อินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์คือ (IR Thermometer) ได้กลายเป็นเครื่องมือสำคัญในหลายๆ สาขา ตั้งแต่การวินิจฉัยทางการแพทย์ไปจนถึงการใช้งานในอุตสาหกรรม เป็นวิธีวัดอุณหภูมิที่รวดเร็ว แม่นยำ และไม่ต้องสัมผัส ทำให้เทอร์โมมิเตอร์ชนิดนี้ใช้งานได้หลากหลายและสะดวกสบายมาก
ในบทความนี้เราจะมาสำรวจกันว่าเครื่องมือนี้คืออะไร ทำงานอย่างไร มีประโยชน์อย่างไร และนำไปใช้งานในขอบเขตกว้างได้อย่างไร
อินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์คืออะไร
อินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์หรือที่เรียกอีกอย่างว่าเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรด เป็นอุปกรณ์ที่วัดอุณหภูมิจากระยะไกลโดยตรวจจับรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากวัตถุ ซึ่งแตกต่างจากเทอร์โมมิเตอร์แบบเดิมที่ต้องสัมผัสวัตถุที่กำลังวัดโดยตรง
เทอร์โมมิเตอร์ชนิดนี้สามารถวัดอุณหภูมิได้โดยไม่ต้องสัมผัสวัตถุ คุณสมบัติที่ไม่ต้องสัมผัสนี้มีประโยชน์โดยเฉพาะในการวัดอุณหภูมิของวัตถุที่เคลื่อนไหว พื้นผิวที่ร้อนจัด หรือบริเวณที่เข้าถึงยาก
หลักการทำงาน
รังสีอินฟราเรดและความร้อน
ก่อนที่จะเข้าใจหลักการทำงาน ให้เข้าใจพื้นฐานก่อน วัตถุทุกชนิดจะปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมาหากวัตถุนั้นมีอุณหภูมิสูงกว่า 0 Kelvin (-273 °C) ปริมาณรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ
เครื่องมือนี้จะจะตรวจจับรังสีนี้และแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งจะแสดงเป็นค่าอุณหภูมิ ซึ่งช่วยให้วัดอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ
ส่วนประกอบและโครงสร้างหลักการทำงาน
- ระบบเลนส์ออปติก: ซึ่งโดยทั่วไปประกอบด้วยเลนส์หรือชุดเลนส์ จะโฟกัสรังสีอินฟราเรดที่วัตถุปล่อยออกมาไปยังเซนเซอร์ตรวจจับ
- เซนเซอร์ตรวจจับ: เป็นเทอร์โมไพล์หรือเซนเซอร์ไพโรอิเล็กทริก ซึ่งจะตรวจจับอินฟราเรดและจะแปลงปริมาณอินฟราเรดเป็นสัญญาณไฟฟ้า
- ตัวประมวลผลสัญญาณ: ตัวประมวลผลสัญญาณจะขยายและแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นค่าอุณหภูมิแบบดิจิทัล ซึ่งจะแสดงบนหน้าจอของเทอร์โมมิเตอร์
- การปรับค่าการแผ่รังสี: เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดหลายรุ่นมีคุณลักษณะการปรับค่าการแผ่รังสี ช่วยให้ผู้ใช้คำนึงถึงค่าการแผ่รังสีของวัสดุต่างๆ เพื่อให้อ่านค่าได้แม่นยำยิ่งขึ้น
อัตราส่วนระยะห่างต่อจุด (อัตราส่วน D:S)
อัตราส่วน D:S เป็นปริมาณที่ไม่มีหน่วย ระบุขนาดของพื้นที่ที่วัดเทียบกับระยะห่างจากเทอร์โมมิเตอร์ ซึ่งจะแสดงในรายละเอียดของสินค้าแต่ละรุ่น
- ตัวอย่างที่ 1 เช่น อัตราส่วน D:S เท่ากับ 12:1 หมายความว่าที่ระยะห่าง 12 นิ้ว เทอร์โมมิเตอร์จะวัดอุณหภูมิของจุดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 นิ้ว
- ตัวอย่างที่ 2 เช่น อัตราส่วน D:S เท่ากับ 12:1 หมายความว่าที่ระยะห่าง 12 เซนติเมตร เทอร์โมมิเตอร์จะวัดอุณหภูมิของจุดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เซนติเมตร
- ตัวอย่างที่ 3 เช่น อัตราส่วน D:S เท่ากับ 50:1 หมายความว่าที่ระยะห่าง 50 เซนติเมตร เทอร์โมมิเตอร์จะวัดอุณหภูมิของจุดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เซนติเมตร
หมายเหตุ
สังเกตุจากตัวอย่างด้านบนยิ่งค่า D:S ยิ่งสูงขึ้นทำให้เราสามารถวัดอุณหภูมิได้ไกลมากขึ้นด้วยความแม่นยำ การทำความเข้าใจอัตราส่วน D:S เป็นสิ่งสำคัญในการรับรองการวัดที่แม่นยำ เนื่องจากการวัดพื้นที่ที่ใหญ่กว่าที่ตั้งใจไว้อาจส่งผลให้ได้ค่าการอ่านเฉลี่ยหรือไม่แม่นยำ
ประโยชน์ของอินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์
- ให้การวัดแบบไม่สัมผัส: ลดความเสี่ยงในการแพร่กระจายของการติดเชื้อ และทำให้สามารถวัดอุณหภูมิของพื้นผิวที่เป็นอันตรายหรือเข้าถึงยากได้อย่างปลอดภัย
- ตรวจสอบวัตถุที่หมุนหรือกำลังเคลื่อนที่ได้: สามารถอ่านอุณหภูมิได้ของวัตถุที่เคลื่อนที่หรือหมุนอยู่ได้เช่นเพลาของมอเตอร์ สายพานลำเลียง ด้วยความแม่นยำ
- ใช้งานง่าย: ใช้งานง่ายแม้สำหรับผู้ที่ไม่ใช่มืออาชีพ โดยต้องผ่านการฝึกอบรมเพียงเล็กน้อย
- ความแม่นยำ: วัดอุณหภูมิได้อย่างน่าเชื่อถือเมื่อใช้ถูกต้อง โดยมีหลายรุ่นที่มีความแม่นยำสูง
- ความหลากหลาย: เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่ทางการแพทย์ไปจนถึงอุตสาหกรรมและความปลอดภัยของอาหาร
ตัวอย่างการนำไปใช้งาน
ตรวจสอบอุณหภูมิในอุตสาหกรรม
สถานการณ์ทั่วไปบางประการเช่นวัตถุที่ต้องการวัดกำลังเคลื่อนที่ วัตถุถูกล้อมรอบด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น การให้ความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำ วัตถุถูกกักไว้ในสุญญากาศหรือบรรยากาศที่ควบคุมอื่นๆ หรือในการใช้งานที่ต้องตอบสนองอย่างรวดเร็ว
ต้องการอุณหภูมิพื้นผิวที่แม่นยำ หรืออุณหภูมิของวัตถุอยู่เหนือจุดใช้งานที่แนะนำสำหรับเซ็นเซอร์สัมผัส หรือการสัมผัสกับเซ็นเซอร์จะทำให้วัตถุหรือเซ็นเซอร์เสียหาย หรือทำให้เกิดการไล่ระดับอุณหภูมิอย่างมีนัยสำคัญบนพื้นผิวของวัตถุ
ตรวจอุณหภูมิของบุคคล
ในปีพ.ศ.2563 เมื่อการระบาดของ COVID-19 เกิดขึ้นทั่วโลก อินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์ถูกนำมาใช้เพื่อวัดอุณหภูมิของผู้คนและปฏิเสธไม่ให้บุคคลเหล่านี้เข้าไปในพื้นที่ที่อาจแพร่เชื้อได้หากพวกเขาแสดงอาการไข้
