Obserwując próby zahamowania pandemii wirusa na świecie bardzo często trafiamy na informacje i obrazy ukazujące pracowników służby zdrowia czy służb porządkowych dokonujących pomiarów temperatury obywateli w celu wskazania osób potencjalnie zakażonych. Czy taki pomiar jest użyteczny z metrologicznego punktu widzenia? Wyjaśniamy.

1. Czym jest pirometr?

Pirometr (termometr bezkontaktowy) to urządzenie umożliwiające pomiar temperatury obiektu na odległość. Urządzenia wykorzystują zjawisko emisji promieniowania podczerwonego. Zasadniczo pirometry dzielimy na 2 główne rodzaje w zależności od zastosowania:

• przemysłowe (w tym spożywcze) – stosowane do pomiarów i porównywania temperatury obiektów gorących lub ulokowanych w trudno dostępnych miejscach, których nie dałoby się zmierzyć w inny sposób. Ze względów higienicznych znajdują też szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym.
• medyczne – przystosowane do stosowania w opiece medycznej.

Wiązka lasera emitowana przez pirometr nie bierze udziału w wyznaczeniu temperatury, pełni jedynie rolę punktowego wskaźnika miejsca pomiaru!

2. Czy wszystkie powierzchnie dają się zmierzyć tak samo dokładnie?

To kluczowe pytanie do naszych dalszych rozważań. Jakość pomiaru zależy od kilku czynników, jednak najważniejszym będzie współczynnik emisyjności mierzonego obiektu. Przyjmuje się, że w zależności od materiału współczynnik przyjmuje wartość z przedziału od 0 do 1, gdzie 0 oznacza najniższą emisyjność, a 1 najwyższą. Obiekty o emisyjności zbliżonej do 1 mają tę właściwość, że pochłaniają promieniowanie podczerwone z otoczenia i emitują jedynie swoje własne. Dzięki temu pomiar jest wolny od zakłóceń.

Im materiał bardziej matowy i ciemny, tym dokładniejszy będzie pomiar pirometrem. W kalibracji pirometrów stosuje się tzw. wzorzec ciała idealnie czarnego.

Poniższa tabela zawiera kilka przykładów współczynnika emisyjności dla popularnych materiałów:

3. Co jeszcze wpływa na błąd pomiaru?

• Przejrzystość powietrza (obecność pary czy mgiełki oleju może zakłócić pomiar)

• Stabilizacja temperatury urządzenia – jak zawsze należy doprowadzić do zrównania temperatury urządzenia pomiarowego i obiektu mierzonego. Zwykle należy odczekać około 20 minut jeżeli mamy do czynienia ze znaczną zmianą temperatury przy przetransportowaniu urządzenia z miejsca przechowywania do miejsca pomiaru.

• Rozdzielczość optyczna, optyka pirometru – na zdjęciu widzimy parametr „Distance to Spot” = 8:1, co oznacza, że na dystansie 8″ od mierzonego obiektu pole widzenia pirometru wyniesie 1″.

4. Jak dokładne są pirometry w omawianych zastosowaniach?

Błąd pomiaru dla pirometrów przemysłowych najczęściej wynosi +/- 1 lub 2 % lub +/- 1 stopień 

Błąd pomiaru dla termometrów bezdotykowych medycznych natomiast zawiera się zwykle w wartościach dziesiętnych stopnia (np. 0,3). Profesjonalne termometry medyczne są w stanie wyznaczać temperaturę z błędem w okolicy 0,1 stopnia celsjusza.

Ponieważ gorączka, czy też stan podwyższonej temperatury ciała definiowany jest przez wartość temperatury powyżej 37 stopni C, a stan normalny to 36,6, aby nasze pomiary miały realną wartość potrzebujemy urządzenia zdolnego mierzyć zmiany temperatury w wartościach dziesiętnych stopnia Celsjusza. Jak wynika z powyższego jest to wykonalne jedynie z wykorzystaniem termometru bezdotykowego medycznego, a nie taniego przemysłowego. Plan sprawdzania temperatury tanim pirometrem przemysłowym z marketu możemy więc odpuścić, a pieniądze lepiej przeznaczyć na bardziej pożyteczny cel:)