全球新冠疫情向人們展示了高傳染性病毒能夠給全社會(huì)帶來的極大危害。游客和旅客在無形中提高了疾病的傳播率。在機(jī)場到達(dá)大廳檢測感染患者就成為阻斷感染鏈的重要保障。熱成像照相機(jī)在這樣的場合就發(fā)揮了關(guān)鍵作用。FAULHABER電機(jī)幫助這些照相機(jī)在不足一秒的時(shí)間內(nèi)獲取精確圖像和測量值。
其實(shí)大規(guī)模溫度監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用早已存在。該技術(shù)的推出和逐步推廣開始于SARS（非典）、MERS（中東呼吸綜合癥）和Ebola（伊波拉）病毒的區(qū)域性疫情防控。鑒于這些病毒給健康帶來的嚴(yán)重危害，一些國家在多年前就已經(jīng)開始在機(jī)場和其它高人流量的地點(diǎn)采用熱成像掃描技術(shù)，以達(dá)到阻止流行病傳播的目的。新館肺炎疫情使該技術(shù)在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用頻率急劇上升。
體熱是傳染性疾病的常見癥狀。雖然體溫升高并不一定代表感染了新冠病毒，但仍然有必要做進(jìn)一步檢查。在發(fā)現(xiàn)有體熱癥狀旅客的情況下，即可有針對性的進(jìn)行檢查并立即采取相關(guān)措施。
快速、非接觸式檢測
采用熱成像照相機(jī)進(jìn)行溫度檢測的主要優(yōu)勢在于大規(guī)模監(jiān)控的適用性。此自動(dòng)化過程完全無接觸，需時(shí)數(shù)秒。這意味著該技術(shù)可以應(yīng)用在機(jī)場、邊防檢查或其它關(guān)卡等人流量大的場合，這樣可以避免人工檢查的繁瑣，同時(shí)確保正常人流速度。比如，韓國在2020年4月15日進(jìn)行議會(huì)選舉時(shí)就采用了該技術(shù)。進(jìn)入投票間之前，每名投票人的體溫都得到測量。這也許是韓國防疫成果好于其它國家的原因所在。
眼皮內(nèi)角是快速、可靠測量體溫最適合的人臉部位。比如，額頭溫度在出汗后可能急劇下降，而眼角溫度相對來說則非常穩(wěn)定。通過體表的紅外線輻射即可完成測量。大多數(shù)熱成像照相機(jī)捕捉此輻射的方式與采用高達(dá)一百萬像素圖像傳感器的普通數(shù)碼相機(jī)相類似。
每個(gè)像素都是一個(gè)微小的輻射熱測量計(jì)，用于測量若干平方微米熱輻射的接收器。輻射熱測量計(jì)厚度僅為150納米，能夠在不到10毫秒的時(shí)間內(nèi)感測到相當(dāng)于物體與測量計(jì)之間溫差五分之一的熱輻射。這些值的和用于計(jì)算被感測表面的溫度特征。我們經(jīng)?？吹降募t外熱量圖就是這些溫度的圖像顯示，顏色越淺的區(qū)域，溫度越高。
熱像素和量子阱
除了熱輻射測量計(jì)以外，還有其它非接觸式和光學(xué)溫度測量方法。比如，某些類型的傳感器可以通過輻射的波長來檢測溫度。熱輻射測量計(jì)和波長檢測器不僅用于醫(yī)學(xué)測量人體溫度。另一個(gè)常見應(yīng)用領(lǐng)域是查找建筑物的隔熱泄漏。通過彩色熱量圖就可以立即確定溫控建筑物內(nèi)熱量或冷氣的泄漏位置。
質(zhì)量控制是熱成像技術(shù)的另一個(gè)較為廣泛卻鮮為人知的應(yīng)用領(lǐng)域。無論是金屬、塑料或玻璃行業(yè)，熱處理步驟中精確的溫度控制是保證產(chǎn)品質(zhì)量的決定因素。這也是在熱軋、夾層或玻璃硬化工藝當(dāng)中經(jīng)常采用熱成像照相機(jī)進(jìn)行監(jiān)控的原因。在太陽能電池領(lǐng)域，可以利用熱成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)有能量缺陷的結(jié)構(gòu)性損壞部位。熱成像技術(shù)在安全技術(shù)方面也起到重要作用。熱掃描可以識(shí)別出高溫部件，防止出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)。
大氣和太空研究采用的是一個(gè)完全不同的方法：量子阱紅外探測器 (QWIP)。它由非常薄的半導(dǎo)體材料層組成，利用的是量子效應(yīng)。材料層用于限制粒子的量子物理狀態(tài)。進(jìn)入材料層的紅外波對此狀態(tài)構(gòu)成影響，通過此變化即可獲取有意義的圖像。這些圖像的色彩具有非常高的分辨率。
也有一些儀器并不使用熱輻射，而是利用有源照明。一個(gè)紅外光源對需要觀測的區(qū)域進(jìn)行照射，就如同普通攝影用燈一樣，熱成像照相機(jī)就變?yōu)橐慌_(tái)夜視裝置。這種方法的應(yīng)用場合包括黑暗空間內(nèi)的反恐行動(dòng)。被監(jiān)測目標(biāo)看不到紅外光源。
光學(xué)的動(dòng)力來源
無論采用哪一種方法，都必須對電磁波進(jìn)行“采集”、匯聚和引導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)最終的測量和成像。這和采用可見光源的傳統(tǒng)照相技術(shù)基本上沒有區(qū)別。所使用的光學(xué)元件也一樣：透鏡的移動(dòng)（聚焦和縮放），光圈的調(diào)整，濾鏡的定位和快門的操縱。就拿應(yīng)用廣泛的熱輻射測量計(jì)來說，必須在短周期內(nèi)對熱像素進(jìn)行校準(zhǔn)，才能確保相同溫度的點(diǎn)在圖像中的亮度保持相同。為了達(dá)到這個(gè)目的，絕大多數(shù)裝置都有一個(gè)黑色快門，它能自動(dòng)移動(dòng)到傳感器前側(cè)，將所有像素校準(zhǔn)至相同值?？扉T移動(dòng)速度越快，完成測量的時(shí)間就越短。
為實(shí)現(xiàn)聚焦和縮放，光學(xué)裝置通常裝配1524 ... SR系列貴金屬直流微電機(jī)。它們性能極高，所占空間極小。驅(qū)動(dòng)裝置如果需要內(nèi)置于微透鏡，還可以采用直徑8-10mm的電機(jī)。比如ADM0620型步進(jìn)電機(jī)與內(nèi)置絲杠組合，最適合于完成濾鏡與快門的運(yùn)動(dòng)。FAULHABER還提供眾多其他類型電機(jī)、減速箱、編碼器和附件。它們幾乎能為每一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域提供最佳解決方案。這些驅(qū)動(dòng)部件已在很多傳統(tǒng)光學(xué)裝置內(nèi)得到多年應(yīng)用和測試。照相機(jī)在云臺(tái)底座上的自動(dòng)對準(zhǔn)技術(shù)也一樣。FAULHABER緊湊型低振動(dòng)步進(jìn)電機(jī)尤其適合于此類應(yīng)用。
