เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดคืออะไร? หลักการและการใช้งาน

เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดได้กลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในหลายๆ สาขา ตั้งแต่การวินิจฉัยทางการแพทย์ไปจนถึงการใช้งานในอุตสาหกรรม อุปกรณ์เหล่านี้ให้วิธีการวัดอุณหภูมิที่รวดเร็ว แม่นยำ และไม่ต้องสัมผัส ทำให้มีความอเนกประสงค์และสะดวกสบายมาก

ในบทความนี้ เราจะมาอธิบายว่าเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดคืออะไร ทำงานอย่างไร และนำไปใช้งานในขอบเขตกว้างได้อย่างไร

เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดคือคืออะไร

เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดคืออุปกรณ์ที่วัดอุณหภูมิจากระยะไกลโดยตรวจจับรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากวัตถุ ซึ่งแตกต่างจากเทอร์โมมิเตอร์แบบดั้งเดิมที่ต้องสัมผัสวัตถุที่ต้องการวัดโดยตรง แต่เครื่องมือนี้สามารถวัดอุณหภูมิได้โดยไม่ต้องสัมผัสวัตถุ

ด้วยคุณสมบัติที่ไม่ต้องสัมผัสนี้มีประโยชน์โดยเฉพาะสำหรับการวัดอุณหภูมิของวัตถุที่เคลื่อนไหว พื้นผิวที่ร้อนจัด บริเวณที่เข้าถึงได้ยาก หรือให้การวัดอุณหภูมิโดยหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนทางเชื้อโรค

เข้าใจหลักการทำงาน

1.รังสีอินฟราเรดและความร้อน

วัตถุทุกชนิดที่มีอุณหภูมิมากกว่า 0 Kelvin (ศูนย์สัมบูรณ์) จะปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมาโดยมีปริมาณตามอุณหภูมิความร้อน ปริมาณรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดจะตรวจจับรังสีนี้และแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งจะแสดงเป็นค่าอุณหภูมิ ซึ่งช่วยให้วัดอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ

2.ส่วนประกอบของเครื่องวัด

• ระบบออปติก: ระบบออปติกซึ่งโดยทั่วไปประกอบด้วยเลนส์หรือชุดเลนส์ จะโฟกัสรังสีอินฟราเรดที่วัตถุปล่อยออกมาไปยังตัวตรวจจับ
• ตัวตรวจจับ: ตัวตรวจจับ ซึ่งมักเป็นเทอร์โมไพล์หรือเซนเซอร์ไพโรอิเล็กทริก จะแปลงรังสีอินฟราเรดให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า
• ตัวประมวลผลสัญญาณ: ตัวประมวลผลสัญญาณจะขยายและแปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นค่าอุณหภูมิแบบดิจิทัล ซึ่งจะแสดงบนหน้าจอของเทอร์โมมิเตอร์
• การปรับค่าการแผ่รังสี: เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดหลายรุ่นมีคุณลักษณะการปรับค่าการแผ่รังสี ช่วยให้ผู้ใช้คำนึงถึงค่าการแผ่รังสีของวัสดุต่างๆ เพื่อให้อ่านค่าได้แม่นยำยิ่งขึ้น

สัมประสิทธิ์การแผ่รังสีความร้อน (Emissivity) และเกี่ยวข้องกับการวัดอุณหภูมิอย่างไร

สัมประสิทธิ์การแผ่รังสีความร้อน (Emissivity) ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของพลังงานที่แผ่ออกมาจากวัตถุที่อุณหภูมิหนึ่งๆ ต่อพลังงานที่แผ่ออกมาจากตัวแผ่รังสีที่สมบูรณ์แบบหรือวัตถุดำที่อุณหภูมิเดียวกัน

ค่าการแผ่รังสีทั้งหมดจะอยู่ระหว่าง 0.0 ถึง 1.0 เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดส่วนใหญ่สามารถปรับค่าการแผ่รังสีที่แตกต่างกันสำหรับวัสดุที่แตกต่างกันได้

โดยทั่วไปยิ่งวัตถุมีค่าการแผ่รังสีสูงเท่าไร การวัดอุณหภูมิด้วยอินฟราเรดก็จะแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น วัตถุที่มีค่าการแผ่รังสีต่ำมาก (ต่ำกว่า 0.2) เช่นพื้นผิวโลหะที่ขัดเงาและมันวาวเช่นอลูมิเนียม สะท้อนแสงอินฟราเรดได้ดีมากจนไม่สามารถวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ

การประยุกต์ใช้งานเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด

• การใช้ทางการแพทย์: ใช้กันอย่างแพร่หลายในทางการแพทย์เพื่อวัดอุณหภูมิร่างกายอย่างรวดเร็วและไม่สัมผัส ตัวอย่างเช่นการวัดไข้ที่หน้าผากสามารถตรวจจับไข้ได้โดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรง
• การใช้งานในอุตสาหกรรม: นิยมใช้ในการตรวจสอบอุณหภูมิของเครื่องจักรและอุปกรณ์ ตรวจจับจุดร้อนในระบบไฟฟ้า และวัดอุณหภูมิของวัสดุในกระบวนการต่างๆ เช่น การแปรรูปโลหะและการผลิตแก้วเป็นต้น
• ความปลอดภัยของอาหาร: เป็นเครื่องมือที่มีค่าในอุตสาหกรรมอาหาร ซึ่งช่วยให้แน่ใจว่าอาหารได้รับการเก็บรักษา ปรุง และเสิร์ฟในอุณหภูมิที่ปลอดภัย สามารถวัดอุณหภูมิพื้นผิวของอาหารได้อย่างรวดเร็ว
• ระบบ HVAC: ช่างเทคนิคด้านเครื่องทำความร้อน ระบายอากาศ และปรับอากาศ (HVAC) ใช้เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดเพื่อวินิจฉัยปัญหาในระบบ เช่น การตรวจจับการรั่วไหลของท่อ หรือการวัดประสิทธิภาพขององค์ประกอบความร้อนและความเย็น

เคล็ดลับสำหรับการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำ

• ปรับค่าการแผ่รังสี: ตั้งค่าการแผ่รังสีตามวัสดุที่วัดเพื่อให้แน่ใจว่าได้ค่าการอ่านที่แม่นยำ
• ทำความเข้าใจอัตราส่วน D:S อัตราส่วนระยะห่างต่อจุดเพื่อวัดในระยะทางที่ถูกต้อง
• หลีกเลี่ยงพื้นผิวสะท้อนแสง: พื้นผิวมันวาวสามารถสะท้อนรังสีอินฟราเรด ทำให้การวัดไม่แม่นยำ
• สภาพแวดล้อมที่มั่นคง: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัตถุที่จะวัดและเทอร์โมมิเตอร์อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มั่นคง เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วอาจส่งผลต่อการอ่านค่าได้
• ทำความสะอาดเซ็นเซอร์: รักษาเซ็นเซอร์หรือเลนส์ของอุปกรณ์อินฟราเรดของคุณให้สะอาดเพื่อให้แน่ใจว่าการวัดจะแม่นยำ

สรุป

เป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนซึ่งใช้ประโยชน์จากหลักการของรังสีอินฟราเรดเพื่อให้การวัดอุณหภูมิที่แม่นยำโดยไม่ต้องสัมผัส

การทำความเข้าใจหลักการเหล่านี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถใช้ประโยชน์จากเทอร์โมมิเตอร์เหล่านี้ได้อย่างเต็มที่ในแอปพลิเคชันต่างๆ ตั้งแต่การดูแลสุขภาพไปจนถึงการบำรุงรักษาในอุตสาหกรรม

การปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดและพิจารณาปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความแม่นยำ จะทำให้คุณสามารถมั่นใจได้ว่าการอ่านค่าอุณหภูมิจะเชื่อถือได้และแม่นยำทุกครั้ง