มาตรฐานหลักการวัดและตัวอย่างการใช้งานเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรด
การใช้เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดสำหรับการวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสมีข้อดีหลายประการ ตั้งแต่วัตถุขนาดเล็กหรือเข้าถึงยาก ไปจนถึงสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและวัสดุพื้นผิวที่ละเอียดอ่อน บทความนี้จะกล่าวถึงข้อดีนี้และอธิบายขอบเขตการใช้งานในการพิจารณาตัวเลือกเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดที่ถูกต้อง เนื่องจากการเคลื่อนที่ของอะตอมและโมเลกุล วัตถุทุกชิ้นจึงปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา และความยาวคลื่นหรือช่วงสเปกตรัมที่สำคัญที่สุดสำหรับการวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสคือระหว่าง 0.2 ถึง 2.0 μ M รังสีธรรมชาติในช่วงนี้เรียกว่ารังสีความร้อนหรือรังสีอินฟราเรด
เครื่องมือทดสอบสำหรับการวัดอุณหภูมิด้วยรังสีอินฟราเรดของวัตถุที่วัดได้ เรียกว่า เครื่องวัดอุณหภูมิแบบรังสี เครื่องวัดอุณหภูมิแบบรังสี หรือ เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรด ตามมาตรฐานอุตสาหกรรมเยอรมัน DIN16160 ชื่อเหล่านี้ยังใช้กับเครื่องมือที่วัดอุณหภูมิโดยใช้รังสีสีที่มองเห็นซึ่งปล่อยออกมาจากวัตถุที่วัดได้ เช่นเดียวกับเครื่องมือที่ได้อุณหภูมิจากความหนาแน่นของรังสีสเปกตรัมสัมพัทธ์
ข้อดีของการวัดอุณหภูมิโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรด
การวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสโดยการรับรังสีอินฟราเรดจากวัตถุที่วัดมีข้อดีหลายประการ ด้วยวิธีนี้ การวัดอุณหภูมิจึงสามารถดำเนินการได้โดยไม่มีปัญหาสำหรับวัตถุที่เข้าถึงหรือเคลื่อนย้ายได้ยาก เช่น วัสดุที่มีประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนต่ำหรือมีความจุความร้อนน้อยมาก เวลาตอบสนองที่สั้นของเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดสามารถปรับวงจรได้อย่างรวดเร็ว เทอร์โมมิเตอร์ไม่มีส่วนประกอบที่สามารถเสื่อมสภาพได้ ดังนั้นจึงไม่มีค่าใช้จ่ายต่อเนื่องเหมือนการใช้เทอร์โมมิเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวัตถุที่วัดขนาดเล็กมาก เช่น การใช้การวัดแบบสัมผัส ค่าการนำความร้อนของวัตถุจะส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดอย่างมีนัยสำคัญ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเทอร์โมมิเตอร์สามารถใช้ได้ที่นี่ เช่นเดียวกับสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือพื้นผิวที่บอบบาง เช่น บนสี กระดาษ และรางพลาสติก ด้วยการวัดด้วยรีโมทคอนโทรล ทำให้สามารถอยู่ห่างจากพื้นที่อันตรายได้ ทำให้ผู้ปฏิบัติงานไม่เป็นอันตราย
หลักการและโครงสร้างของเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรด
โฟกัสอินฟราเรดที่ได้รับจากวัตถุที่วัดได้บนเครื่องตรวจจับผ่านเลนส์และฟิลเตอร์ อุปกรณ์ตรวจจับจะสร้างสัญญาณกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าตามสัดส่วนของอุณหภูมิโดยการรวมความหนาแน่นของการแผ่รังสีของวัตถุที่วัด ในส่วนประกอบทางไฟฟ้าที่เชื่อมต่อ สัญญาณอุณหภูมิจะเป็นเส้นตรง พื้นที่การแผ่รังสีได้รับการแก้ไข และแปลงเป็นสัญญาณเอาท์พุตมาตรฐาน
โดยหลักการแล้ว เครื่องตรวจจับอุณหภูมิมีสองประเภท: เครื่องตรวจจับอุณหภูมิแบบพกพาและเครื่องตรวจจับอุณหภูมิคงที่ ดังนั้นเมื่อเลือกเครื่องตรวจจับอุณหภูมิอินฟราเรดที่เหมาะสมสำหรับจุดตรวจวัดต่างๆ จะมีลักษณะหลักดังนี้
1. คอลลิเมเตอร์
คอลลิเมเตอร์มีฟังก์ชันนี้ และสามารถมองเห็นบล็อกการวัดหรือจุดที่เทอร์โมมิเตอร์อ้างอิงถึงได้ พื้นที่ขนาดใหญ่ของวัตถุที่วัดมักจะไม่มีเครื่องวัดคอลลิเมเตอร์ เมื่อทำการวัดวัตถุขนาดเล็กและระยะทางไกล ขอแนะนำให้ใช้การมองเห็นในรูปแบบกระจกใสพร้อมสเกลแผงหน้าปัดหรือจุดชี้เลเซอร์
2. เลนส์
เลนส์จะกำหนดจุดที่วัดได้ของเครื่องวัดอุณหภูมิ สำหรับวัตถุขนาดใหญ่ โดยทั่วไปเทอร์โมมิเตอร์ที่มีความยาวโฟกัสคงที่ก็เพียงพอแล้ว แต่เมื่อระยะการวัดอยู่ห่างจากจุดโฟกัส ภาพขอบของจุดวัดจะไม่ชัดเจน ด้วยเหตุนี้จึงควรใช้เลนส์ซูมจะดีกว่า ภายในช่วงซูมที่กำหนด เทอร์โมมิเตอร์สามารถปรับระยะการวัดได้ เทอร์โมมิเตอร์ใหม่มีเลนส์ที่เปลี่ยนได้พร้อมการซูม และสามารถเปลี่ยนเลนส์ใกล้และไกลได้โดยไม่ต้องสอบเทียบและตรวจสอบใหม่
3. เซ็นเซอร์ เช่น เครื่องรับสเปกตรัม
เมื่อเลือกความไวของสเปกตรัม ควรคำนึงถึงแถบสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย ภายในช่วงความยาวคลื่นที่กำหนด ซึ่งเรียกว่า "หน้าต่างบรรยากาศ" H2 และ CO2 เกือบจะทะลุผ่านแสงอินฟราเรดได้ ดังนั้น ความไวของเทอร์โมมิเตอร์ต่อการแปรผันของแสงจะต้องอยู่ในช่วงนี้เพื่อไม่ให้ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของบรรยากาศ เมื่อตรวจวัดฟิล์มบางหรือกระจก จำเป็นต้องพิจารณาวัสดุที่ไม่สามารถทะลุผ่านได้ง่ายภายในช่วงความยาวคลื่นที่กำหนดด้วย เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการวัดที่เกิดจากแสงพื้นหลัง จึงมีการใช้เซ็นเซอร์ที่เหมาะสมที่รับเฉพาะอุณหภูมิพื้นผิวเท่านั้น โลหะมีลักษณะทางกายภาพเช่นนี้ และค่าการแผ่รังสีจะเพิ่มขึ้นตามความยาวคลื่นที่ลดลง จากประสบการณ์ โดยทั่วไปการวัดอุณหภูมิของโลหะจะเลือกความยาวคลื่นในการวัดที่สั้นกว่า
