Temassız insan vücudu sıcaklık ölçerlerin kalibrasyonu için referans kaynakların ve metotların geliştirilmesi

Abstract

İnsanlarda yüksek ateş çoğu salgın hastalığın ilk belirtisi olmaktadır. Özellikle, COVID-19 pandemisi döneminde gördüğümüz gibi, yüksek ateş belirtisinin hızlı ve doğru ölçümü hastalığın tespitinde ve yayılmasının azaltılmasında önemli rol oynamaktadır. Bu nedenle ülkemizde hastane, havalimanı, okullar vb. kurumların girişinde ateş tespitinin yapılması zorunlu hale getirilmiştir. Sosyal mesafe (1,5-2 metre) kuralına uygun olarak ateş tespitinin yapılmasında uzaktan ve temassız ateşölçerlerin, özellikle alın termometreleri ve termal kameraların kullanımının önemi ön plana çıkmıştır. Bu cihazların doğru ölçüm gerçekleştirebilmeleri için izlenebilir kalibrasyonlarının yapılması kritik bir öneme sahip olmuştur. Fakat, bu sıcaklık ölçerlerin kalibrasyonu için mevcut bir prosedür, rehber veya standart olmadığından dolayı dünya metroloji enstitüleri bu konuda acil çalışmalar başlattılar. Bu tez çalışması, ülkemizde alın termometrelerinin izlenebilir kalibrasyonlarının yapılabilmesi için Ulusal Metroloji Enstitüsünde yürütülen çalışmaların sonuçlarını kapsamaktadır. Bu amaçla, iki farklı referans kaynağın karşılaştırmalı performans analizi yapılarak izlenebilir kalibrasyon zinciri oluşturulmuştur. Öncelikle yüksek hassasiyetli ve çözünürlüklü termal kamera ve transfer standart referans radyasyon termometresi kullanılarak kaynakların yüzey taramaları yapılmış ve aktif ışıma alanlarının sıcaklık dağılımları çıkarılmıştır. Her iki kaynak 30°C ile 42°C aralığında ayarlanmış ve kararlılıkları kontrol edilmiştir. Ülkemizde de yaygın kullanılan ve farklı üreticilerden temin edilmiş 8 adet alın termometresi bahsedilen iki referans kaynak kullanılarak kalibre edilmiş ve belirsizlik analizi yapılmıştır. Ek olarak, kullanılan iki farklı referans kaynağın belirli sıcaklık değerlerinde emisivite değeri değişimine bağlı olarak sıcaklık okuması farklılıkları hesaplanmış ve emisivite hatasının ölçüm belirsizliği bütçesine katkısı belirlenmiştir. Her iki referans kaynağının ITS90'a uygun olarak yüksek doğrulukla alın termometrelerinin izlenebilir kalibrasyonunda kullanılabileceği kanıtlanmıştır.

High fever in humans is the first sign of most epidemic diseases. Especially as we saw during the COVID-19 outbreak, measuring the high fever symptom quickly and accurately plays an important role in detecting the disease and reducing its spread. Therefore, in our country, hospitals, airports, schools and so on. Fire detection has become mandatory at the entrances of institutions. The use of remote and non-contact thermometers, especially forehead thermometers and thermal cameras, came to the fore in fever detection in accordance with the social distance (1.5-2 meters) rule. Traceable calibrations are critical for these devices to make accurate measurements. However, since there is no existing procedure, guideline or standard for the calibration of these temperature measuring devices, world metrology institutes have initiated urgent studies on this issue. This thesis study covers the results of the studies carried out at the National Metrology Institute in order to make traceable calibrations of forehead thermometers in our country. For this purpose, a traceable calibration chain has been established by performing comparative performance analysis of two different reference sources. First of all, surface scans of the sources were made by using a high precision and resolution thermal camera and a transfer standard reference radiation thermometer, and the temperature distributions of the active radiant areas were extracted. Both sources were adjusted between 30°C and 42°C and their stability was checked. Eight forehead thermometers, which are widely used in our country and supplied from different manufacturers, were calibrated using two reference sources and uncertainty analysis was performed. In addition, temperature reading differences were calculated depending on the emissivity value change at certain temperature values of two different reference sources used and the contribution of the emissivity error to the measurement uncertainty budget was determined. It has been proven that both reference sources can be used for traceable calibration of highly accurate forehead thermometers according to ITS90.