Плотникова Елена ЮрьевнаПоволжский государственный технологический университетстудент
АннотацияДанная статья посвящена обзору бесконтактного способа измерения температуры.
Одним из ключевых факторов, который подвергается ежедневному контролю и измерению как в повседневной жизни человека, так и в производственной деятельности, является температура, способы измерения которых разнообразны, поэтому применяют два метода измерения: контактные и бесконтактные методы измерения температуры.
Бесконтактные методы измерения по сравнению с контактными имеют следующие преимущества:
– при введение преобразовательного элемента в исследуемую среду отсутствует отклонения температурного поля;
– не ограничена максимальная температура измерения;
– измерение температуры объекта без остановки технологического процесса, что позволяет определить точки перегрева.
Однако весомым недостатком бесконтактных измерений температуры является невозможность учета всех возможных связей между термодинамической температурой объекта и тепловой радиацией, определяемой пирометром. Следовательно, необходимо учесть следующие моменты:
– изменение излучательной способности поверхности от длины волны в регистрируемом спектральном диапазоне и от температуры в диапазоне измерений;
– наличие поглощения излучения в среде между измеряемым прибором и объектом контроля;
– геометрические параметры поля зрения прибора и его оптической системы;
– температуру окружающей среды и корпуса прибора.
Рассмотрим подробнее бесконтактные способы измерения температуры.
1. Пирометр – это прибор измерения температуры по тепловому излучению объекта, значение температуры отображается на дисплее прибора или преобразуется в аналоговый сигнал. Пирометры измеряют температуру круговой области, которая ограничена полем зрения прибора и производит усреднении температур в данной зоне. Однако поле зрения пирометра изменяется от его оптического разрешения и расстояния от прибора до объекта измерения.
Основные факторы, влияющие на точность результата измерения температуры пирометром:
1) Пирометр определяет температуру измеряя поток теплового излучения с некоторой части поверхности объекта в рабочей области спектра пирометра.
2) Между пирометром и объектом должны отсутствовать непрозрачные препятствия в рабочей области спектра, так как в результате уменьшения потока излучения, показания пирометра будут занижены.
3)Для корректного проведения измерений необходимо чтобы объект полностью перекрывал поле зрения- область пространства, в пределах которого производится определение температуры. Иначе, во-первых, падающий на датчик поток теплового излучения уменьшится пропорционально сокращению перекрываемой объектом площади, во-вторых, на датчик будет попадать излучение от предметов, расположенных за объектом измерения.
4) Пирометром может быть измерена только поверхностная температура исследуемого объекта, измерение внутренней температуры невозможно.
5) Для настройки и поверки пирометров используются модели абсолютно черного тела.
2. Тепловизор – это прибор измерения температуры по тепловому излучению объекта, предназначенное для определения температуры объекта в виде визуальной картины распределения тепловых полей по поверхности объекта. Тепловизор позволяет получить общую информацию – тепловую картину определенного пространства и конкретное значение температуры интересуемого объекта, размер которого равен или больше размера элементарной ячейки поля зрения тепловизора.
Несмотря на то что определение температуры данными приборами производится по тепловому излучению, они имеют сильное отличие по принципу работы, выполняемым задачам и функциям. При проведении измерений температуры объекта пирометр отображает на дисплее только данные в виде цифр, а вот тепловизор демонстрирует изображение распределения тепла по всему объекту измерения с возможностью записи на внешний накопитель. Также при измерении температуры объекта, имеющего крупные габариты пирометром, необходимо произвести несколько измерений, в отличие от тепловизора на дисплее которого отобразится цельная картина съемки.
Обычные пирометры эффективны на расстоянии от одного до нескольких десятков метров от объекта измерения, то тепловизоры имеют возможность измерения на расстоянии сотни или тысячи метров. Но в основном тепловизоры не применяются для точного определения температуры объекта, а лишь для определения наличия или отсутствия тепла.
Таким образом, благодаря простому принципу работы, обширному диапазону измеряемых температур, малому времени отклика, отсутствию необходимого контакта с объектом, своим функциональным возможностям пирометр дистанционно определяет температуру в определенной точке объекта измерения, но тепловизор еще дополнительно отображает наглядное двухмерное многоцветное изображение распределения тепла по его поверхности.
Все статьи автора «Плотникова Елена Юрьевна»
Изменение температуры – важный симптом многих болезней, сигнал о неполадках со здоровьем. Особенно резко и часто температура меняется у маленьких детей. Поэтому знать эти изменения градусов так важно. Однако можно измерять температуру неправильно и волноваться напрасно – или пропустить симптомы. MedAboutMe рассказывает, какие бывают термометры и как правильно ими пользоваться.
Цифровые термометры
Электронные градусники удобны: они имеют встроенные датчики и экранчик, на котором четко виден результат измерения. Однако они бывают разные, и дешевые модели (а порой и не дешевые) могут врать. Поэтому поначалу стоит сравнивать их показания с ртутными, а перед покупкой – почитать отзывы.
Плюсы цифрового термометра:
К недостаткам относят:
Как пользоваться цифровым термометром? Где можно измерять температуру?
Во рту. Это классический способ измерения базальной температуры у детей, которые мы чаще видим в зарубежных фильмах, чем в жизни. Он не привычен, но результаты очень достоверные, а температура слизистых поверхностей реагирует на изменения состояния быстрее. Кончик с датчиком помещают под язык и держат 3-5 минут. Надо знать, что перед процедурой ребёнок не должен пить теплую, горячую, холодную жидкость, и при заложенном носе или воспалении в полости рта метод не подходит. Важно: так измеряют температуру у детей старше четырех лет!
Подмышками (лучше под левой рукой). Перед процедурой надо вытереть кожу от пота, а во время нее прижимать ручку к телу. Так термометр нагревается интенсивнее, и результат появляется почти в два раза быстрее. Ну и прибор не выпадет и не будет все время изменять показания – цифровые модели реагируют на колебания температуры тела.
Ректальную температуру тела измеряют в заднем проходе. Малыша укладывают на бочок с согнутой ножкой, на наконечник наносят немного вазелина (детского крема, масла) и вводят в анальное отверстие (неглубоко, на 1,5-2,5 см (читайте инструкцию)! Если есть препятствия, градусник не форсируют и не используют). Измерение точное, но при кишечных расстройствах с диареей, запором не подходит.
Среди цифровых термометров для самых маленьких есть модели в виде пустышек. Термометр-соска удобен, достоверно показывает результат – если ребёнок при этом не дышит ртом, не плачет, держит губы сомкнутыми. В общем, условий немало.
Инфракрасные термометры
Такой термометр фиксирует данные инфракрасного излучения и показывает результат на табло. Чем он хорош, а чем не очень?
Плюсы инфракрасных термометров:
Инфракрасные термометры бывают:
Хотя производители обещают высокую точность результатов, в итоге они могут отличаться от реальных показателей на 1-2 десятых доли градуса (Fever: First aid). Но это не критично: особой разницы между 38,1 и 38,3° С в домашних условиях нет. Зато результат виден очень быстро, что важно, когда ребёнок болеет.
Ртутные термометры
Эти градусники – классика, знакомая с детства. Вот только, оказывается, не все знают, как ими правильно пользоваться.
Плюсы ртутных термометров:
Перед измерением надо хорошенько встряхнуть ртутный градусник, чтобы столбик показывал 35 градусов.
Можно измерять температуру у ребёнка подмышкой или ректально, но после каждого использования градусник стоит помыть и/или протереть антисептиком.
Подмышку надо протереть от пота, а ручку прижать – так результат будет точнее и готов через 5 минут.
Как правильно измерять температуру ребёнку
Чтобы не паниковать понапрасну и не винить градусник в погрешностях, надо знать основные правила:
Что надо знать про показания температуры тела?
Надо не только получить правильный результат, но и знать, как его расшифровывать. В разных местах тела температура отличается – и это может напугать. Есть и зависимость от возраста ребёнка и его особенностей.
Кроме того, ученые говорят (Elife, 2020), что в последние столетия человечество стало менее теплым в целом, так что общая средняя норма может стать 36,4° C, и это тоже надо учитывать.
Чаще всего не так критичны показания градусника, как то, как чувствует себя ребёнок. Кто-то активен и бодр с температурой в 38,2° C, а кому-то становится плохо с температурой в 37,2° C. Наблюдайте за поведением ребёнка!
Decreasing human body temperature in the United States since the industrial revolution Protsiv M, Ley C, Lankester J, et al. Elife 2020
Значение лихорадки у детей Полякова А.С., Бакрадзе М.Д., Таточенко В.К. и др. Вопросы современной педиатрии 2015 Том 14, №2
Возрастные изменения параметров циркадного ритма температуры тела у детей 8-13 лет Пронина Т.С., Рыбакова В.П. Новые исследования 2010
Существенное повышение температуры тела говорит о наличии воспалительного процесса. Это одна из простых диагностических мер, благодаря которой можно определить тяжесть состояния больного. Поэтому научиться правильно измерять температуру необходимо каждому, особенно если в доме есть маленькие дети.
Какая температура является нормой
Мы все знакомы с цифрой 36,6°С и именно ее считаем нормой, однако это всего лишь среднее значение достаточно широкого диапазона. В зависимости от индивидуальных особенностей показателем норм может быть температура от 35,5 до 37,4°С. Поэтому, прежде чем определять, начался ли у вас жар, желательно знать свою температуру в здоровом состоянии.
Кроме этого, на разных участках тела температура разная, поэтому способ измерения также влияет на показатель:
Очень часто при измерении температуры люди стараются получить как можно более точное значение. Однако нужно помнить, что врачам для постановки диагноза важнее знать не десятые доли, а понимать, какой именно вид температуры есть у больного.
Что влияет на температуру
Температура тела нестабильна на протяжении дня, на нее влияют различные факторы и это тоже нужно учесть при оценке результата. Так, сразу после пробуждения у человека фиксируется самое низкое значение температуры, а перед сном она обязательно поднимается. Поэтому, например, одно и то же значение в 37,5°С должно трактоваться по-разному: утром это симптом заболевания, а вечером – лишь повод внимательнее понаблюдать за состоянием.
Температура тела зависит от возраста. У детей первого года жизни она может быть повышена, в некоторых случаях доходит до 38°С. В пожилом возрасте, наоборот, нормой является пониженное значение.
Также на температуру тела влияет:
Виды термометров
Сегодня в аптеках можно купить несколько видов термометров. У каждого есть свои плюсы и минусы, поэтому выбирать прибор целесообразно с учетом ваших потребностей.
Самый популярный вид, который показывает температуру с помощью ртутного капилляра. Среди плюсов этого термометра: низкая цена, высокая точность, возможность измерять температуру разными способами. Минус – хрупкость и опасный материал (ртуть). Ко всему прочему держать такой градусник придется 5-10 минут. Поэтому такие приборы больше подойдут для взрослых людей.
Вторые по популярности термометры. Они работают намного быстрее ртутных (показывают результат уже через 20-60 секунд), не разбиваются, безопасны, универсальны. Минусом можно считать возможную погрешность, поэтому термометр после покупки нужно протестировать – померить температуру в нормальном состоянии, чтобы получить базовое значение, на основании которого потом можно будет оценивать результат. Этот вид градусников подходит для взрослых и детей.
Может измерять температуру без прикосновения к телу, достаточно прислонить его к уху или провести вблизи лба. Очень удобен для самых маленьких пациентов, так как процедуру можно проводить даже спящему ребёнку, а результат виден уже через несколько секунд. Существенный минус таких термометров – высокая цена.
Жидкокристаллические полоски, которые могут быть одноразовыми и многоразовыми. Для того чтобы измерить температуру, необходимо просто приложить их ко лбу – максимум на 15 секунд. Полоски удобно брать в путешествия и походы. Минус этих приборов – большая погрешность и зависимость от внешних факторов (например, на результат может повлиять уровень освещенности). К тому же они не показывают десятые градусов, а иногда и вообще дают только буквенные значения – температура понижена, норма, повышена и высокая.
Как измерять температуру
Существует несколько способов измерения температуры тела, каждый из которых подходит для своего случая:
Самый распространенный метод, на основании показаний которого и прописывались нормы, 36,6°С – средний показатель температуры именно в подмышечной впадине. Чтобы получить точный результат, кожу нужно насухо вытереть полотенцем и приблизительно 5 минут подержать руку плотно прижатой к телу. Это важно сделать для того, чтобы на показатели не влияли внешние факторы, ведь температура открытых участков кожи подстраивается под условия окружающей среды. При измерении руку также нужно как можно плотнее прижать к туловищу.
Популярный в западных странах метод, который используется для взрослых и детей. Градусник помещается в подъязычную складку, рот при этом должен быть плотно закрыт. Очень важно перед процедурой не есть и не пить слишком холодных или горячих напитков. Также на значение может повлиять активное дыхание, смех, плач и прочее. Если вы выбрали этот способ для ребёнка, то лучше всего подойдет электронный градусник, ртутный малыш может случайно прокусить.
Очень популярный способ в педиатрии. Измерение температуры в прямой кишке можно делать любым градусником, но лучше выбирать электронные с мягкими наконечниками. Ребёнку поднимают ножки и плотно их придерживают, термометр вводится в анальное отверстие не глубже, чем на 1 см. Наконечник можно немного смазать вазелином.
Для этих целей подходит только инфракрасный термометр, поэтому способ не сильно распространен. В подавляющем большинстве используется для новорожденных.
Измерение температуры у детей до 5 лет
Механизм терморегуляции детей первых лет жизни еще несовершенен, поэтому очень важно измерять температуру только тогда, когда малыш спокоен. Учтите, что после плача, смеха или приема пищи показатели могут быть завышены. А вот в прохладной комнате сразу после проветривания – наоборот, занижены.
Измеряйте температуру в одно и то же время и всегда одним и тем же способом. Также важно помнить о разных нормах для разных способов. Например, при ректальном измерении показатель будет повышен в среднем на 1 градус. Кроме этого, в первый год жизни допустимо колебание температуры от 35 до 38°С. И если малыш хорошо себя чувствует, нет других признаков болезни, например вялости, то высокие показатели не должны пугать.
Одним из специфических градусников для младенцев является термометр-пустышка. По своему типу это электронный аппарат, сделанный в форме соски. Как и инфракрасный термометр, его лучше всего использовать во время сна, когда младенец находится в состоянии покоя. Ртутные термометры не рекомендуется применять детям до 6 лет.
Доктор Комаровский на своем сайте отмечает: «Каждый ребёнок индивидуален и по-разному переносит повышение температуры. Встречаются малыши, спокойно продолжающие играть при 39 градусах, но бывает всего 37,5°С, а он чуть ли не теряет сознание. Поэтому не может быть универсальных рекомендаций в отношении того, до каких пор надобно ждать и после какой цифры на шкале градусника начинать спасать».
Общая врачебная практика Акад. РАМН И.Н. Денисова, проф. О.М. Лесняк. 2013
Пропедевтика внутренних болезней Мухин Н.А., Моисеев В.С. 2008
