朱召懷
(定西市計(jì)量測(cè)試檢定所,甘肅 定西 743000)
近年來(lái),社會(huì)發(fā)展日新月異,人類(lèi)活動(dòng)愈來(lái)愈頻繁,人類(lèi)生活正式步入高科技時(shí)代。日漸增長(zhǎng)的用電需求導(dǎo)致碳排放量激增、溫室氣體濃度升高,導(dǎo)致全球期氣候變暖、溫室效應(yīng)。而溫室效應(yīng)引起的臭氧層破壞及臭氧層損耗,也將直接改變到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射光波類(lèi)型及輻射程度。
太陽(yáng)輻射和海洋大氣熱交換對(duì)海水溫度的影響是決定性的,而海水溫度本身即是海水的一個(gè)重要物理變量,海水溫度改變對(duì)海洋生物、水體自凈程度及洋流所途經(jīng)的冰川陸地都將帶來(lái)翻天覆地的變化。因此針對(duì)海水及其上空的大氣溫度觀測(cè),對(duì)溫室效應(yīng)所帶來(lái)的連鎖反應(yīng)的分析及控制有著重要意義[1]。
在對(duì)海面溫度進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中,若使用傳統(tǒng)的儀器,則需要通過(guò)測(cè)量?jī)x器與海水進(jìn)行實(shí)際接觸,兩者進(jìn)行充分的熱交換后達(dá)到熱平衡的方法才能達(dá)成檢測(cè)目的。在此期間,儀器自體溫度與環(huán)境溫度等因素將會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響,使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差;由于是定點(diǎn)測(cè)量,測(cè)量深度、測(cè)量區(qū)域的限制也會(huì)使測(cè)量的有效性與效率受到影響,要得出某一區(qū)域的海水溫度,可能需要大范圍內(nèi)多深度及多海域測(cè)量才能得出結(jié)論;再者,儀器自體連接情況也將影響測(cè)量結(jié)果,若出現(xiàn)儀器接觸不良、儀器短路等現(xiàn)象,檢測(cè)結(jié)果將會(huì)作廢。與此同時(shí),這樣的方法將增大對(duì)測(cè)量海域產(chǎn)生污染的可能性。綜上所述,傳統(tǒng)的接觸式測(cè)溫方式已不能滿足現(xiàn)代一些領(lǐng)域的測(cè)溫需求。
與此相較,有效利用非接觸式傳感器(紅外線傳感器)也同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海水溫度的測(cè)量,并獲取更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。非接觸式傳感器測(cè)溫較傳統(tǒng)儀器的優(yōu)勢(shì)在于,傳感器中的感溫元件可直接發(fā)射出紅外線,在不與海水進(jìn)行接觸的情況,直接利用熱輻射完成熱交換。由于紅外波段對(duì)海水的穿透力很低,從而可以非常精準(zhǔn)地獲取溫度數(shù)據(jù)。同時(shí)非接觸式傳感器具有較高的測(cè)溫上限,在測(cè)量海水溫度時(shí)具有更廣泛的應(yīng)用性。且由于測(cè)量方式是發(fā)射紅外線電波,受自體設(shè)備的限制較小,測(cè)量結(jié)果受海域的深度與廣度的局限性影響較傳統(tǒng)儀器而言大大減少,并可對(duì)測(cè)量區(qū)域點(diǎn)、線、面三個(gè)維度進(jìn)行同時(shí)段測(cè)量,大大增加了便利性。在環(huán)境保護(hù)方面,非接觸式傳感器因使用熱輻射原理,對(duì)測(cè)量海域產(chǎn)生污染的可能性幾乎為零。并且在進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)測(cè)量的同時(shí),因不會(huì)與海水有任何直接性接觸,其檢測(cè)結(jié)果與接觸式儀器的檢測(cè)結(jié)果間的數(shù)值差異可以為海水溫度與熱島效應(yīng)間的關(guān)聯(lián)提供有力的數(shù)據(jù)支撐[2]。
但使用非接觸式傳感器測(cè)溫過(guò)程中,如果出現(xiàn)天氣因素的干擾,導(dǎo)致周?chē)諝鉁囟绕停瑢?huì)導(dǎo)致其測(cè)量溫度與海水溫度出現(xiàn)誤差,存在實(shí)際溫度與測(cè)量數(shù)據(jù)溫度不符等缺陷。
溫度計(jì)是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中常見(jiàn)的溫度測(cè)量裝置,近年來(lái)社會(huì)衛(wèi)生情況每況愈下,加之2019 年末新型冠狀病毒在我國(guó)乃至全球掀起的公共衛(wèi)生安全狂潮,引發(fā)了公共衛(wèi)生安全全球性的革命,為世界打開(kāi)了全新的格局。溫度計(jì)作為社會(huì)大眾是否罹患疾病的第一道關(guān)卡,同時(shí)也是觀察人體機(jī)能是否正常運(yùn)作的標(biāo)志之一——體溫的檢測(cè)工具,其社會(huì)需求量激增的同時(shí)更是以迅猛之態(tài)普及并改革著[3]。
罹患普通細(xì)菌性或病毒性感冒的患者,因身體抵抗力偏弱,易引發(fā)體溫升高、乏力、納差、肌肉酸痛等常見(jiàn)癥狀。而新型冠狀病毒,更是因?yàn)椴《緜鞑バ詮?qiáng),傳播速度快,傳播途徑多種多樣,載體層出不窮等原因令人聞風(fēng)喪膽。因此采取科學(xué)的檢測(cè)方式顯得尤為重要。其中病毒對(duì)身體機(jī)能尚未發(fā)育完善的嬰兒而言影響較成年人更甚。所以安全且準(zhǔn)確地測(cè)量嬰兒的體溫,對(duì)每一位父母以及醫(yī)護(hù)人員來(lái)說(shuō)都有極其重要的意義。以下以傳統(tǒng)溫度計(jì)與紅外測(cè)溫儀在測(cè)量嬰兒體溫的應(yīng)用中的作用為例。
傳統(tǒng)水銀溫度計(jì)因生產(chǎn)成本低廉,性能穩(wěn)定,在臨床醫(yī)學(xué)界被廣泛應(yīng)用。但在實(shí)際測(cè)量溫度過(guò)程中,因?yàn)樽泽w的接觸式需求,在繁雜和井噴式的檢測(cè)量下存在天然弊端,例如消毒不到位造成的病毒傳播,這其中又包括感冒細(xì)菌及病毒,及其他黏膜附著型接觸式傳播病毒,給臨床護(hù)理工作造成諸多不便。同時(shí),傳統(tǒng)體溫計(jì)測(cè)溫效率低。若用傳統(tǒng)水銀體溫計(jì)測(cè)量體溫,要5 min 以上,可能耽誤寶貴的治療時(shí)間。尤其是嬰兒體溫上升速度較成年人更快,高燒如果不及時(shí)采取措施可能引起抽搐等危險(xiǎn)。且傳統(tǒng)水銀體溫計(jì)對(duì)測(cè)量位置的要求更高,需要將儀器準(zhǔn)確放置在腋窩、口腔舌下或肛門(mén)內(nèi),測(cè)量過(guò)程中的移動(dòng)或滑落都將影響測(cè)量結(jié)果。采用紅外體溫計(jì)測(cè)量體溫只需要1 s,可以及時(shí)測(cè)量出體溫,且由于是熱輻射測(cè)量原理,測(cè)量位置不需高精準(zhǔn)度。
因使用傳統(tǒng)水銀溫度計(jì)需要對(duì)嬰兒進(jìn)行固定姿勢(shì)及保持穩(wěn)定狀態(tài),在被測(cè)量過(guò)程中嬰兒時(shí)常會(huì)處于驚恐及緊張的不穩(wěn)定應(yīng)激狀態(tài),或因嬰兒好動(dòng)而對(duì)使用溫度計(jì)來(lái)完成測(cè)量任務(wù)造成消極負(fù)面影響。以及嬰兒在躲避過(guò)程中的機(jī)體運(yùn)動(dòng),會(huì)導(dǎo)致體溫迅速升高,影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。再者,傳統(tǒng)的水銀溫度計(jì)具有易破壞且易碎的特點(diǎn),一旦破碎具有引發(fā)腸穿孔、刺激性腹瀉等疾病的可能性。傳統(tǒng)水銀溫度計(jì)破碎后當(dāng)中的汞化學(xué)成分需利用嚴(yán)格的方式拾取并處理,在這兩個(gè)過(guò)程中若有其中之一處理不當(dāng),一旦蒸發(fā),更會(huì)導(dǎo)致人體受到一定傷害,后患無(wú)窮。
考慮嬰兒尚未具備獨(dú)立思考能力及天生活潑愛(ài)動(dòng)的特性,有效利用非接觸式紅外線測(cè)量?jī)x器進(jìn)行體溫測(cè)量的方法獲得了越來(lái)越多父母以及醫(yī)護(hù)人員的青睞。非接觸式紅外線測(cè)量?jī)x器較傳統(tǒng)水銀溫度計(jì)而言,在因接觸產(chǎn)生交叉感染風(fēng)險(xiǎn)方面具有壓倒性優(yōu)勢(shì),因測(cè)量及讀數(shù)均不需接觸嬰兒身體,可全面排除在體溫測(cè)量中造成二次感染風(fēng)險(xiǎn)的可能性。
除此之外,非接觸式紅外線測(cè)量?jī)x器由溫度傳感器、液晶顯示屏、集成電路及其他電子元件組成,采用直流電供電模式,電壓低、電流小、不含水銀,對(duì)嬰兒及操作人員、周?chē)h(huán)境安全無(wú)害。更具有讀數(shù)方便、讀數(shù)精度高、操作便捷以及嬰兒無(wú)排斥等性能特點(diǎn)。因此在越來(lái)越多的臨床科室、交通樞紐、出入境檢測(cè)處等人群密集且流動(dòng)量大的區(qū)域被廣泛應(yīng)用。不僅嬰兒好動(dòng)及檢測(cè)難的問(wèn)題得以攻克,當(dāng)下面對(duì)來(lái)勢(shì)洶洶的新型冠狀病毒,其在檢測(cè)與治療中也作出巨大貢獻(xiàn),為社會(huì)安定和人類(lèi)發(fā)展謀得福祉。
但非接觸式紅外線測(cè)量?jī)x器在溫度的測(cè)量精度方面,在一定程度上不如傳統(tǒng)水銀溫度計(jì)。因傳統(tǒng)水銀溫度計(jì)測(cè)溫時(shí)處于封閉環(huán)境,緊貼人體黏膜進(jìn)行溫度測(cè)量,不受或極少受到外界環(huán)境溫度影響。較非接觸式紅外線測(cè)量?jī)x器測(cè)量時(shí)會(huì)受到外界環(huán)境和與被測(cè)物體間距離遠(yuǎn)近的影響而言,其測(cè)量結(jié)果更具參考價(jià)值。但其數(shù)值差異很小,一般認(rèn)為忽略不計(jì)。
此外,非接觸式紅外線測(cè)量?jī)x器較傳統(tǒng)水銀溫度計(jì)而言,還存在生產(chǎn)成本較為高昂的問(wèn)題。
因熱電偶具有一定的不穩(wěn)定性,在其通道檢查過(guò)程中對(duì)相同位置的溫度測(cè)量偶會(huì)出現(xiàn)指示不穩(wěn)定的現(xiàn)象。因此要獲得精準(zhǔn)的溫度數(shù)據(jù),需要在測(cè)量環(huán)境恒定以及無(wú)強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境兩者兼?zhèn)涞臈l件下才能實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)問(wèn)題產(chǎn)生時(shí),要確保上述條件是否得以滿足。排除測(cè)量環(huán)境及電磁干擾因素外,對(duì)于熱電偶出現(xiàn)的這些問(wèn)題,一般考慮是布線因素引發(fā)的。如接線出現(xiàn)松動(dòng)、接觸不良等。通常情況下,對(duì)其進(jìn)行檢查,若是因?yàn)榻泳€出現(xiàn)松動(dòng)導(dǎo)致溫度值測(cè)值出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況,可以將其擰緊,再進(jìn)行抄表工作,可發(fā)揮正常功能。
溫度計(jì)表系統(tǒng)如果出現(xiàn)問(wèn)題,可以通過(guò)以下步驟進(jìn)行針對(duì)性分析及處理[4]。
首先,需要對(duì)溫度計(jì)的顯示值進(jìn)行檢查,如果出現(xiàn)數(shù)值極大或者極小的情況,同時(shí)儀器表出現(xiàn)很大的滯后現(xiàn)象,則優(yōu)先考慮現(xiàn)場(chǎng)儀器表出現(xiàn)了問(wèn)題,引發(fā)該現(xiàn)象的可能性。若溫度計(jì)的顯示沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)值變化,同時(shí)變送器中的放大器出現(xiàn)故障問(wèn)題,也會(huì)導(dǎo)致這種問(wèn)題出現(xiàn)。
其次,若出現(xiàn)調(diào)節(jié)器PID 參數(shù)值無(wú)法正常調(diào)節(jié)的情況,并同時(shí)出現(xiàn)快速連續(xù)反復(fù)震蕩變化的指示值時(shí),如出現(xiàn)緩慢變化,則可以考慮是操作不符合規(guī)范引起的,如若進(jìn)行規(guī)范操作后,仍沒(méi)有任何改變,那就是溫度計(jì)本身系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題,基本無(wú)法修復(fù)了。除此之外,溫度計(jì)驗(yàn)證環(huán)節(jié)也非常重要,這為溫度計(jì)在測(cè)量溫度的精準(zhǔn)度方面提供良好的基礎(chǔ),同時(shí)此驗(yàn)證環(huán)節(jié)必須按照配套設(shè)備的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。該環(huán)節(jié)需要將壓力溫度計(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)完全浸沒(méi)在被測(cè)介質(zhì)當(dāng)中,并觀察兩個(gè)溫度計(jì)指示值,在溫度計(jì)指示值已經(jīng)穩(wěn)定后,可以對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。壓力溫度計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)之間不可超過(guò)1 m 的距離,溫度計(jì)的校準(zhǔn)過(guò)程,需要通過(guò)上限及下限的正負(fù)行程進(jìn)行逐點(diǎn)執(zhí)行[5]。
為了避免人為因素造成的溫度計(jì)量誤差和失誤,或者是由于操作員未注意到環(huán)境差異而造成的數(shù)據(jù)偏差。所以要制訂嚴(yán)格且細(xì)致的計(jì)量工作流程和計(jì)劃。加強(qiáng)對(duì)于計(jì)量人員的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn),培養(yǎng)計(jì)量工作人員嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的工作態(tài)度,對(duì)于計(jì)量結(jié)果、數(shù)據(jù)結(jié)果和數(shù)據(jù)種類(lèi)具有明確的分析和理解,在計(jì)量工作的過(guò)程中,可以一絲不茍地完成每一項(xiàng)工作步驟,及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)量中出現(xiàn)的問(wèn)題,保證計(jì)量結(jié)果的精準(zhǔn)性。
溫度計(jì)量設(shè)備的精準(zhǔn)性是保證計(jì)量工作順利開(kāi)展的基礎(chǔ)和前提。及時(shí)地對(duì)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行檢查和維修是保證溫度計(jì)量精準(zhǔn)性的必要手段和方法。溫度計(jì)量設(shè)備對(duì)于儲(chǔ)藏的環(huán)境與條件有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和要求。部分溫度計(jì)量設(shè)備對(duì)于環(huán)境中的酸堿度、濕度以及光照條件具有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),如果不按照標(biāo)準(zhǔn)存放就有可能造成計(jì)量設(shè)備使用壽命縮短,甚至出現(xiàn)精準(zhǔn)度降低或設(shè)備損毀等情況的發(fā)生。所以對(duì)于計(jì)量設(shè)備的使用和保管方面要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管和檢查,通過(guò)對(duì)設(shè)備的跟蹤和監(jiān)管,在最大程度上保護(hù)計(jì)量設(shè)備的安全和精準(zhǔn),從而杜絕由儀器問(wèn)題而產(chǎn)生的較大計(jì)量誤差。
溫度計(jì)量工作開(kāi)展的過(guò)程中容易受到環(huán)境變化而產(chǎn)生誤差。所以在進(jìn)行溫度計(jì)量任務(wù)之前要對(duì)任務(wù)環(huán)境進(jìn)行認(rèn)真勘查,在任務(wù)開(kāi)始之前做好細(xì)致的計(jì)劃準(zhǔn)備,從而減少溫度計(jì)量工作中因環(huán)境變化而產(chǎn)生的誤差。
溫度計(jì)量工作,無(wú)論是在開(kāi)展前后還是在開(kāi)展的過(guò)程中都要制定出一個(gè)完整且合適的管理體系。在溫度計(jì)量工作開(kāi)始前,對(duì)于環(huán)境的勘查,設(shè)備的擺放和設(shè)備的檢測(cè)與維修工作都要按照管理體系的步驟和規(guī)則進(jìn)行,從而確保接下來(lái)的溫度計(jì)量工作可以順利進(jìn)行。在計(jì)量活動(dòng)開(kāi)展的過(guò)程中,要按照計(jì)量檢測(cè)的流程開(kāi)展,將數(shù)據(jù)從設(shè)備中導(dǎo)出,并判斷數(shù)據(jù)的合理性,在測(cè)溫工作中要同時(shí)使用傳感器和測(cè)量軟件,在發(fā)現(xiàn)異常后要及時(shí)排查問(wèn)題所在,檢查溫度計(jì)量系統(tǒng)的子體和母體單元。在溫度計(jì)量活動(dòng)結(jié)束后,要對(duì)所有計(jì)量設(shè)備進(jìn)行檢查和存放,對(duì)于在測(cè)量過(guò)程中損壞的儀器進(jìn)行標(biāo)識(shí)和維修,并在儲(chǔ)存之前對(duì)于儲(chǔ)藏環(huán)境進(jìn)行檢查和維護(hù),使得儀器可以得到妥善保存和管理。對(duì)于計(jì)量產(chǎn)品的檢測(cè)結(jié)果要進(jìn)行合理的標(biāo)識(shí)登記,對(duì)于測(cè)量結(jié)果不合格的產(chǎn)品要貼上禁用標(biāo)簽,在產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)后仍無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,對(duì)其標(biāo)注報(bào)廢符號(hào)。在計(jì)量工作全面結(jié)束后,要組織反省在測(cè)量工作中是否按照標(biāo)準(zhǔn)的工作步驟進(jìn)行,是否運(yùn)用了統(tǒng)一的計(jì)量準(zhǔn)則,發(fā)現(xiàn)計(jì)量過(guò)程中的問(wèn)題并加以改正,從而進(jìn)一步減少人為造成的計(jì)量誤差。
在溫度計(jì)量過(guò)程中,測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度,將直接關(guān)乎到測(cè)量?jī)x器的使用周期。在測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)問(wèn)題,工作人員需要第一時(shí)間反映并采取相應(yīng)措施,以此確保溫度測(cè)量數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確,同時(shí)保證溫度計(jì)的使用周期,使溫度計(jì)得以被更高效更持久地使用。