红外测温的原理

原理

任何物体只要它的温度高于绝对零度（-273.15℃），就会向外部发射热辐射，同时也吸收其他物体发射的热辐射，物体温度不同，其辐射出的能量也不同，且辐射波的波长也不同，但总是包含着红外辐射在内。1000℃度以下的物体，其热辐射中最强的电磁波是红外波，所以对物体自身红外辐射的测量，便能准确测定它的表面温度。

基尔霍夫定律(热辐射定律)认为：在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收率之比与物体本身物性无关，只与波长和温度有关。

黑体

如果有一个物体，已知他的辐射能量和吸收能量之比，那用这个物体做标准，探测出附近目标物体辐射的热量，我们就能反推出他的表面温度（反推的过程，方法有很多）。这个作为标准的物体被称为绝对黑体，简称黑体。

黑体是这样定义的：它能够在任何温度下将辐射到它表面上的任何波长的能量全部吸收。这意味着黑体的辐射热量和吸收热量的比值为1。

因为黑体的这个特性，在实际测温中，可以把黑体用来作为标准，来测量其他物体温度。

黑体的标定可以在生产环节进行，也可以在现场环境中在线标定。但这仅仅是理论上，在实际环节中，有多方面原因会影响到温度测量的精确度。

影响人体测温准确性的因素

通过以上分析，如果测量一个人的体温，会有以下三个方面影响测量温度的准确性：人体本身，热量传输过程，红外探测器。

人体本身温度

环境温度会影响人体体温。

不同的运动状态会影响人的体温，比如刚跑完步，人的体温会偏高。

人体早晚会有温差，凌晨最低，下午达到最高，然后又逐渐下降。女性体温一般略高于男性体温。

人体体表不同地方温度不一样。额头的表面无遮挡、毛细血管分布密集、温度分布比较均匀，是较好的测温点。
上面说到黑体的辐射率是1，用黑体做标准，人体的大约是0.98，近似于黑体（实际黑体也很难达到1），所以有些实际测温中，直接把人当黑体来处理。这种办法也未尝不可。

热量传输过程

物体发射的热能只同温度和波长有关，同时红外波段集中了绝大部分的辐射能量。要探测温度，我们无需探测全波段的能量，只用研究红外波段。

物体的红外辐射与大气的穿透性和波长有很大关系。很幸运，上帝给我们开了几扇窗（学名：红外大气窗口），主要的大气窗口包括包括 2μm -2.6μm，3μm～ 6μm 和 8μm～14μm。红外热成像技术就是在利用红外辐射的“大气窗口”。（很多红外探测器选择锗玻璃镜头就是因为，锗玻璃在2-16μm波段具有很好的透光性能，且化学性质稳定。）

虽然是窗口，但透射比还是没有达到1，所以热辐射受距离影响会有一定的衰减。距离近时，我们把问题简化，忽略掉影响；距离远时，红外电磁波在空气中传播会受到二氧化碳等气体的吸收，造成能量衰减，需要考虑相应的温度补偿。

红外探测器

将热辐射转换为电信号常用的有两类探测器：A 基于热电堆（热电偶）的探测器；B 基于电阻微测辐射原理的探测器。

基于电阻微测辐射原理的探测器

热敏电阻受红外辐射影响，会产生温度改变，进而改变电阻阻值，读出由电阻阻值改变造成的电压变化即可获得红外辐射的数值。

热成像仪多采用这种原理，一般工业和医用的多为非制冷型，军事领域一般多用制冷型。按热敏电阻材料不同，又有采用氧化钒(VOx)的方案和非晶硅(α-Si))的方案。

考虑的问题

从热成像探测器得到的信号和物体温度不是线性关系，所以问题很复杂，我们很难得到比较准确的人体温度。但是我们可以从以下几个方面去努力：

把人当黑体，通过AI算法，做好测温区域的选择，确定好实时在线标定的策略，有些AI测温摄像机采用这种做法。

把黑体加入到应用场景，实时在线定标。这种办法虽然麻烦，成本大，但是测量的数据比较准确，实际精度能达到±0.3℃。

目前广州地铁有部分出入口采用的是这种方式。这是比较负责的做法。