W obecnej sytuacji związanej z pandemią koronawirusa należy zadać pytanie: czy jesteśmy w stanie szybko skontrolować temperaturę ciała człowieka, aby stwierdzić, czy jest on potencjalnym nosicielem czy nie? W serwisach informacyjnych można było zauważyć, jak na lotniskach czy przejściach granicznych dokonuje się kontroli temperatury ludzi przy użyciu kamer termowizyjnych i termometrów laserowych (pirometrów).

Kamera termowizyjna to urządzenie, które umożliwia wykrycie podwyższonej temperatury ciała ludzkiego (np. w punktach kontroli paszportowej, takich jak przejścia graniczne czy porty lotnicze oraz środkach komunikacji miejskiej). Jednak nie zawsze udaje się dokładnie skontrolować minimalne zmiany temperatury w przypadku, gdy ktoś ma stan podgorączkowy lub gorączkę.

Dobrze jest opierać się na przeprowadzanych doświadczeniach i badaniach, które pozwoliły określić jakie kamery termowizyjne powinny być wykorzystane, jakiej metody pomiarowej powinno się użyć, jakie powinny być spełnione warunki podczas kontroli i na jakie parametry należy zwrócić uwagę aby osiągnąć wiarygodne wyniki.

Podstawowe parametry i procedury pomiarów

Poniżej przedstawiono podstawowe parametry i procedury odnośnie kamer termowizyjnych i metody pomiaru:

1. Kamera termowizyjna musi mieć rozdzielczość minimum 320×240 pikseli.
2. Kamera termowizyjna musi mieć możliwość manualnego lub automatycznego ustawiania ostrości (Autofocus).
3. Czułość termiczna NETD – im mniejsza tym dokładniejszy pomiar.
4. Kamera termowizyjna powinna być włączona minimum 5 – 10 minut przed pierwszym pomiarem (autokalibracja, stabilna praca modułów elektroniki) i zamontowana na statywie.
5. Współczynnik emisyjności ε powinien być ustawiony na 0,98 – jest to odpowiednia emisyjność dla skóry ludzkiej.
6. Twarz badanego człowieka powinna być skierowana przodem, bezpośrednio na kamerę lub z boku (środek ucha); zdjęcia wykonane pod kątem są obarczone zbyt dużym błędem.
7. Twarz lub ucho powinno zajmować 80% termogramu / ekranu.
8. Badane powinny być kąciki oczodołów (punkty łzowe oczu) ponieważ one najlepiej oddają temperaturę ciała ludzkiego czyli stanu podgorączkowego i gorączki lub bok głowy (głównie samo ucho, jego wnętrze).
9. Nie należy zasłaniać twarzy np. maseczką ponieważ wydychając powietrze ogrzewa się nim oczodoły, co znacznie wpływa na pomiary.
10. Nie należy zakładać okularów, które stanowią barierę dla podczerwieni i zasłaniają oczodoły, co spowoduje, że nie można dokonać poprawnego pomiaru temperatury.
11. Aby uzyskać dokładną wartość zmierzonej temperatury należy wykonać kilka pomiarów zachowując te same nastawy, tę samą odległość od badanej osoby oraz stałe warunki otoczenia (najlepiej w zamkniętym pomieszczeniu z ograniczeniem promieni słonecznych z radiometrycznego wpływu nieba oraz wiatru).
12. Aby się upewnić czy występuje podwyższona temperatura (stan podgorączkowy lub gorączka) najlepiej jeszcze skontrolować tę temperaturę u badanej osoby termometrem medycznym (sprawdzona metoda, ale czasochłonna).

Rys. 1. Poprawnie wykonane zdjęcie z odległości około 50 cm

Rys. 2. Zdjęcie wykonane z dalszej odległości powyżej 50 cm (zbyt duży błąd pomiarowy)

Rys. 3. Zdjęcie wykonane z dalszej odległości (okulary – dodatkowa bariera dla podczerwieni)

W przypadku poprzednich pandemii zrobiono wiele pomiarów, skontrolowano wiele osób ale też popełniono sporo błędów spowodowanych złą metodą pomiarową. Na rysunkach 1 -3 znajduje się kilka przykładów, jak należy dokonywać pomiarów, aby tych błędów uniknąć.

Należy pamiętać, iż zdjęcie wykonane z odległości powyżej 50 cm może obniżyć odczytywaną temperaturę nawet o 1 – 2^oC.

Rys. 4. Pomiary temperatury wykonane przy pomocy termometru laserowego (pirometru) z odległości około 15 cm

Pomiary pirometrem
Na rysunku 4 znajdują się przykłady pomiarów temperatury wykonanych przy pomocy termometru laserowego (pirometru) z odległości około 15 cm. Jak można zauważyć wykonano kilka pomiarów pirometrem laserowym (dwupunktowym) z odległości mniejszej niż 50 cm i uzyskano następujące wyniki: 36,0^oC, 36,1^oC, 36,2^oC, 36,3^oC. Te pomiary temperatury nie są tak dokładne, jak wykonane przy pomocy kamery termowizyjnej. Jednak jeżeli nie dysponuje się takim urządzeniem jak kamera termowizyjna to można się wspierać termometrem laserowym (pirometrem), najlepiej dwupunktowym, bo wówczas można ograniczyć obszar pomiaru (głównie chodzi o środek ucha).

Rys. 5. Pomiar temperatury przy pomocy kamery termowizyjnej (rozdz. 320×240 pikseli) z odległości ok. 50 cm (wartość zmierzona: 36,6^oC)

Pomiary kamerą termowizyjną
Na rysunkach od 5 do 7 pokazano pomiary wykonane przy pomocy kamery termowizyjnej o rozdzielczości 320 x 240 pikseli z boku głowy (środek ucha).

Jak można zauważyć na zdjęciach, wykonano kilka pomiarów kamerą termowizyjną (o rozdzielczości 320×240) z odległości mniejszej i większej od 50 cm i uzyskano następujące wyniki: 36,6^oC, 36,2^oC, 36,3^oC, odległość powyżej 50 cm: 35,8^oC.

Rys. 6. Pomiar temperatury przy pomocy kamery termowizyjnej (rozdz. 320×240 pikseli) z odległości ok. 50 cm (wartości zmierzone: 36,3^oC i 36,2^oC).

Rys. 7. Pomiar temperatury przy pomocy kamery termowizyjnej (rozdz. 320×240 pikseli) z odległości powyżej 50 cm (wartość zmierzona: 35,8^oC)

Podsumowanie

Można zatem wnioskować po przeprowadzonych pomiarach, że jeżeli używa się kamery termowizyjnej z zachowaniem odpowiedniej metody pomiarowej (oczodoły lub środek ucha), można uzyskać wiarygodny wynik stwierdzający podwyższoną temperaturę (stan podgorączkowy lub gorączkę) u człowieka.

Mam nadzieję, że udało mi się Państwu przedstawić jak w prosty sposób można dokonywać takich pomiarów i ułatwić decyzję w wyborze sprzętu kontrolno-pomiarowego.

mgr inż. Grzegorz Mikołajczyk
Autor jest Managerem produktów Elektra, Fluke, Knick w firmie Eltron