ในทีนี้จะขอกล่าวถึงอุปกรณ์ประเภทสุดท้าย คือ เครื่องวัดอุณหภูมิจากการแผ่รังสีอินฟราเรดของวัตถุ
เครื่องมือวัดชนิดนี้มีชื่อเรียกหลากหลาย อาทิเช่น ปืนวัดอุณหภูมิ Temp Gun แต่ชื่อเรียกสากลก็คือ อินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์(Infrared thermometer) อุปกรณ์นี้มีประโยชน์มากกันการวัดอุณหภูมิในพื้นที่ ที่ลำบากต่อการเข้าถึง เช่น พื้นที่คับแคบ พื้นที่อุณภูมิสูง พื้นที่ไฟฟ้าแรงสูง เป็นต้น
การเลือกอินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์
ย่านการวัดอุณหภูมิ (Range) เป็นสิ่งแรกที่ต้องพิจารณา เมื่อทราบย่านอุณหภูมิที่ต้องการใช้งานแล้ว จึงเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสม
ค่า Emissivity Factor คือ ค่าการแผ่รังสีอินฟราเรดของวัตถุ ซึ่งวัตถุแต่ละชนิดมีค่าการแผ่รังสีไม่เท่ากันหากตั้งค่า Emissivity ในเครื่องวัดไม่ตรงกับค่าของวัตถุก็จะทำให้ผลการวัดคลาดเคลื่อน สามารถพิจารณาได้จากสมการต่อไปนี้
Tm = (Es * Ts) / Ei
โดยที่ Tm คือ อุณหภูมิที่ควรจะอ่านได้จาก IR thermometer ที่ใช้วัด
Ts คือ อุณหภูมิจริงๆที่พื้นผิวที่จะทำการวัด
Es คือ emissivity ของพื้นผิวที่จะทำการวัด
Ei คือ emissivity ของ IR thermometer ที่ใช้วัด
จะเห็นว่า ถ้า Emissitivity เท่ากัน, Tm = Ts
แต่ถ้า Emissitivity ไม่เท่ากันเช่น ในการสอบเทียบกับ Blackbody furnace ซึ่งมี emissivity = 0.995 ในขณะที่ IR thermometer มี emissity = 0.95 และเราทราบว่าอุณหภูมิที่ Blackbody furnace = 50°C
ดังนั้นอุณหภูมิที่ควรจะแสดงที่ IR thermometer reading ควรจะได้เท่ากับ
(0.995 * 50)/ 0.95 = 52.4°C (โดยประมาณ) นั่นเพราะ emissivity 0.95 ของ IR thermometer เป็นการชดเชยค่าที่มากเกินไปค่าที่วัดได้ก็ควรจะมากกว่าค่าที่แท้จริงเช่นกัน
แต่อย่างไรก็ตาม จะเห็นว่าตัวแปรที่สำคัญก็คือการที่เราต้องรู้ค่า emissivity ที่แท้จริงของพื้นผิวที่เราจะทำการวัด ถ้าเราประเมินค่า emissivity ของพื้นผิวผิดไป 0.01 นั่นก็คือความผิดพลาดถึง 1% จากกรณีดังกล่าว ค่าความไม่แน่นอนที่ได้ในการสอบเทียบ IR thermometer จึงค่อนข้างโตกว่าการสอบเทียบเครื่องมือวัดอุณหภูมิอื่นๆ
ค่า Distance to Spot Ratio(D:S) คือ ค่าระยะทางจากหน้าเลนส์ไปถึงวัตถุ(D) ต่อ ค่าเส้นผ่านศูนย์กลางของพื้นที่ที่ต้องการวัด(S) ผู้อ่านอาจจะเริ่มสับสน แต่เมื่อยกตัวอย่างแล้วคาดว่าจะเข้าใจยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น อินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์มีค่า D:S เท่ากับ 50:1 หมายความว่า ที่ระยะห่างจากหน้าเลนส์ไปถึงวัตถุ 50 หน่วยใดๆ สามารถวัดค่าอุณหภูมิเฉลี่ยของพื้นที่นั้นในเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 หน่วย
ดังนั้นในการใช้ IR Thermometer วัดอุณหภูมิ พื้นที่ผิววัตถุที่ทำการวัดควรจะมีขนาดใหญ่กว่า ระยะเส้นผ่านศูนย์กลาง(s) เพื่อที่อุณหภูมิเฉลี่ยที่วัดจะอยู่ในพื้นที่ที่ทำการวัดเท่านั้น ทำให้เครื่องมือวัดที่มีค่า D:S เยอะๆมีราคาสูงกว่า(เนื่องจากแม้วัดระยะไกล เส้นผ่านศูนย์กลาง(S)ก็ไม่ขยายใหญ่มาก)
การสอบเทียบ
ในกรณี ถ้าเรามี IR thermometer ในการใช้งานหรือที่จะนำมาสอบเทียบ มีค่า emissivity = 0.95 ทั้งหมด เราก็สามารถเลือกใช้ Blackbody furnace ที่มี emissivity 0.95 สำหรับใช้ในการสอบเทียบ ก็สามารถเปรียบเทียบค่าการวัดระหว่าง Standard thermometer reading กับ IR thermometer reading ได้เลยครับ (Standard thermometer -reading) ในที่นี้หมายถึง Standard thermometer ที่วัดอุณหภูมิโดยตรง (สัมผัส) ที่ตัว Blackbody furnace นะครับ แต่ถ้าใช้ Standard ที่เป็น IR thermometer ก็จะเป็นการ Compare กันระหว่าง IR thermometer ด้วยกันก็ต้องคำนึงถึง emissivity ระหว่าง IR thermometer ทั้งสองตัวด้วย รวมทั้ง operating wave length ของ IR thermometer ทั้งสองด้วยครับ)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น