เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด (IR thermometer) คือปืนวัดอุณหภูมิจากระยะไกล ระยะทางไกลที่ว่านี้อาจเป็นหลายเมตร หรือหลายเซ็นติเมตรขึ้นอยู่กับรุ่น และราคาของเครื่องวัดแต่ละรุ่น เครื่องวัดชนิดนี้มักใช้ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม และทางการแพทย์ที่หลากหลาย ทำงานได้ดีในสถานการณ์ที่วัตถุเปราะบาง และเป็นอันตรายหากเข้าใกล้ หรือเมื่อเครื่องวัดชนิดอื่นไม่สามารถใช้งานได้จริง เช่น การวัดอุณหภูมิในเตาหลอม หรือวัดไข้เพื่อหลีกเลี่ยงการติดเชื้อ และปนเปื้อน
เครื่องวัดนี้ใช้แนวคิดของการแผ่รังสีอินฟราเรดเพื่อกำหนดอุณหภูมิพื้นผิวของวัตถุ โดยไม่ต้องสัมผัสทางกายภาพ มาดูกันว่าหลักการทำงานของเครื่องวัดชนิดนี้คืออะไร เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิ IR
หลักการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด
เครื่องวัดนี้ทำงานโดยอาศัยปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการแผ่รังสีของวัตถุสีดำ (Black body) สิ่งใดก็ตามที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ (0 เคลวิน) จะมีโมเลกุลอยู่ข้างในเคลื่อนที่ไปมา ยิ่งอุณหภูมิสูงเท่าใดโมเลกุลก็ยิ่งเคลื่อนที่เร็วขึ้นเท่านั้น ในขณะที่เคลื่อนที่โมเลกุลจะปล่อยรังสี Infrared ซึ่งเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่อยู่ใต้สเปกตรัมของแสงที่มองเห็นได้ เมื่ออากาศร้อนขึ้นพวกมันจะปล่อย Infrared ออกมามากขึ้น และยังเริ่มเปล่งแสงที่มองเห็นได้ นั่นคือเหตุผลที่โลหะที่ให้ความร้อนสามารถเรืองแสงเป็นสีแดง หรือสีขาวได้ เครื่องวัดจะตรวจจับ และวัดรังสีนี้
เครื่องวัดนี้ทำงานอย่างไร
แสงอินฟราเรดทำงานเหมือนแสงที่มองเห็นได้ สามารถโฟกัสสะท้อน หรือดูดซับได้ เครื่องวัดแบบ Infrared มักใช้เลนส์เพื่อโฟกัสแสง Infrared จากวัตถุหนึ่งไปยังเครื่องตรวจจับที่เรียกว่าเทอร์โมไพล์ เทอร์โมไพล์ดูดซับรังสี Infrared และเปลี่ยนเป็นความร้อนไปเป็นพลังงานไฟฟ้า ยิ่งมีพลังงาน Infrared มากเท่าไหร่เทอร์โมไพล์ก็จะยิ่งร้อนขึ้นเท่านั้น ความร้อนนี้จะกลายเป็นไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังเครื่องตรวจจับ ซึ่งใช้เพื่อกำหนดอุณหภูมิของวัตถุที่เทอร์โมมิเตอร์ชี้ไป
ชนิดของอินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์
มีประเภทของเครื่องวัดอุณหภูมิหลายประเภททั้งแบบ Infrared และในขณะที่ส่วนใหญ่จะทำงานคล้ายกัน บางตัวทำงานได้ดีกว่าในสถานการณ์บางประเภทเนื่องจากรูปร่าง หรือการออกแบบ ดูรายละเอียดเครื่องมือวัดอุณหภูมิทั้งหมด
เครื่องวัดเฉพาะจุด (แบบปรกติที่พบได้บ่อย)
เครื่องวัดนี้ออกแบบมาเหมือนปืนเรดาร์ คุณสามารถตรวจจับอุณหภูมิของพื้นผิว และวัดได้ เครื่องวัดแบบเฉพาะจุด ช่วยให้วัดอุณหภูมิของพื้นที่เฉพาะที่ยากเกินกว่าจะค้นคว้า หรือสัมผัสได้ง่ายขึ้นเป็นเครื่องมือทั่วไปของช่างเทคนิค พวกเขาจะใช้เทอร์โมมิเตอร์กับระบบระบายอากาศในอาคาร เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิเฉพาะจุดทั่วทั้งระบบเพื่อหารอยรั่ว หรือจุดอ่อน
กล้องถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรด
อุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดตรวจจับรังสี (ความร้อน) เป็นพื้นที่ขนาดใหญ่ และคุณจะได้รับภาพสองมิติของพื้นที่ กล้องต้องใช้ซอฟต์แวร์ และฮาร์ดแวร์เพื่อการวัด และการอ่านค่าที่แม่นยำ พวกเขาแสดงภาพแสดงการอ่านแบบเรียลไทม์ และด้วยความช่วยเหลือของซอฟต์แวร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษช่วยนำเสนอภาพเชิงลึกของอาคาร หรือสิ่งของ
ระบบสแกนเนอร์อินฟราเรด
ระบบสแกนเนอร์อินฟราเรดเป็นระบบขนาดใหญ่ ที่ออกแบบโดยคำนึงถึงโรงงานผลิต และสายพานลำเลียง พวกเขาสแกนสิ่งของ หรือสิ่งของบนสายพานเช่นแผ่นโลหะ หรือแก้วหลังจากการผลิตเสร็จสมบูรณ์ เพื่อหาจุดอ่อนที่ควบคุมคุณภาพในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
ความเข้าใจผิดบางประการเกี่ยวกับ Infrared thermometer:
1. แสงเลเซอร์เป็นตัววัดอุณหภูมิ
ตัวชี้เลเซอร์ในเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด เป็นเพียงตัวชี้เป้าหมายที่ระบุว่าคุณกำลังชี้เครื่องมือไปที่ใด เมื่อวัดความร้อนที่มาจากวัตถุที่อยู่ใกล้กันมาก เลเซอร์จะช่วยให้คุณวัดอุณหภูมิเป้าหมายของคุณได้อย่างมันใจ
2. เครื่องวัดจะบอกอุณหภูมิภายใน
เครื่องวัดนี้ป็นเครื่องมือสำหรับวัดอุณหภูมิบริเวณพื้นผิว หากคุณกำลังอบอาหาร คุณจะต้องมีเครื่องวัดแบบหัววัดเพื่อบอกอุณหภูมิภายในของอาหารที่คุณกำลังปรุง Infrared จะให้อุณหภูมิพื้นผิวของอาหารเท่านั้น ไม่สามารถวัดอุณหภูมิทะลุกระจก หรือของเหลวได้ เช่นตามหลักการแล้วคุณจะใช้เทอร์มอมิเตอร์อินฟราเรด เพื่อวัดอุณหภูมิพื้นผิวของน้ำมันบนกระทะเหล็กแต่ไม่ได้วัดอุณหภูมิของกระทะ
3. พื้นผิวทุกชนิดเหมือนกันทั้งหมด
พื้นผิวที่จะวัดอุณหภูมิด้วยเครื่องวัดชนิดนี้ ไม่ได้มีคุณสมบัติที่เหมือนกัน ขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณชี้ปืนอินฟราเรดไป ที่คุณมีแนวโน้มที่จะได้รับพลังงาน Infrared ที่ปล่อยออกมารูปแบบต่างๆ รูปแบบนี้เรียกว่าการเปล่งรังสี Emissivity เป็นการวัดความสามารถของวัสดุในการปล่อยพลังงาน Infrared มีการวัดตามมาตราส่วนตั้งแต่ 0.00 ถึงต่ำกว่า 1.00 ดังนั้นวัตถุแต่ละชนิดจะรับ และปล่อยรังสีอินฟราเรดไม่เท่ากัน ดังนั้นควรอ่านคู่มือการใช้งาน และปรับค่า การเปล่งรังสี Emissivity ซึ่งเป็นค่าเฉพาะของวัตถุให้ถูกต้องก่อนการวัดเพื่อความแม่นยำ
สาเหตุอื่นๆ ของการอ่านอุณหภูมิที่ไม่ถูกต้องจากการใช้งานเครื่องวัดอินฟราเรด
สิ่งสำคัญที่สุดสองประการที่ควรคำนึงถึงคือ: อัตราส่วน D: S และการแผ่รังสี อย่างไรก็ตามมีสิ่งอื่นๆ อีกสองสามอย่างที่อาจส่งผลต่อความแม่นยำของการวัดด้วยเครื่องวัดชนิดนี้ได้แก่:
- ไอน้ำ ควัน หมอก น้ำค้างแข็ง และฝุ่นละอองในอากาศสามารถเบี่ยงเบนพลังงาน Infrared ของวัตถุบางส่วนก่อนที่จะถึงเทอร์โมมิเตอร์
- เลนส์ที่สกปรก หรือเสียหายบนเทอร์โมมิเตอร์ IR อาจรบกวนความสามารถในการโฟกัสรังสี Infrared
- เครื่องวัดอินฟาเรดที่ถูกเก็บไว้ในที่ที่ร้อนกว่า หรือเย็นกว่าสภาพแวดล้อมที่ใช้งานอยู่ อาจต้องใช้เวลาสักพัก เพื่อให้ได้อุณหภูมิก่อนที่จะอ่านค่าได้อย่างแม่นยำ
- สัญญาณรบกวนความถี่วิทยุ (RF) ที่รุนแรงอาจส่งผลต่อการอ่านอุณหภูมิ Infrared