤差。實(shí)驗(yàn)證明該公式是有效的，通常在已知測(cè)量距離和環(huán)境溫度的條件下，該模型可以大大提高測(cè)量精度。

參考資料：

Bin Yuan, Ping Gong, Liang Xie, et al. An empirical method for improving accuracy of human eye temperature measured by uncooled infrared thermal imager. Journal of Semiconductors. 39(9):094008, 2018.