เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรด (Infrared thermometer meter)

เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด (Infrared Thermometer)
มีชื่อเรียกอื่นอีกหลายชื่อ อาทิเช่น IR Thermometer, Temp gun, ปืนวัดอุณหภูมิ เป็นต้น โดยอินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์เป็นเครื่องมือวัดอุณหภูมิที่พื้นผิวของวัตถุซึ่งเป็นการวัดแบบไม่สัมผัสกับวัตถุ (Non-Contract) ในการวัดอุณหภูมิเราจะวัดจากรังสีอินฟาเรด ( Infrared )ที่แผ่ออกจากวัตถุ

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรด (Infrared thermometer meter) หากคิดถึงเทอร์โมมิเตอร์เราอาจนึกภาพอุปกรณ์ที่มีโพรบวางไว้ในวัตถุที่ถูกวัดค่าอุณหภูมิ ไม่ว่าจะเป็นเทอร์โมมิเตอร์ที่วางไว้ใต้ลิ้นเพื่อวัดอุณหภูมิของร่างกาย หรือเครื่องวัดอุณหภูมิอาหารที่จิ้มเข้าไปในเนื้อชิ้นหนึ่งเพื่อให้แน่ใจว่าความร้อนได้เข้าไปถึงข้างในชิ้นเนื้อโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์โพรบแบบปลายแหลม อย่างไรก็ตามมีตัวเลือกอื่นๆ มากมายตามท้องตลาดในปัจจุบัน เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดเป็นเครื่องวัดอุณหภูมิที่สะดวกในการใช้งาน และการอ่านค่าที่แม่นยำ

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรด (Infrared thermometer meter) มีการใช้งานอย่างแพร่หลาย และได้ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท ตัวอย่างเช่น การตรวจสอบระดับความร้อนที่เกิดจากอุปกรณ์ชิ้นหนึ่ง ซึ่งอาจเกิดปัญหาจากภายใน เพราะภายนอกของอุปกรณ์ร้อนกว่าความร้อนที่กำหนด ซึ่งอาจเกิดจากสิ่งผิดปกติภายในของอุปกรณ์ การวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดใช้เพื่อต้องการวัดอุณหภูมิพื้นผิวของวัตถุ เนื่องจากลำแสงอินฟราเรดพุ่งเล่งไปที่พื้นผิวเท่านั้น จึงไม่เหมาะวัดอุณหภูมิภายในของวัตถุ

เรามาดูกันว่าเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดรุ่นต่างๆในปัจจุบัน มีความแตกต่างและแม่นยำเพียงใด เพราะอะไรทำไมถึงนิยมใช้วัดอุณหภูมิในอุตสาหกรรมต่างๆ พร้อมเป็นเครื่องมือที่วิศวกร ช่างเทคนิค เลือกใช้
 

หลักการใช้เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรด

ในขณะที่เทคโนโลยีของ Thermometer ทำงานอย่างซับซ้อน แต่แนวคิดของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดค่อนข้างง่าย ก็คือทุกอย่างที่มีมวลจะปล่อยพลังงานจำนวนหนึ่ง และพลังงานนั้นจะถูกปล่อยออกมาในรูปแบบของความร้อน เนื่องจากมีการปล่อยความร้อนจากวัตถุ เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดสามารถใช้ความแตกต่างระหว่างรังสีอินฟราเรดที่ออกจากวัตถุและสภาพแวดล้อมโดยรอบ เพื่อวัดอุณหภูมิพื้นผิวของวัตถุนั้น

เทอร์โมมิเตอร์แบบ IR (Infared) ทำงานโดยการโฟกัสแสงที่มาจากวัตถุในรูปแบบของรังสีอินฟราเรด และจับแสงนั้นเข้าไปในเครื่องตรวจจับหรือ thermopile โดย thermopile จะจับรังสีอินฟราเรดซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นความร้อนและเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้า ปริมาณไฟฟ้าที่เกิดจากการแผ่รังสีของวัตถุที่ทำการวัด จะแสดงบนเทอร์โมมิเตอร์ ซึ่งกระบวนการทั้งหมดนี้เกิดขึ้นภายในไม่กี่วินาที นั่นหมายความว่าเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดมีวิธีที่รวดเร็วในการวัดอุณหภูมิต่างๆ

ทำไมต้อง INFRARE
การสอบเทียบนี่แหล่ะ ที่จะบอกได้ว่าเครื่องมือนั้น ยังแสดงค่าที่ถูกต้อง เชื่อถือได้ เพราะถ้าเครื่องมือแสดงค่าผิด อาจทำให้เราไม่สามารถรู้ค่าที่แท้จริงจากร่างกาย วัตถุหรือพื้นผิวที่เรายิงวัดอุณหภูมินั้นได้เลย  เราจึงจำเป็นต้องส่งเครื่องมือ Infrared Thermometer สอบเทียบ ทั้งนี้เพื่อบ่งชี้ว่าอุปกรณ์ที่ใช้วัดนั้นยังเที่ยงตรงอยู่ และค่าที่อ่านได้นั้นถูกต้องแม่นยำ

เครื่อง Infrared Thermometer จะแสดงหน่วยวัดด้านอุณหภูมิโดยมีทั้งหน่วยองศาเซลเซียส (°C) และองศาฟาเรนไฮต์ (° F) ซึ่งเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด (Infrared Thermometer) สามารถแบ่งตามการใช้งานและลักษณะพื้นผิวของวัตถุเป้าหมายได้ดังนี้

1. ความแม่นยำ เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดมีความแม่นยำ เทียบเท่ากับเทอร์โมมิเตอร์ หากใช้อย่างถูกต้องและเหมาะสมกับงานที่ต้องการจะวัด

2. ความปลอดภัย สิ่งที่สำคัญที่สุดของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรด คือสามารถวัดอุณหภูมิได้โดยไม่ต้องมีการสัมผัสกับผิววัตถุ หากต้องการวัดอุณหภูมิบนพื้นผิววัตถุที่ร้อนมาก โดยไม่สามารถเข้าใกล้ได้เพื่อไปสัมผัสที่หน้าวัตถุได้ เราสามารถใช้เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดเพียงแค่เล็งไปที่พื้นผิววัตถุที่เราต้องการจะวัด ก็จะสามารถวัดอุณหภูมิได้โดยที่ตัวผู้วัดหรือผู้ใช้งานไม่ได้รับอันตราย หรือเสี่ยงกับความร้อนที่อุณหภูมิมากกว่า 100 องศาเซลเซียส

3. การป้องกันการปนเปื้อน ประโยชน์อีกข้อของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรด สามารถหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมอาหาร หรือใช้ในงานอื่นๆได้เช่นกัน การทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดไม่จำเป็นต้องสัมผัสวัตถุที่ต้องการวัด จึงหมดกังวลสารปนเปื้อนว่าโพรบที่ Thermometer นั้นทำความสะอาดหรือผ่านการฆ่าเชื้อมาแล้วหรือยัง

แน่นอนว่ามีข้อดีมากมายในการใช้เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรด นอกจากสามข้อที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว ที่สำคัญที่สุดคือ อายุการใช้งาน และราคาประหยัด และคุ้มค่าต่อการใช้งานแน่นอน

ย่านการวัด
สิ่งสำคัญในการเลือกเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรด คือเลือกย่านการวัดภายในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมกับการใช้งานของคุณ และขนาดของวัถตุ D:S ซึ่งเครื่องวัดอุณหภูมิแบบ IR ทุกตัวในตลาดทุกวันนี้ มีย่านการวัดสำหรับช่วงอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจง และไม่มีประสิทธิภาพหากใช้วัดเกินย่านที่ตัวเครื่องกำหนดไว้ ดังนั้นก่อนที่จะเลือกเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดจะต้องคิดให้รอบคอบเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องการจะวัด และย่านอุณหภูมิที่ต้องการวัด

ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดเครื่องหนึ่งมีย่านการวัดที่สามารถวัดอุณหภูมิได้ต่ำถึง -40°C จนถึง 220°C ในขณะที่อีกเครื่องหนึ่งมีย่านการวัดตั้งแต่ -20°C จนถึง 330°C จะเห็นได้ว่า เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดแต่ละเครื่องมีย่านการวัดที่แตกต่างกัน โดยย่านการวัดส่วนใหญ่จะเหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิปานกลาง แต่หากต้องการวัดอุณหภูมิที่เย็นจัดหรือร้อนจัดควรตรวจสอบเครื่องวัดให้เหมาะสมกับอุณหภูมิที่ต้องการวัด

อัตราส่วนระยะต่อวัตถุ (D:S)
องค์ประกอบที่สำคัญอีกประการของเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดคืออัตราส่วนของระยะต่อวัตถุ อัตราส่วนระยะต่อวัตถุ (D:S) ได้แก่ 4:1, 8:1, 30:1 และ 50:1

อัตราส่วนที่เยอะทำให้สามารถอยู่ห่างจากวัตถุเป้าหมายในขณะที่การอ่านค่ายังคงถูกต้อง และสามารถวัดวัตถุที่มีขนาดเล็กได้ ตัวอย่างเช่น อัตราส่วน 30:1 คือสามารถยืนห่างจากเป้าหมายได้ 30 นิ้ว และยังคงวัดชิ้นงานขนาด 1 ตารางนิ้วได้อย่างแม่นยำ ในการวัดพื้นที่เดียวกันโดยใช้ 8:1 จะต้องยืนห่างออกไป 8 นิ้ว โดยอัตราส่วนระยะต่อจุดที่วัดทีมากขึ้นมักพบในรุ่นที่มีช่วงอุณหภูมิสูงมาก ทำให้สามารถอยู่ห่างจากความร้อนได้อย่างปลอดภัย

โดยปกติแล้วนี่เป็นอีกส่วนหนึ่งที่จำเป็นต้องคำนึงถึง เมื่อเลือกเทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรด ว่าจะอยู่ใกล้หรือไกลเพียงใด หากเลือกจากระยะความห่างที่ต้องการความปลอดภัย ควรแน่ใจว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรดมีความสามารถในการวัดจากระยะไกลๆ และยังคงความแม่นยำในการวัดอยู่

แม้ว่าเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดจะถูกจำกัด ให้วัดได้เพียงอุณหภูมิพื้นผิว แต่ยังคงเป็นเครื่องมือที่วิศวกร ช่างเทคนิค ในอุตสาหกรรมต่างๆ ให้ความสำคัญและเลือกใช้

ข้อควรระวัง เมื่อเลือกย่านการวัด IR ควรแน่ใจว่าได้เลือกย่านการวัดและอัตราส่วนระยะต่อจุดที่ต้องการวัด เมื่อได้เทอร์โมมิเตอร์มาแล้ว สิ่งแรกที่ทำคือควรศึกษาคู่มือการใช้งานอย่างละเอียด และระมัดระวังใช้เครื่องตามคำแนะนำของผู้ผลิตเพื่อให้ได้การวัดที่แม่นยำที่สุด

การใช้งานเครื่องมือที่ถูกวิธี

สำหรับวิธีใช้งานเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดในภาคอุตสาหกรรมและทางการแพทย์(หรือวัดไข้)นั้น มีวิธีการใช้งานไม่ต่างกัน คือ

1.    หัน Sensor ของ Infrared Thermometer ไปยังจุดที่ต้องการจะวัดอุณหภูมิ

2.    กดวัดอุณหภูมิ คล้ายการยิงปืน

3.    อ่านค่าอุณหภูมิที่ปรากฏบนหน้าจอได้ทันที

ทั้งนี้การใช้งานที่ถูกต้องเราต้องยิงในระยะที่เครื่องมือกำหนดและเลือก ค่าสัมประสิทธิ์การแผ่รังสี (Emissivity) ให้ตรงกับพื้นผิวที่เราต้องการจะวัด เพื่อความถูกต้องแม่นยำในการอ่านค่า เพราะลักษณะพื้นผิวที่แตกต่างกันจะมีค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนรังสีของผิววัตถุต่างกัน ดังรูปการแสดงค่า Emissivity (E)

การใช้งานเครื่องมือที่ผิดวิธี (ที่พบบ่อย)

การใช้งานที่ผิดวิธีที่พบบ่อยคือผู้ใช้งานมักไม่ได้เลือก/ตั้งค่า Emissivityให้ตรงกับลักษณะพื้นผิวที่ต้องการจะวัด ทำให้ค่าที่อ่านได้จะผิดเพี้ยนไปบ้าง

ไม่ควรนำเครื่องวัดอุณหภูมิภาคอุตสาหกรรม มาใช้ในการวัดอุณหภูมิร่างกาย เนื่องจากมีวัตถุประสงค์การใช้งานที่แตกต่างกัน อาจทำให้การคัดกรองผู้ป่วย จากการวัดไข้หรือวัดอุณหภูมิร่างกาย เกิดความผิดพลาดได้