เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดมีข้อผิดพลาดใหญ่แค่ไหน
เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดจำนวนมากในตลาดปัจจุบันดัดแปลงมาจากเครื่องวัดอุณหภูมิอุตสาหกรรมเพื่อตอบสนองความต้องการในการป้องกันโรคซาร์ส อุณหภูมิแวดล้อมในขณะนั้นได้รับผลกระทบอย่างมาก และมีข้อผิดพลาดระหว่างอุณหภูมิร่างกายที่วัดได้กับอุณหภูมิจริง
ปัจจัยที่ส่งผลต่อข้อผิดพลาดของเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด
1. อัตราการแผ่รังสี
Emissivity คือปริมาณทางกายภาพของความสามารถในการแผ่รังสีของวัตถุที่สัมพันธ์กับวัตถุสีดำ ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับรูปร่างวัสดุ ความขรุขระของพื้นผิว ความไม่สม่ำเสมอ ฯลฯ เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับทิศทางของการทดสอบด้วย หากวัตถุมีพื้นผิวเรียบ ทิศทางของวัตถุจะไวกว่า ค่าการแผ่รังสีของสารต่างๆ นั้นแตกต่างกัน และปริมาณพลังงานรังสีที่เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดได้รับจากวัตถุจะแปรผันตามค่าการแผ่รังสี
(1) ค่าการแผ่รังสีกำหนดตามทฤษฎีบทของเคิร์ชฮอฟฟ์: ค่าการแผ่รังสีโมโนโครมครึ่งวงกลม (ε) ของพื้นผิววัตถุเท่ากับค่าการดูดกลืนแสงโมโนโครมครึ่งวงกลม ( ), ε= ภายใต้สภาวะสมดุลทางความร้อน พลังการแผ่รังสีของวัตถุจะเท่ากับพลังการดูดกลืน นั่นคือ ผลรวมของอัตราการดูดกลืนแสง ( ) การสะท้อนแสง (ρ) และการส่องผ่าน ( ) คือ 1 นั่นคือ บวก ρ บวก {{ 3}}. สำหรับวัตถุทึบแสง (หรือมีความหนาระดับหนึ่ง) มองเห็นการส่องผ่านของวัตถุ =0 เฉพาะรังสีและการสะท้อน (บวก ρ=1) เมื่อค่าการแผ่รังสีของวัตถุสูงขึ้น ค่าการสะท้อนแสงจะน้อยลง อิทธิพลของพื้นหลัง และการสะท้อน ยิ่งมีค่าน้อยเท่าใดความแม่นยำของการทดสอบก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ในทางตรงกันข้าม ยิ่งอุณหภูมิพื้นหลังสูงขึ้นหรือค่าการสะท้อนแสงยิ่งสูง ผลกระทบต่อการทดสอบก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น จะเห็นได้ว่าในกระบวนการตรวจจับจริง เราต้องให้ความสำคัญกับค่าการแผ่รังสีที่สอดคล้องกับวัตถุและเทอร์โมมิเตอร์ต่างๆ และตั้งค่าการแผ่รังสีให้แม่นยำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อลดข้อผิดพลาดของอุณหภูมิที่วัดได้
(2) มุมทดสอบ
ค่าการแผ่รังสีจะสัมพันธ์กับทิศทางการทดสอบ ยิ่งมุมการทดสอบใหญ่ขึ้นเท่าใด ข้อผิดพลาดในการทดสอบก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น สิ่งนี้มองข้ามได้ง่ายเมื่อใช้อินฟราเรดในการวัดอุณหภูมิ โดยทั่วไป มุมทดสอบจะดีที่สุดภายใน 30 องศา และโดยทั่วไปไม่ควรเกิน 45 องศา หากการทดสอบต้องมีค่ามากกว่า 45 องศา ค่าการแผ่รังสีจะลดลงอย่างเหมาะสมเพื่อการแก้ไข หากต้องการตัดสินและวิเคราะห์ข้อมูลการวัดอุณหภูมิของวัตถุสองชิ้นที่เหมือนกัน มุมทดสอบจะต้องเหมือนกันในระหว่างการทดสอบ เพื่อให้เปรียบเทียบได้มากขึ้น
2. ค่าสัมประสิทธิ์ระยะทาง
ค่าสัมประสิทธิ์ระยะทาง (K=S:D) คืออัตราส่วนของระยะทาง S จากเทอร์โมมิเตอร์ถึงเป้าหมายและเส้นผ่านศูนย์กลาง D ของเป้าหมายการวัดอุณหภูมิ มีอิทธิพลอย่างมากต่อความแม่นยำของเทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรด ยิ่งค่า K มากเท่าใด ความละเอียดก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ดังนั้น หากต้องติดตั้งเทอร์โมมิเตอร์ให้ห่างไกลจากเป้าหมายเนื่องจากสภาพแวดล้อม และต้องการวัดเป้าหมายขนาดเล็ก ควรเลือกเทอร์โมมิเตอร์ที่มีความละเอียดเชิงแสงสูงเพื่อลดข้อผิดพลาดในการวัด ในการใช้งานจริง หลายคนไม่สนใจความละเอียดเชิงแสงของเทอร์โมมิเตอร์ โดยไม่คำนึงถึงขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลาง D ของจุดเป้าหมายที่จะวัด ให้เปิดลำแสงเลเซอร์และจัดตำแหน่งให้ตรงกับเป้าหมายการวัดสำหรับการทดสอบ ในความเป็นจริง พวกเขาไม่สนใจข้อกำหนดของค่า S:D ของเทอร์โมมิเตอร์ ดังนั้นอุณหภูมิที่วัดได้จะมีข้อผิดพลาดบางอย่าง
3. ขนาดเป้าหมาย
วัตถุที่จะวัดและมุมมองของเทอร์โมมิเตอร์จะเป็นตัวกำหนดความแม่นยำของการวัดของเครื่องมือ เมื่อใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรดในการวัดอุณหภูมิ โดยทั่วไปจะวัดได้เฉพาะค่าเฉลี่ยของพื้นที่หนึ่งๆ บนพื้นผิวของชิ้นงานที่วัดได้เท่านั้น โดยทั่วไปมีสามสถานการณ์ในการทดสอบ:
(1) เมื่อเป้าหมายที่วัดได้มีขนาดใหญ่กว่าขอบเขตการมองเห็นของการทดสอบ เทอร์โมมิเตอร์จะไม่ได้รับผลกระทบจากพื้นหลังนอกพื้นที่การวัด และสามารถแสดงอุณหภูมิจริงของวัตถุที่วัดได้ซึ่งอยู่ในบางพื้นที่ภายในเป้าหมายทางแสง ในเวลานี้ ผลการทดสอบดีที่สุด
(2) เมื่อเป้าหมายที่วัดได้เท่ากับขอบเขตการมองเห็นของการทดสอบ อุณหภูมิพื้นหลังจะได้รับผลกระทบ แต่ก็ยังค่อนข้างเล็ก และผลการทดสอบจะเป็นค่าเฉลี่ย
(3) เมื่อเป้าหมายที่วัดได้มีขนาดเล็กกว่าขอบเขตการมองเห็นของการทดสอบ พลังงานการแผ่รังสีพื้นหลังจะเข้าสู่สัญลักษณ์ภาพและเสียงของเทอร์โมมิเตอร์ และรบกวนการอ่านค่าการวัดอุณหภูมิ ทำให้เกิดข้อผิดพลาด เครื่องมือจะแสดงเฉพาะค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของวัตถุที่วัดได้และอุณหภูมิพื้นหลังเท่านั้น
4. เวลาตอบสนอง
เวลาตอบสนองจะระบุความเร็วปฏิกิริยาของเทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรดต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่วัดได้ ซึ่งถูกกำหนดเป็นเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้ถึง 95 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานของการอ่านค่าสุดท้าย ซึ่งสัมพันธ์กับค่าคงที่เวลาของเครื่องตรวจจับโฟโต้ วงจรประมวลผลสัญญาณ และระบบแสดงผล หากความเร็วในการเคลื่อนที่ของชิ้นงานเร็วหรือเมื่อทำการวัดชิ้นงานที่ให้ความร้อนสูง ควรเลือกเทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรดที่ตอบสนองเร็ว ไม่เช่นนั้นจะไม่ได้รับการตอบสนองของสัญญาณที่เพียงพอและความแม่นยำในการวัดจะลดลง แต่ไม่ใช่ทุกการใช้งานที่ต้องการเทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรดที่ตอบสนองเร็ว สำหรับกระบวนการทางความร้อนที่อยู่นิ่งหรือเป้าหมายที่มีความเฉื่อยทางความร้อน เวลาตอบสนองของไพโรมิเตอร์อาจผ่อนปรน ดังนั้น การเลือกเวลาตอบสนองของเทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรดจึงควรปรับให้เข้ากับสถานการณ์ของเป้าหมายที่วัดได้
