ปืนวัดอุณหภูมิ Infrared Thermometer

ถ้าเรามีความต้องการจะวัดสิ่งของหรือวัตถุ 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
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