Wie kann die Infrarottechnologie durch die Verwendung von Wärmestrahlung zur Messung der Körpertemperatur so leistungsstark sein?

Seit dem Ausbruch der neuen Coronavirus-Pandemie im Jahr 2020 dürfte jeder mit den verschiedensten Temperaturmessgeräten bestens vertraut sein, ob groß, klein, rund, flach... Der Satz, den Sie derzeit vielleicht am häufigsten hören, ist: „Komm, wir messen unsere Temperatur.“

Quelle: Veer Gallery

Im Gegensatz zu den Quecksilberthermometern, die früher unter die Achseln geklemmt wurden, scheint die heutige Methode zur Messung der Körpertemperatur „fortgeschrittener“ zu sein. Sie müssen nur daran vorbeigehen und es kann Ihnen Ihre Körpertemperatur anzeigen. Sind Sie neugierig, wie unsere Körpertemperatur gemessen wird? Lassen Sie mich Ihnen unten eine kurze Einführung geben.

Zunächst müssen wir ein Konzept verstehen: Jedes Objekt mit einer Temperatur über 0 K (-273,15 °C) sendet Wärmestrahlung aus, auch als elektromagnetische Wellen bekannt. Je höher die Temperatur, desto stärker die Wärmestrahlung. Mit anderen Worten: Solange es auf der Erde ein Objekt gibt, wird es Wärmestrahlung abgeben. Auf diesem Prinzip basiert die Infrarot-Temperaturmessung. Das Infrarot-Thermometer erfasst die von unserem menschlichen Körper abgegebene Wärmestrahlung und zeigt dann unsere Körpertemperatur entsprechend der Stärke der Wärmestrahlung an. Sein spezifischer Temperaturmessprozess ist: Das Infrarot-Thermometer erfasst die Infrarotstrahlung des zu messenden Objekts durch das optische System und sendet sie an seinen Infrarot-Detektor. Der Detektor wandelt die Wärmestrahlung in ein Spannungssignal um, das nach der Verarbeitung durch die Ausleseschaltung in eine Temperatur umgewandelt und ausgegeben wird. Aufgrund des Funktionsprinzips und der Arbeitsweise des Infrarotthermometers bietet es herausragende Vorteile wie eine schnelle Messgeschwindigkeit und berührungslose Funktion. Aufgrund dieser Vorteile kann das Infrarotthermometer eine große Rolle bei der Prävention und Bekämpfung von Epidemien spielen.

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Diese fortschrittlichen Temperaturmessverfahren profitieren tatsächlich von der Entwicklung der Infrarottechnologie. Die Anwendung der Infrarottechnologie beschränkt sich nicht nur auf die Temperaturmessung. Heute sprechen wir mit Ihnen über die Entwicklung und Evolution der Infrarot-Technologie.

Bereits im 19. Jahrhundert rückte die Infrarot-Bildgebungstechnologie ins Blickfeld der Öffentlichkeit. Man stellte fest, dass es praktischer und effektiver war, Infrarotdetektoren zu verwenden, um die Infrarotstrahlungseigenschaften astronomischer Körper zu untersuchen. Aufgrund des enormen Anwendungspotenzials der Infrarot-Bildgebungstechnologie im Militär investierten während der Kriegszeit verschiedene Länder große Mengen an Personal und Material in die energische Entwicklung der Infrarot-Technologie. Seitdem ist die Entwicklung der Infrarot-Bildgebungstechnologie in vollem Gange und Infrarot-Bildgebung, Infrarot-Verfolgung, Infrarot-Frühwarnung, Infrarot-Gegenmaßnahmen, Infrarot-Lenkung und andere Technologien werden im Militär in großem Umfang eingesetzt. Nach 1970 verlagerte sich die Infrarottechnologie allmählich vom militärischen in den zivilen Bereich. Verschiedene fortschrittliche Infrarottechnologien (wie Infrarot-Fernerkundung, Infrarot-Temperaturmessung, Infrarot-Erkennung, Infrarot-Sicherheit und Infrarot-Fälschungsschutz) werden in allen Lebensbereichen eingesetzt.

Durch die Einführung dieser neuen Technologien wurden Messgenauigkeit, Produktqualität, Arbeitseffizienz und Automatisierung verbessert, was den Wohlstand und die Entwicklung dieser Branchen erheblich fördert. In den letzten Jahren wurde der Entwicklungsspielraum der Infrarottechnologie mit der Entwicklung neuer Technologien wie „smart+“ weiter erweitert (Abbildung 3). Beispielsweise findet die Infrarot-Bildgebungstechnologie im zivilen Bereich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten:

• Zivile Sicherheit: Sicherheitsüberwachung

• Autonomes Fahren: Nachtsichtassistent

• Brandbekämpfung: Erkennung von Überlebenden am Brandort, Waldbranderkennung

• Industrie: Anomalieerkennung von Schaltkreisen und mechanischen Geräten

Anwendungen der Infrarot-Technologie im zivilen Bereich: (a) Nachtsicht (b) Tracking (c) Medizinische Diagnose (d) Überwachung der Körpertemperatur (e) Fernerkundung (f) Diagnose von Stromstörungen

(Bildquelle: Referenz [1])

Heutzutage findet die Infrarottechnologie überall in unserem Leben Anwendung. Dies ist untrennbar mit der harten Forschung von Generationen von Wissenschaftlern verbunden. Es ist die Technologie, die unser Leben bequemer macht. Wir, die jungen Wissenschaftler, sollten den Staffelstab von der vorherigen Generation übernehmen, damit der Weg der Wissenschaft weiter in eine strahlende Zukunft führt und mehr gleichgesinnte Partner dazu bewegt werden, diesen Weg einzuschlagen und gemeinsam eine technologisch bessere Zukunft zu schaffen!

Herausgeber: Wang Tingting

Verweise

[1] Bai Le. Forschung zu einer Methode zur Korrektur von Ungleichmäßigkeiten bei Infrarotbildern auf Basis einer adaptiven Anpassung der Integrationszeit[D]. Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, 2020.

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Li Ting (Institut für Optoelektronik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo