Infrared Thermometer หรือ ปืนวัดอุณหภูมิ

เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดเป็นเทอร์โมมิเตอร์ที่อนุมานอุณหภูมิจากส่วนหนึ่งของการแผ่รังสีความร้อน ซึ่งบางครั้งเรียกว่าการแผ่รังสีร่างกายสีดำที่ปล่อยออกมาจากวัตถุที่กำลังวัด บางครั้งพวกเขาเรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบเลเซอร์เนื่องจากเลเซอร์ถูกใช้เพื่อช่วยเล็งเทอร์โมมิเตอร์หรือเทอร์โมมิเตอร์แบบไม่สัมผัสหรือปืนวัดอุณหภูมิเพื่ออธิบายความสามารถของอุปกรณ์ในการวัดอุณหภูมิจากระยะไกล เมื่อทราบปริมาณพลังงานอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากวัตถุและการแผ่รังสีของวัตถุ อุณหภูมิของวัตถุมักจะถูกกำหนดได้ภายในช่วงอุณหภูมิที่แท้จริงของวัตถุ เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดเป็นส่วนย่อยของอุปกรณ์ที่เรียกว่า "เทอร์โมมิเตอร์แบบแผ่รังสีความร้อน"

บางครั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งใกล้กับอุณหภูมิแวดล้อม การอ่านค่าอาจมีข้อผิดพลาดเนื่องจากการสะท้อนของรังสีจากร่างกายที่ร้อนกว่า แม้กระทั่งผู้ที่ถือเครื่องมือ .

การออกแบบโดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยเลนส์เพื่อโฟกัสการแผ่รังสีความร้อนอินฟราเรดไปยังเครื่องตรวจจับ ซึ่งจะแปลงพลังงานการแผ่รังสีเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถแสดงในหน่วยของอุณหภูมิหลังจากชดเชยอุณหภูมิแวดล้อมแล้ว อนุญาตให้วัดอุณหภูมิจากระยะไกลโดยไม่ต้องสัมผัสกับวัตถุที่จะวัด เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดแบบไม่สัมผัสมีประโยชน์สำหรับการวัดอุณหภูมิภายใต้สถานการณ์ที่ไม่สามารถใช้เทอร์โมคัปเปิลหรือเซ็นเซอร์ประเภทโพรบอื่น ๆ หรือไม่ได้สร้างข้อมูลที่ถูกต้องด้วยเหตุผลหลายประการ

ตัวอย่างการใช้งาน

สถานการณ์ทั่วไปบางอย่างเป็นที่ที่วัตถุที่จะวัดกำลังเคลื่อนที่ โดยที่วัตถุล้อมรอบด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น ความร้อนเหนี่ยวนำ ที่ซึ่งวัตถุนั้นอยู่ในสุญญากาศหรือบรรยากาศควบคุมอื่น หรือในการใช้งานที่ต้องการการตอบสนองที่รวดเร็ว ต้องการอุณหภูมิพื้นผิวที่แม่นยำหรืออุณหภูมิของวัตถุสูงกว่าจุดใช้งานที่แนะนำสำหรับเซ็นเซอร์สัมผัส หรือการสัมผัสกับเซ็นเซอร์จะทำให้วัตถุหรือเซ็นเซอร์เสียหาย หรือทำให้เกิดการไล่ระดับอุณหภูมิอย่างมีนัยสำคัญ พื้นผิวของวัตถุ

เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดสามารถใช้เพื่อทำหน้าที่ตรวจสอบอุณหภูมิได้หลากหลาย ตัวอย่างบางส่วน ได้แก่ การตรวจจับเมฆสำหรับการทำงานของกล้องโทรทรรศน์ระยะไกล การตรวจสอบอุปกรณ์เครื่องกลหรือไฟฟ้าสำหรับอุณหภูมิและจุดร้อน การวัดอุณหภูมิของผู้ป่วยในโรงพยาบาลโดยไม่ต้องสัมผัส การตรวจสอบอุณหภูมิเครื่องทำความร้อนหรือเตาอบ การสอบเทียบและการควบคุม การตรวจสอบจุดร้อน ในการดับเพลิง การเฝ้าติดตามวัสดุในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนหรือความเย็น และการวัดอุณหภูมิของภูเขาไฟ ในช่วงที่มีการระบาดของโรคที่ทำให้เกิดไข้ เช่น โรคซาร์สโคโรนาไวรัสและโรคไวรัสอีโบลา มีการใช้เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดเพื่อตรวจหาไข้ของผู้เดินทางที่มาถึงโดยไม่ก่อให้เกิดการแพร่เชื้อที่เป็นอันตรายในหมู่ผู้ที่ได้รับการทดสอบ

ในปี 2020 เมื่อการระบาดใหญ่ของ COVID-19 เกิดขึ้นทั่วโลก เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดถูกใช้เพื่อวัดอุณหภูมิของผู้คนและปฏิเสธไม่ให้พวกเขาเข้าไปในแหล่งแพร่เชื้อหากพวกเขาแสดงสัญญาณของไข้ หน่วยงานด้านสาธารณสุขเช่น FDA ในสหรัฐอเมริกาได้เผยแพร่กฎเกณฑ์เพื่อรับรองความถูกต้องและความสม่ำเสมอของเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรด

อุปกรณ์ตรวจจับอุณหภูมิอินฟราเรดมีหลายประเภท ทั้งแบบแบบพกพาและแบบใช้มือถือและแบบติดตั้งตายตัว

ความแม่นยำ

เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดมีลักษณะเฉพาะรวมถึงความแม่นยำและความครอบคลุมเชิงมุม เครื่องมือที่ง่ายกว่าอาจมีข้อผิดพลาดในการวัดประมาณ ±2 °C หรือ ±4 °F[ต้องการการอ้างอิง]

อัตราส่วนระยะทางต่อจุด (D:S) คืออัตราส่วนของระยะห่างกับพื้นผิวการวัดและเส้นผ่านศูนย์กลางของพื้นที่การวัดอุณหภูมิ ตัวอย่างเช่น ถ้าอัตราส่วน D:S คือ 12:1 เส้นผ่านศูนย์กลางของพื้นที่การวัดจะเท่ากับหนึ่งในสิบสองของระยะห่างจากวัตถุ เทอร์โมมิเตอร์ที่มีอัตราส่วน D ถึง S สูงกว่าสามารถตรวจจับพื้นผิวที่แคบและจำเพาะเจาะจงมากขึ้นได้ในระยะทางที่ไกลกว่าแบบที่มีอัตราส่วนต่ำกว่า อุปกรณ์อัตรา 12:1 สามารถตรวจจับวงกลมขนาด 1 นิ้วที่ระยะหนึ่งฟุต ในขณะที่อุปกรณ์อัตราส่วน 10:1 บรรลุวงกลมขนาด 1 นิ้วเดียวกันที่ 10 นิ้ว และวงกลมที่กว้างกว่าและเจาะจงน้อยกว่าที่ 1.2 นิ้วที่ ระยะห่าง 12 นิ้ว

พื้นที่เป้าหมายในอุดมคติควรมีขนาดอย่างน้อยสองเท่าของจุดที่ระยะห่างนั้น โดยมีพื้นที่เล็กกว่าสัมพันธ์กับระยะทางส่งผลให้การวัดแม่นยำน้อยลง[ต้องการอ้างอิง] ไม่ควรวางเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดใกล้กับเป้าหมายมากเกินไป เนื่องจากความใกล้ชิดนี้อาจทำให้เกิดความร้อนสะสมในตัวเรือนของเทอร์โมมิเตอร์และทำให้เซ็นเซอร์เสียหายได้ ข้อผิดพลาดในการวัดโดยทั่วไปจะลดลงเมื่อมีระยะห่างมากเกินไปเนื่องจากผลกระทบของการสะท้อนแสงและการรวมแหล่งความร้อนอื่นๆ ไว้ในระยะการมองเห็นของเซ็นเซอร์

ตามกฎของสเตฟาน–โบลต์ซมันน์ กำลังการแผ่รังสีเป็นสัดส่วนกับกำลังสี่ของอุณหภูมิ ดังนั้นเมื่อพื้นผิวการวัดมีทั้งบริเวณที่ร้อนและเย็น อุณหภูมิที่ระบุอาจสูงกว่าอุณหภูมิเฉลี่ยจริง และใกล้กับค่าเฉลี่ยกำลังสี่ เฉลี่ย.

พื้นผิวส่วนใหญ่มีการแผ่รังสีสูง (มากกว่า 0.9 สำหรับพื้นผิวทางชีววิทยาส่วนใหญ่)[ต้องการการอ้างอิง] และเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดส่วนใหญ่อาศัยสมมติฐานที่เข้าใจง่ายนี้ อย่างไรก็ตาม พื้นผิวสะท้อนแสงมีค่าการแผ่รังสีต่ำกว่าพื้นผิวที่ไม่สะท้อนแสง[ต้องการอ้างอิง] เซนเซอร์บางตัวมีการตั้งค่าการแผ่รังสีที่ปรับได้ซึ่งสามารถตั้งค่าให้วัดอุณหภูมิของพื้นผิวสะท้อนแสงและไม่สะท้อนแสงได้ อาจใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบปรับได้เพื่อวัดอุณหภูมิของพื้นผิวสะท้อนแสงโดยใช้สีหรือเทปที่ไม่สะท้อนแสง โดยสูญเสียความแม่นยำไปบ้าง[ต้องการอ้างอิง]

เซ็นเซอร์ที่มีการตั้งค่าการแผ่รังสีที่ปรับได้ยังสามารถใช้เพื่อสอบเทียบเซ็นเซอร์สำหรับพื้นผิวที่กำหนดหรือเพื่อวัดค่าการแผ่รังสีของพื้นผิว เมื่อทราบอุณหภูมิของพื้นผิวอย่างแม่นยำ (เช่น โดยการวัดด้วยเทอร์โมมิเตอร์แบบสัมผัส) การตั้งค่าการแผ่รังสีของเซ็นเซอร์จะปรับเปลี่ยนได้จนกว่าการวัดอุณหภูมิด้วยวิธี IR จะตรงกับอุณหภูมิที่วัดได้โดยวิธีสัมผัส การตั้งค่าการแผ่รังสีจะระบุการแผ่รังสีของพื้นผิว ซึ่งสามารถนำมาพิจารณาสำหรับการวัดพื้นผิวที่คล้ายกันในภายหลัง (เท่านั้น)

Infrared pyrometer

เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดที่พบบ่อยที่สุดคือสปอตอินฟราเรดไพโรมิเตอร์หรืออินฟราเรดไพโรมิเตอร์ ซึ่งจะวัดอุณหภูมิที่จุดบนพื้นผิว (จริงๆ แล้วเป็นพื้นที่ที่ค่อนข้างเล็กซึ่งกำหนดโดยอัตราส่วน D:S) สิ่งเหล่านี้มักจะฉายจุดสีแดงที่มองเห็นได้บนจุดศูนย์กลางของพื้นที่ที่กำลังวัดซึ่งระบุจุดที่กำลังทำการวัด แต่ไม่มีส่วนใดในการวัด พื้นที่เชิงมุมจริงที่วัดจะแตกต่างกันไปตามเครื่องมือต่างๆ และไม่จำกัดเฉพาะจุดที่มองเห็นได้

อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง แม้ว่าจะไม่ใช่เทอร์โมมิเตอร์แบบเคร่งครัด แต่รวมถึงระบบสแกนอินฟราเรดและกล้องถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรด ระบบการสแกนด้วยอินฟราเรดจะสแกนพื้นที่ขนาดใหญ่ โดยทั่วไปโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบจุดชี้ไปที่กระจกหมุน อุปกรณ์เหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตที่เกี่ยวข้องกับสายพานลำเลียงหรือกระบวนการ "เว็บ" เช่น แผ่นแก้วหรือโลหะขนาดใหญ่ที่ออกจากเตาอบ ผ้าและกระดาษ หรือกองวัสดุต่อเนื่องตามสายพานลำเลียง กล้องถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดหรือกล้องอินฟราเรดเป็นเทอร์โมมิเตอร์แบบแผ่รังสีอินฟราเรดโดยพื้นฐานแล้วซึ่งวัดอุณหภูมิได้หลายจุดบนพื้นที่ที่ค่อนข้างใหญ่เพื่อสร้างภาพสองมิติที่เรียกว่าเทอร์โมแกรม โดยแต่ละพิกเซลแสดงถึงอุณหภูมิ เทคโนโลยีนี้ใช้โปรเซสเซอร์และซอฟต์แวร์มากกว่าเครื่องวัดอุณหภูมิแบบจุดหรือสแกน และใช้สำหรับการตรวจสอบพื้นที่ขนาดใหญ่ การใช้งานทั่วไปรวมถึงการตรวจสอบขอบเขตที่ใช้โดยทหารหรือเจ้าหน้าที่รักษาความปลอดภัย การตรวจสอบ/การตรวจสอบคุณภาพกระบวนการของกระบวนการผลิต และอุปกรณ์หรือการตรวจสอบจุดร้อนหรือเย็นในพื้นที่ปิดเพื่อความปลอดภัยและประสิทธิภาพในการบำรุงรักษา