ทำความรู้จักปืนวัดอุณหภูมิ Infrared Thermometer

Infrared Thermometer เรามีความต้องการจะวัดสิ่งของหรือวัตถุ จะมีเครื่องวัดอุณหภูมิที่จำเพาะหรือไม่ คำตอบคือมี สิ่งเครื่องวัดอุณหภูมิดังกล่าวใช้ระบบตรวจวัดแบบอินฟาเรดโดยเล็งเครื่องไปยังจุดที่ต้องการจะตรวจวัดและกดปุ่มยิง ค่าอุณหภูมิที่ได้ก็จะขึ้นมายังตัวเครื่องเอง แต่มีจุดที่พึงระวังสำหรับผู้ใช้ด้วย คือ ผู้ใช้ควรจะต้องรู้อุณหภูมิคร่าว ๆ ของอุปกรณ์ที่จะตรวจวัดก่อน และก็เช่นกันควรจะรู้คร่าว ๆ ถึงขีดความสามารถอุปกรณ์ที่จะใช้ตรวจวัด

อธิบายให้ง่ายๆ คือ ต้องรู้คร่าว ๆ ถึงอุณหภูมิของสิ่งของที่จะวัดและปืนที่จะใช้ ทำไมจึงเป็นเช่นนั้นคำตอบคือ ถ้าไม่รู้ถึงอุณหภูมิคร่าว ๆ ของสิ่งของที่จะตรวจวัดและนำปืนที่จะใช้ตรวจวัดไปใช้กับสิ่งของนั้น ๆ ถ้าอุณหภูมิของสิ่งของนั้น ๆ อยู่ในช่วงที่ปืนสามารถจะตรวจวัดได้ก็จะทำให้การตรวจวัดเป็นปกติ แต่ถ้าอุณหภูมิสิ่งของนั้น ๆ ไม่อยู่ในช่วงที่ปืนวัดอุณหภูมิจะสามารถวัดได้ก็จะทำให้ค่าที่ได้จากการตรวจวัดคลาดเคลื่อนได้ หรือในบางกรณีสิ่งของที่จะตรวจวัดมีอุณหภูมิสูงกว่าความสามารถของปืนวัดอุณหภูมิจะสามารถรับได้มาก ๆ ก็เป็นไปได้ที่จะทำให้ปืนวัดอุณหภูมิที่ใช้เกิดความเสียหายได้

โดยทั่วไปการวัดอุณหภูมิโดยปกติเราอาจจะใช้ปรอทหรือเทอร์โมมิเตอร์แบบกระเปาะในการวัดได้ถ้าอุณหภูมิที่จะตรวจวัดไม่สูงจนเกินไป หรือต่ำจนเกินไป ซึ่งข้อดีของเทอร์โมมิเตอร์แบบกระเปาะแบบธรรมดาคือ ราคาถูก หาง่าย แต่ถ้าหากอุณหภูมิที่เราต้องการจะตรวจวัดสูงหรือต่ำกว่าอุณหภูมิของเทอร์โมมิเตอร์แบบกระเปาะที่รับได้ การเลือกอุปกรณ์ตรวจวัดแบบเครื่องวัดอุณหภูมิระบบไม่สัมผัสเป็นทางเลือกที่ดีกว่า ยืดหยุ่นกว่า ไม่ทำให้ผู้วัดต้องไปสัมผัสกับสิ่งของโดยตรงเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อน การวัดไม่รบกวนระบบการทำงานของเครื่องจักร ไม่ต้องหยุดเดินเครื่องจักร สามารถจะตรวจวัดในจุดที่เข้าถึงได้ยาก เช่น ซอกมุมเล็ก ๆ สามารถตรวจวัดโดยหลีกเลี่ยงสัมผัสกับสารเคมีอันตราย เป็นต้น สามารถทำการตรวจวัดและทราบข้อมูลได้อย่างรวดเร็วเพื่อที่จะควบคุมระดับอุณหภูมิของสิ่งที่เราต้องการจะวัดให้อยู่ในระดับที่เราต้องการได้ เช่น เตาอบพิซซ่า อุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมพลาสติก หม้อไอน้ำ อุปกรณ์ในโรงงานอุตสาหกรรมหรือในห้องทดลองทางวิทยาศาสตร์ เครื่องยนต์ กิจการดับเพลิง ฯลฯ

ถ้าจะถามว่าการเลือกซื้อปืนวัดอุณหภูมิสักเครื่อง ควรจะพิจารณาจากคุณสมบัติใดบ้าง

ข้อพึงสังเกตุง่าย ๆ คือค่า D:S (Distance to spot ratio) หรือบางครั้งก็เรียก Field of view ซึ่งก็คือค่า ระยะทางจากหน้าเลนส์ตัวปืนวัดไปยังจุดที่ต้องการวัด หารด้วยระยะโฟกัสของปืนวัดอุณหภูมิตัวนั้น

ด้วยนิยามของค่า D:S นี้ทำให้อนุมานได้ว่า ค่า D:S ยิ่งมากยิ่งดี เพราะ ระยะโฟกัสของปืนมีความคงที่ในปืนนั้น แต่ระยะทางในการวัดเปลี่ยนไปได้

ค่า D:S ปกติที่พบเห็นทั่วไปในปืนวัดอุณหภูมิจะอยู่ในช่วง 10:1 ขึ้นไป ซึ่งปืนวัดอุณหภูมิที่มีค่าดังกล่าวสูง ๆ สามารถมีค่านี้ได้ถึง 20:1 จนมากกว่านี้ก็มี

อีกคุณสมบัติหนึ่งที่ควรนำมาพิจารณาประกอบด้วยก็คือ ค่า EMISSIVITY คือความสามารถในการสะท้อนรังสีอินฟาเรดของวัตถุใด ๆ เมื่อวัตถุนั้น ๆ รับพลังงานเข้าไปแล้วซึ่งจะไม่เท่ากันในทุกวัตถุ แต่ส่วนใหญ่ปืนวัดอุณหภูมิจะถูกตั้งค่าดังกล่าวไว้ที่ 0.95 แต่ถ้าปืนวัดอุณหภูมิรุ่นใดสามารถเลือกฟังก์ชั่นค่านี้ได้ก็จะทำให้การวัดอุณหภูมิมีความแม่นยำขึ้น ด้านล่างคือตัวอย่างค่า EMISSIVITY ที่ควรทราบ

มาที่ค่า D:S ของปืนวัดอุณหภูมิกันอีกครั้ง ถามว่าถ้าปืนวัดอุณหภูมิตัวหนึ่งมีค่า D:S ระบุว่า 12:1 หมายความว่าอย่างไร 12:1 เข้าใจง่าย ๆ ก็คือถ้าปืนวัดอุณหภูมิตัวนั้นนำไปวางอยู่หน้าวัตถุที่ต้องการวัดในระยะ 12 หน่วย จะวัดอุณหภูมิเฉลี่ยในเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 หน่วย
อธิบายให้ง่ายขึ้นอีก สมมติผมถือปืนดังกล่าวแล้วอยู่ห่างจากจุดที่ผมต้องการวัด 3 เมตร แล้วเล็งปืนและกดปุ่มวัดให้จุดแสงเลเซอร์ไปตกกระทบยังวัตถุที่จะวัด วัตถุที่จะวัดนั้นควรมีขนาดไม่เล็กไปกว่าวงกลมวงหนึ่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 ซม.โดยมีแสงเลเซอร์นั้นเป็นจุดศูนย์กลาง
คำนวนให้ดูครับ 3/x =12 เพราะฉะนั้น X = 0.25 m หรือ 25 ซม.
สรุปได้ว่าวัตถุที่เล็กควรวัดในระยะที่ใกล้ถึงใกล้มาก หรือถึงแม้วัตถุที่ใหญ่ก็ตามถ้าไม่จำเป็นก็ไม่ควรไปวัดในระยะที่ไกลมาก เพราะจะทำให้การเฉลี่ยอุณหภูมิอยู่ในวงกว้าง

ข้อจำกัดของปืนวัดอุณหภูมิ nfrared Thermometer

1. ไม่ควรนำไปวัดกับสิ่งของโปร่งแสง เช่น น้ำ น้ำมัน พลาสติกใส เพราะค่าที่ได้จะไม่ตรง
2. วัตถุใด ๆ ก็ตามที่มีค่า EMISSIVITY ต่ำมาก ๆ มีวิธีแก้ไขได้ถ้าต้องการใช้ปืนวัดอุณหภูมิไปตรวจวัด โดยที่ปืนวัดอุณหภูมินั้นได้ตั้งค่า EMISSIVITY ไว้ล่วงหน้าแล้วไว้ที่ค่าค่อนข้างสูงเช่น preset ไว้ที่ 0.95 เป็นต้น ให้ใช้เทปกาวสีดำพันสายไฟ หรือ แลคเกอร์ดำ ไปปะไว้ยังจุดที่ต้องการเล็งปืนวัดอุณหภูมิ แล้วค่อยเล็งเพื่อตรวจวัด
3. ไม่ควรนำไปวัดกับวัตถุใด ๆ ที่มีสิ่งปกปิดมาก ๆ หรือมีฝุ่นจับหนา ๆ เช่นถ่านไฟในเตาเพราะปืนจะไปตรวจวัดขี้เถ้าบนพื้นผิวถ่านไฟ อาจจะทำให้ค่าที่วัดได้ไม่ตรง

เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟาเรด (IR Thermometer)

Emissivity Factors for Common Materials

Material under test Emissivity Material under test Emissivity
Asphalt 0.90 to 0.98 Cloth (black) 0.98
Concrete 0.94 Skin (human 0.98
Cement 0.96 Leather 0.75 to 0.80
Sand 0.90 Charcoal (powder) 0.96
Soil 0.92 to 0.96 Lacquer 0.80 to 0.95
Water 0.92 to 0.96 Lacquer (matt) 0.97
Ice 0.96 to 0.98 Rubber (black) 0.94
Snow 0.83 Plastic 0.85 to 0.95
Glass 0.90 to 0.95 Timber 0.90
Ceramic 0.90 to 0.94 Paper 0.70 to 0.94
Marble 0.94 Chromium Oxides 0.81
Plaster 0.80 to 0.90 Copper Oxides 0.78
Mortar 0.89 to 0.91 Iron Oxides 0.78 to 0.82
Brick 0.93 to 0.96 Textiles 0.90