2. ประเภทของเครื่องมือวัดอุณหภูมิและวิธีการเลือกใช้

เพื่อเพิ่มความแม่นยำและประสิทธิภาพในการวัดอุณหภูมิ การเลือกเครื่องวัดอุณหภูมิที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญ มีเครื่องมือวัดอุณหภูมิหลายประเภท ซึ่งแต่ละประเภทมีคุณสมบัติและข้อดีเฉพาะตัว การเลือกใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสมจะช่วยให้ได้ผลการวัดที่แม่นยำขึ้น และทำให้การจัดการพลังงานและการควบคุมคุณภาพมีประสิทธิภาพมากขึ้น บทนี้จะอธิบายถึงประเภทของเครื่องวัดอุณหภูมิที่ใช้กันทั่วไปและวิธีการเลือกใช้งาน

2.1 ประเภทของเครื่องวัดอุณหภูมิ

เครื่องวัดอุณหภูมิสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่
เครื่องวัดอุณหภูมิแบบสัมผัส: วัดอุณหภูมิผ่านการสัมผัสโดยตรงกับวัตถุที่ต้องการวัด (เช่น เทอร์มิสเตอร์, เทอร์โมคัปเปิล, RTD)
เครื่องวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส: วัดอุณหภูมิโดยใช้รังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกจากพื้นผิวของวัตถุ (เช่น เทอร์โมมิเตอร์รังสีอินฟราเรด, กล้องถ่ายภาพความร้อน)

ต่อไปนี้เป็นลักษณะเฉพาะของเครื่องมือแต่ละประเภท

2.1.1 เครื่องวัดอุณหภูมิแบบสัมผัส

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบสัมผัสวัดอุณหภูมิผ่านการสัมผัสโดยตรงกับวัตถุที่ต้องการวัด ประเภทหลักมีดังนี้

เทอร์มิสเตอร์ (Thermistor)

เทอร์มิสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ ทำจากออกไซด์ของโลหะ เช่น นิกเกิลออกไซด์และแมงกานีสออกไซด์ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทำให้การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเปลี่ยนแปลง ซึ่งส่งผลต่อค่าความต้านทาน
คุณสมบัติ: ความแม่นยำสูง, ตอบสนองรวดเร็ว
ช่วงอุณหภูมิ: -50℃ ถึง +300℃ (รุ่นที่ทนความร้อนสูงถึง 500℃)
การใช้งาน: เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน, รถยนต์, อุปกรณ์ทางการแพทย์, การควบคุมอุณหภูมิของอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูง
ข้อควรระวัง: อาจเกิดความร้อนจากตัวเอง ซึ่งทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด

เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple)

เทอร์โมคัปเปิลวัดอุณหภูมิโดยใช้ Seebeck Effect ซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างโลหะสองชนิดที่แตกต่างกัน
คุณสมบัติ: รองรับช่วงอุณหภูมิกว้าง, ทนทาน, วัดวัตถุขนาดเล็กได้

ช่วงอุณหภูมิ:
เทอร์โมคัปเปิลชนิด K: -200℃ ถึง +1200℃ (ใช้งานทั่วไป)
เทอร์โมคัปเปิลชนิด R, S: สูงสุดถึง +1600℃ (ใช้กับอุณหภูมิสูง)
การใช้งาน: อุตสาหกรรมอัตโนมัติ, การควบคุมกระบวนการผลิต, อุตสาหกรรมยานยนต์, การบินและอวกาศ, ทหาร, พลังงาน, การผลิตโลหะ, การแพทย์
ข้อควรระวัง: หากใช้เป็นเวลานาน วัสดุอาจเกิดการเสื่อมสภาพหรือออกซิไดซ์ ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด

ตัวต้านทานวัดอุณหภูมิ (RTD – Resistance Temperature Detector)

RTD เป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่ใช้โลหะ เช่น แพลตตินั่ม ซึ่งมีค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ มีความแม่นยำและเสถียรสูง นิยมใช้ในอุตสาหกรรมและงานวิจัย
คุณสมบัติ: ความแม่นยำสูง (±0.15+0.002|t|°C/คลาส A), มีเสถียรภาพสูง, ใช้งานได้ยาวนาน
ช่วงอุณหภูมิ: -196℃ ถึง +600℃ (สำหรับ RTD แพลตตินั่มทั่วไป)
การใช้งาน: การผลิตเซมิคอนดักเตอร์, โรงงานเคมี, กระบวนการแปรรูปอาหาร
ข้อควรระวัง: มีขนาดใหญ่กว่าเทอร์มิสเตอร์และเทอร์โมคัปเปิล และตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิช้ากว่าเล็กน้อย

2.1.2 เครื่องวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสวัดอุณหภูมิจากรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวของวัตถุ

เทอร์โมมิเตอร์รังสีอินฟราเรด (Infrared Thermometer)

เทอร์โมมิเตอร์รังสีอินฟราเรดใช้หลักการวัดอุณหภูมิจากรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกจากพื้นผิวของวัตถุ
คุณสมบัติ: วัดอุณหภูมิได้โดยไม่ต้องสัมผัส, ใช้งานได้กับวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงหรืออันตราย
ช่วงอุณหภูมิ: -50℃ ถึง +3000℃ (ขึ้นอยู่กับรุ่น)
การใช้งาน: อุตสาหกรรมเหล็ก, กระจก, แปรรูปอาหาร, การแพทย์, HVAC (ระบบทำความร้อนและความเย็น)
ข้อควรระวัง: อัตราการแผ่รังสีขึ้นอยู่กับสีและวัสดุของวัตถุ ดังนั้นต้องมีการปรับค่าการแผ่รังสีให้เหมาะสมเพื่อป้องกันข้อผิดพลาด

 

กล้องถ่ายภาพความร้อน (Thermographic Camera)

กล้องถ่ายภาพความร้อนทำงานเหมือนเทอร์โมมิเตอร์รังสีอินฟราเรด แต่สามารถแสดงการกระจายของอุณหภูมิเป็นภาพ
คุณสมบัติ: สามารถแสดงความไม่สม่ำเสมอของอุณหภูมิ, สามารถวัดพื้นที่กว้างได้ในครั้งเดียว
การใช้งาน: ตรวจสอบอุปกรณ์, ตรวจจับความร้อนผิดปกติ, วิเคราะห์ฉนวนของอาคาร
ข้อควรระวัง: เช่นเดียวกับเทอร์โมมิเตอร์รังสีอินฟราเรด ต้องปรับค่าการแผ่รังสีให้ถูกต้องเพื่อให้ได้ค่าการวัดที่แม่นยำ

2.2 วิธีการเลือกเครื่องวัดอุณหภูมิ

2.2.1 ช่วงอุณหภูมิของวัตถุที่ต้องการวัด

เมื่อเลือกเครื่องวัดอุณหภูมิ สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาช่วงอุณหภูมิของวัตถุที่ต้องการวัด
อุณหภูมิต่ำ (-50℃ ถึง 300℃): เทอร์มิสเตอร์, RTD, เทอร์โมคัปเปิล
อุณหภูมิปานกลาง (-200℃ ถึง 1200℃): เทอร์มิสเตอร์ทนความร้อน (500℃), RTD Pt100 (600℃), เทอร์โมคัปเปิลชนิด K (1200℃)
อุณหภูมิสูง (มากกว่า 1200℃): เทอร์โมคัปเปิลชนิด R, S, เทอร์มอมิเตอร์รังสีอินฟราเรด

2.2.2 ความแม่นยำและเสถียรภาพ

หากต้องการความแม่นยำสูง → ใช้ RTD หรือ เทอร์มิสเตอร์ที่มีความแม่นยำสูง
หากต้องวัดอุณหภูมิในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงเร็ว → ควรใช้เทอร์โมคัปเปิล หรือ เทอร์มิสเตอร์ที่ตอบสนองเร็ว

2.2.3 สภาพแวดล้อมในการวัด

สภาพแวดล้อมที่รุนแรง (อุณหภูมิสูง, การสั่นสะเทือน, แรงกระแทก): ใช้เทอร์โมคัปเปิล
การวัดอุณหภูมิสูงระยะไกลแบบไม่สัมผัส: ใช้เทอร์มอมิเตอร์รังสีอินฟราเรด หรือ กล้องถ่ายภาพความร้อน
พื้นที่แคบ: ใช้เทอร์มิสเตอร์ หรือ เทอร์โมคัปเปิล

2.3 สรุป

การวัดอุณหภูมิสามารถให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่ใช้ ดังนั้น การเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมกับวัตถุประสงค์ในการใช้งานจึงเป็นสิ่งสำคัญ

การเลือกเครื่องวัดอุณหภูมิที่เหมาะสมจะช่วยให้การควบคุมอุณหภูมิเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพและแม่นยำยิ่งขึ้น ส่งผลให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ดีขึ้น และช่วยในการจัดการพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ โปรดใช้ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติและวิธีการเลือกเครื่องวัดอุณหภูมิที่กล่าวถึงในบทนี้เป็นแนวทางในการเลือกเครื่องมือที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานของคุณ