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红外测温仪精度低,谁的锅?传感器、MCU、算法还是检测?


红外测温仪异常火爆!备受电子产业链和投资者热捧。2月2日,工信部新闻会上预测,全自动红外体温检测仪需求大概6万台,手持式约55万台。以额温枪为例,市场预计额温枪的需求短期上升10倍,尤其是医用级额温枪更是“一枪难求”,额温枪的价格也从一百多元一把,直接升至四五百元。2月以来,自动红外热成像测温仪厂商,特别是大立科技、高德红外的股价连创新高。手持式测温设备上游的电热堆传感器生产厂商汉威科技、森霸传感也相继出现涨停。


3月5日,由电子发烧友直播的“新冠疫情,刚需红外+测温仪”的保障之路,邀请三位重量级嘉宾成功举办了线上互动交流活动,有1257人参与了视频直播会议交流。


本次直播活动由电子发烧友执行副主编章鹰主持,邀请芯海科技董事长卢国建先生,高德智感销售总监金朝昊先生和艾德克斯产品经理苗萱女士三位嘉宾一起畅所欲言,就四大话题“热潮之下的红外测温仪频频出现断货,保障之路如何?哪些措施能够保证红外测温仪的准确性?如何看待市场上各种AI测温方案?未来三年,无接触测温行业有哪些发展趋势?“分享了关于红外测温仪产业发展的思考和精彩观点。


红外测温仪频频出现断货,保障之路如何?


芯海科技董事长卢国建表示,大年初四,新型冠状病毒肺炎疫情蔓延初期,公司收到政府给行业的求助讯息,得知国家抗疫物资红外测温枪告急,公司管理团队便紧急召开在线会议,成立了“芯海应急指挥小组”,迅速启动“红外测温项目”技术攻关组。


图:芯海科技董事长卢国建直播画面


“芯海科技一直根植于健康测量领域,之前没有在额温枪这个小众市场投入。2月10日,客户就直接找到芯海科技。在疫情到来后,芯海科技的研发团队开发出配合红外传感器的高精度ADC和MCU方案,2月16日,芯海的红外测温枪方案成功了,更多客户找上门。30多天,芯海科技推出了红外测温枪成熟方案,客户也拿到许可证开始生产。”


高德智感销售总监金朝昊,从1月19日到参与直播当天,几乎一直都在工作。金总表示,高德红外不是纯传感器芯片厂商,我们做红外热成像的探测器,与普通额温枪采用的热电堆芯片不同。高德不仅将芯片供应给合作伙伴,同时公司也是下沉到一线,生产整机系统,提供全自动红外热成像测温警告产品给全国的客户。


图:高德智感销售总监金朝昊在直播现场画面


2008年,高德已经启动红外传感器,2010年上市后用融资的钱投入十多亿,打造了三条MEMS传感器生产线。现在用于自动化红外人体测温主要是非制冷探测器。这个传感器在2013年之前,都是从法国进口的。2013年后,高德可以生产非制冷探测器,带来的产能自有的保证。所以这次在新冠疫情爆发后,即便是6万台,在红外传感器芯片上的供应是可以保证,但是在整机生产上有一定的紧张。


金总回忆说,最早在12月30日,当时武汉某家医院就提出了需求,高德立即就派出工程人员去安装了机器,当时政府和普通民众都对疫情不了解,但是医院的反应快一些。1月21日,高德红外董事长启动战疫会议,包括市场、研发、供应链和物流负责人,成立战疫小组,全力生产红外热成像仪测温设备。


2月14日之前,疫情人数已出现暴增,高德已经在武汉天河机场和武汉高铁站安装红外热成像测温告警系统,主要优势是在大范围内检测人群的体温,识别画面中每个人体温和筛查出体温过高的人,并进行报警和记录。短短一个月交付6000套,后面有2万套的订单量设备生产。


图:艾德克斯产品经理苗萱在直播现场画面


作为各种测温仪上市前最重要一环的测试,艾德克斯产品经理苗萱感受很深。艾德克斯是一家生产测试测量仪器的厂商,包括医疗设备、无人机、AI智能机器人都会在医疗器械中运用很多,包括医疗电源都需要测试。


“农历年过后,很多客户找到我们,CT影像设备,纯净的交流源才能进行稳定的工作。我们先从经销商那里给客户紧急调货,满足一线疫情前线需求方的要求。2月17日公司复工,所有医疗客户都是第一时间优先生产,优选供应最紧急客户需求。” 苗萱表示。


哪些措施保证红外测温仪的准确性?


笔者调研的资料显示,按照体温枪相关的制作规定,体温枪热传感器医疗级别为±0.2度,工业级别的材料是±0.5度,用于人体测温的体温枪必须采用±0.2度的医疗级别传感芯片,体温枪制造商必须持有医疗生产许可证和计量证。红外热成像体温系统测量仪的标准是:红外分辨率:384x288;检测精度:±0.3℃。


“如果用红外热成像系统测量体温,达到一定的精度,一方面要求传感器的稳定性和响应率,第二、要求整个系统算法的优化,第三、现场环境的确保。三个条件缺一不可。” 高德智感销售总监金朝昊表示。


红外人体测温的准确体现在三个方面。首先,对人体体表温度的测量要准确,红外探测器根据物体辐射红外线,不同物体辐射率不同,探测器的性能对准确性至关重要,高德红外探测器性能优秀。


另一方面,在获得体表温度的基础上,需要利用软件算法综合得出人体体内温度。高德优秀的红外探测器保障了体表温度信息的精确收集,优秀的软件算法(大数据建模+人脸识别技术综合的软件算法)保障了体内温度计算的精准输出。


第三、自动红外热成像系统测量体温,需要对环境有一定的限制。我们建议用户在体内来使用,或者如果在室外的话,需要搭一个临时的板房来检测体温,这样才能确保准确性。


芯海科技董事长卢国建表示,手持式红外测温仪的精度与四大关键因素有关:传感器、ADC精度、算法,额温枪的结构和生产工艺都有关系,这是一个系统性的问题,它有系统性的因素的影响,厂商要从系统上去考虑精度的问题。


市面上的传感器型号纷杂,意味着红外测温枪生产厂商拿到芯海的ADC +MCU 芯片却不一定能适配手上的传感器。为解决这个问题,芯海联系各大主流传感器厂商开始配型、调试,从总工到工程师都在全力以赴,目前芯海的芯片能和市面上大多数的传感器适配,以降低客户的开发难度及缩短红外测温枪整机生产的进程。


卢总认为,芯海ADC+MCU方案的高精度源于两大因素:芯海在健康测量领域的长期积累,包括心率的测量,还有对脉搏波对平衡度,算法的积累,为什么需求来的快,我们也能快速整合出最佳方案,就是前期技术的积累;第二、规范IPD开发流程。结合芯片的开发流程,做了流程规范,比如新产品导入流程、量产作业SOP,这样不仅可以保证方案的质量,也能够保证我们快速的服务客户,指导达到固定的量产。我们还邀请两位资深专家全程参与整个新方案的开发过程,这些都对芯海快速研发额温枪的方案提供了保障。


“手持式的红外测温仪,怎样测试它的精度和功耗?”艾德克斯产品经理苗萱表示,她们特别去做了一个额温计的测量,测量后发现一款额温计的待机电流和工作电流非常小,待机电流只有2.7微安,工作电流可以达到4.76毫安。这就要求,厂家在选择额温计的测试设备,它的要求一定是具有非常快的动态响应速度,非常高的电流解析度,否则工作人员是无法去测试出如此一个小的电流变化。艾德克斯提供了两款IT640、ITM320,它都是高精度的电源,这两款电源它的测量精度是达到了一个50纳安级,它的解析度也完全可以高到1纳安,所以说对于像手持式的这种人体的红外测温计,它的测量是完全没有问题的。


还有,苗萱经理强调现在的测试仪器它都是一台多用,考虑到客户今天有小电流的测试需求,未来会有大量的测试需求,测试范围就会非常广。艾德克斯测试设备做多档位的设计,设备可以设置为自动挡的切换,对于不同功率的额温枪,都可以自动的在相应的挡位进行合适的测试,保证了测试的精确度。


如何看待市场上各种AI测温方案?


艾德克斯产品经理苗萱认为,新冠疫情对全球敲响一个警钟,这次疫情不仅在中国爆发,也在全球蔓延,未来更多的物联网终端产品会考虑增加测温功能,它将会成为一个趋势。“艾德克斯计划2020年在加大AI测温方面的投入,我们看到医疗应用领域的无人机、AI智能机器人,都已经加入测温些功能了,但是目前不太普及,未来可能普及率会高,我们看好这一趋势。”


芯海科技董事长卢国建表示,温度对人体是一个非常重要的一个指标。芯海科技擅长做健康测量,做慢病的预防预测,主要以考手机人的体脂数据,心率数据和脉搏波数据,这些都与人的心脏和肥胖相关,对于慢病预防非常有益。而红外测温,或者未来的AI测温,反映的是人们遇到的常见病,当人们感冒发烧的时候,他可能前期都会有一些变化,温度会有一些明显变化,那么温度将来会预测、预警常见病。


卢总分析说,未来温度测量会有多种产品形式,比如高德自动红外热成像测温仪,应用在人流量大的火车站、飞机、医院等长江,红外测温枪可以在办公楼、住宅社区应用更广。红外测温是否会走向普及化,可能性非常大。作为IC原厂,芯海科技能够开发更低功耗、更具性价比、更高性能的芯片加上系统的解决方案,为将来做一些手机厂商、可穿戴领域公司合作提供更好的配套产品。


高德智感销售总监金朝昊非常看好AI测温的发展。他指出,高德在2019年开始尝试向AI和机器视觉方向拓展,寻求和AI行业的头部公司合作,推出创新产品。


高德希望红外热成像的技术能够进入千家万户,能够在日常的生活当中应用。他们的优势是拥有自主MEMS传感器和生产线,是偏上游的厂商,不足之处是目前在下层的应用当中,没有太多经验和储备技术。他们希望和跨行业的AI公司或者机器人公司合作,将红外热成像市场做大。他分析表示,在闸机上,或者是门禁上都汇集成高德的图像传感器、温度图像传感器,它会带来两大变革:第一、体温数据最终会成为一个人身体状态的判断的大数据之一;第二、测量温度,涉及到精准温度还是能够识别温度,后者可以帮助AI公司识别对象是活体人还是一张照片。


未来三年,无接触测温行业有哪些发展趋势?


高德智感销售总监金朝昊表示,今年的新冠疫情和2003年非典疫情两大不同:第一、病毒传染性非常强,传染区域和人数都是SARS的数倍。第二、互联网信息传播量巨大,整个社会改变公共卫生安全观念。未来体温测量将是一个强刚需,可以变成大数据或者互联网信息源,带动上游传感器的市场应用,温度传感器、图像传感器将会和新技术AI、5G、语音和大数据结合。


第三、产品形态上,图像和温度传感器可以加载到多种产品当中,比如存在于手机、便携终端和各种各样智能的硬件设备里面,这给上游的传感器厂家带来的直接考验:如何把芯片做的便宜、小型化、低功耗。高德红外已经先走一步,金总给大家展示高德最新一个晶圆级封装的传感器,它类似于手机外挂件,他的手机直接插到之后,通过APP就可以马上看到图像和温度。


金总认为,未来3~5年高德正在坚定将红外传感器朝多种终端应用方向坚定发展,把传感器做的便宜、小型化和低功耗,与各行各业合作,特别是大数据、安防、AI和机器人等领域的厂商合作,无接触测温未来的一个发展趋势。


芯海科技董事长卢国建表示,高德智感的金总展示的传感器产品是超前的,芯海科技不仅是一家芯片公司,也是一家集成电路大数据公司,合作客户众多,在手机或可穿戴领域的合作的大牌厂商很多。芯海希望借助于自身在芯片和算法的技术积累,把芯片做得更加小型化、更加精准,再融入AI算法,推动测温方案在各种场景中的应用。他相信红外测温的功能会在很多的产品形态上出现,非常期待这一天的出现。


艾德克斯产品经理苗萱指出,测温行业未来必定会走上高品质、高要求的发展道路。对于测试测量厂商,任何发展都对测试设备提出了更高的要求。对于刚刚金总展示的图像温度传感器和手机的结合使用,对于测试仪器来说,就要求产品多元化。


一机多用的趋势。对于艾德克斯来说,结合整个测温行业的发展,未来我们的测试产品上面更加多元化,来满足这些行业发展新的测试需求。


今天大家可能是在测量的时候都会用到电源,都会用到负载,未来一台电源可以既是一台电源又是一台负载,或者又结合了示波器,结合了功率表,测试厂商要在一台机器里面去呈现多种功能,提供给生产厂商更简便的测试方法,这是我们企业要考虑的。



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