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隱形光能測量高精確的溫度

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科技產業資訊室 - 謝威翔 發表於 2019年6月10日

圖、隱形光能測量高精確的溫度

輻射溫度計可以利用物體發出的紅外輻射測量溫度而不需觸碰它們,例如耳溫槍或額溫槍,通常用於醫療人員判斷患者是否發燒。但目前市面上的傳統輻射溫度計,即使是最高級的仍存有巨大的不確定性。最近美國國家標準與技術研究院(NIST)的研究團隊發明了一種可攜式,非常穩定的輻射溫度計,長約60公分,能夠測量溫度精度達到攝氏千分之幾度。這種高度準確的非接觸式溫度計對於其他非醫療的研究領域非常重要,本研究成果發表於Optics Express期刊。

NIST在研究輻射溫度計方面有著悠久的歷史,傳統的輻射溫度計通常僅包含用於聚焦紅外輻射的透鏡和熱電感測器,而它們的測量值會受到溫度計本身的溫度和儀器外部溫度的影響。NIST的新設計稱為環境輻射溫度計(Ambient-Radiation Thermometer, ART),配有一套內部溫度計,可以測量儀器中不同點的溫度,這些讀數被傳送到回饋迴路,讓圓筒保持在23℃的恆定溫度。

新的輻射溫度計還具有其他的優良設計,包括減少輻射源尺寸效應的誤差的方法,在進行校準後,儀器可以連續運行幾個月同時保持溫度誤差在千分之幾度內,這使得該系統非常適合用於長時間遙控感測。最新的原型儀器可以測量-50°C到150°C之間的溫度,所對應的紅外波長為8至14微米,這是一種熱力學最佳點,這種橫跨200攝氏度的溫度計幾乎涵蓋了地球上幾乎所有自然發生的溫度。

這種準確的非接觸溫度感測應用中非常多元,例如外科醫生在移植器官前測量溫度、處理加工食物時需要準確的溫度、衛星上使用的非接觸式溫度計來測量陸地和海面的溫度等等。能夠測量低至-50℃範圍使得它適用於監測極地的溫度,而且不需一直使用校準源來矯正輻射溫度計。 
(645字)



參考資料:
Precise Temperature Measurements with Invisible Light. NIST,2019/5/6
Improvements in the design of thermal-infrared radiation thermometers and sensors. Optics Express,2019/5/13


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