เครื่องวัดอุณหภูมิมีกี่ประเภท แต่ละประเภทมีหลักการทํางานอย่างไร

เรื่องเล็กๆ ที่ไม่เล็กของเครื่องวัดอุณหภูมิ ความสำคัญที่ในทุกอุตสาหกรรมไม่ควรมองข้าม

หนึ่งในอุปกรณ์ที่ถือได้ว่าในทุกอุตสาหกรรมต้องมีคือเครื่องวัดอุณหภูมิเพราะเครื่องวัดอุณหภูมิเหมือนเครื่องที่ใช้ตรวจจับหาความผิดปกติตั้งแต่คนจนถึงเครื่องจักรในโรงงานอุตสาหกรรมด้วยความที่เครื่องวัดอุณหภูมิสามารถใช้งานได้อย่างหลากหลายจนบางครั้งเราอาจจะเกิดความสับสนในหน้าตาของเครื่องวัดอุณหภูมิ และคุณสมบัติการใช้งานเพราะบางครั้งหน้าตาเหมือนกันมากแต่การใช้งานกลับแตกต่างกัน หรือมีหน้าตาที่พิเศษจนไม่แน่ใจว่าจะต้องใช้งานอย่างไร และต้องใช้กับงานประเภทไหนถึงจะเหมาะสม เพื่อให้การใช้งานเครื่องวัดอุณหภูมิให้มีประสิทธิภาพ เราควรทำความรู้จักกับประเภท คุณสมบัติ และหลักการการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิเพื่อที่เราจะได้เลือกใช้งานเครื่องวัดอุณหภูมิได้อย่างเหมาะสมและมีประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้งาน

เครื่องวัดอุณหภูมิที่ใช้งานทั่วไปสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท

1.เครื่องวัดอุณหภูมิสำหรับใช้ในการแพทย์

1.1 เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรด เป็นเครื่องวัดอุณหภูมิที่ออกแบบมาเพื่อใช้วัด อุณหภูมิในร่างกายของมนุษย์โดยเฉพาะ เพื่อตรวจสอบหาความผิดปกติของร่างกาย ดังนั้นจึงต้องมีความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิ เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดทางการแพทย์จะมีความคลาดเคลื่อนในการวัดอุณหภูมิอยู่ที่ ± 0.3°C และมีช่วงอุณหภูมิในการวัดอยู่ที่ 32 °C ถึง 42.5 °C โดยสามารถวัดอุณหูมิได้ในระยะไกลและไม่ต้องสัมผัสร่างกายทำให้ลดการเลี่ยงต่อการติดเชื้อโรค โดยเฉพาะในช่วงการระบาดของโรคโควิด-19 เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดเป็นที่นิยมใช้กันอย่างมาก ดังนั้นมาตรฐานในการเลือกใช้จึงสำคัญมากควรเลือกซื้อเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดที่ได้รับการรับรองจาก อย. เพื่อให้มั่นใจว่าอุณหภูมิที่ได้มีความถูกต้องและมีประสิทธิภาพต่อการนำไปใช้งาน

หลักการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดทางการแพทย์ รังสีอินฟราเรดเกิดจากการแผ่รังสีของวัตถุสีดำเมื่อมีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ จะมีโมเลกุลอยู่ข้างในเคลื่อนที่ไปมายิ่งเคลื่อนที่เร็วมากขึ้นเท่าไรอุณหภูมิจะสูงขึ้นตามความเร็ว ในขณะที่โมเลกุลเคลื่อนที่จะเกิดรังสีอินฟราเรดซึ่งเป็นรังสีแม่เหล็กชนิดหนึ่ง เครื่องวัดอุณหภูมิจะตรวจจับรังสีและวัดอุณหภูมิได้โดยผ่านเลนส์ที่ทำหน้าที่ในการตรวจจับรังสีอินฟราเรดบนพื้นผิวของวัตถุ และส่งพลังงานไปที่เครื่องตรวจจับพลังงานที่เรียกว่า เทอร์โมไพล์ ซึ่งจะดูดซับรังสีอินฟราเรดและเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อแปลงค่าเป็นหน่วยของอุณหภูมิหลังการชดเชยอุณหภูมิจากสิ่งแวดล้อมแล้ว โดยเมื่อใช้เครื่องวัดอุณหภูมิวัดที่ผิวหนังของมนุษย์หากมีอุณหภูมิสูงกว่าที่กำหนดไว้จะมีเสียงร้องเตือนและมีแสงกระพริบแสดงขึ้นมาทันที

1.2 ปรอทวัดไข้ เป็นเครื่องวัดอุณหภูมิอีกประเภทซึ่งในอดีตจะใช้ของเหลวที่เรียกว่า “ ปรอท” ในการบอกอุณหภูมิแต่เนื่องจากปรอทเป็นสารที่มีอันตรายต่อร่างกายหากปรอทวัดไข้แบบใช้ปรอทในการบอกอุณหภูมิแตกอาจทำให้สารปรอทที่เป็นของเหลวที่บรรจุอยู่ด้านในไหลออกมาได้ปัจจุบันจึงนิยมใช้ปรอทวัดไข้แบบดิจิทัลที่จะมีความปลอดภัยมากกว่า โดยสามารถใช้วัดไข้ผ่านร่างกายได้ 4 แบบ คือ วัดไข้ทางปาก วัดไข้ทางรักแร้ วัดไข้ทางทวาร และวัดไข้ทางหู

หลักกการทำงานของปรอทวัดไข้แบบดิจิทัล จะใช้เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ในการวัดอุณหภูมิซึ่งถูกบรรจุอยู่ในเครื่อง ซึ่งเซ็นเซอร์ที่นิยมใช้ส่วนใหญ่เรียกว่า “เซ็นเซอร์ความต้านทาน” (RTD) ซึ่งเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะวัดความต้านทานและแปลงค่าเป็นอุณหภูมิเพื่อแสดงผลที่หน้าจอ ส่วนใหญ่ในปรอทวัดไข้แบบดิจิทัลจะใช้เซ็นเซอร์ทีมีชื่อว่า เทอร์โมรีซิสเตอร์ หรือ เทอร์มิสเตอร์ เพราะมีความแม่นยำสูง

2. เครื่องวัดอุณหภูมิสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม

2.1 เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรด เป็นเครื่องวัดอุณหภูมิที่มีช่วงของการวัด อุณหภูมิที่กว้าง-60 ถึง 2,500° C เพื่อให้รองรับต่อการใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการใช้งานที่หลากหลาย โดยมีค่าคลาดเคลื่อนอยู่ที่ ± 1 ถึง 1.5°C ซึ่งเป็นค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ในโรงงานอุตสาหกรรม และสามารถปรับค่า Emissivity ได้ตั้งแต่ 0-1.0 ซึ่งจะช่วยให้ได้อุณหภูมิที่แท้จริงของวัตถุที่ต้องการวัดอุณหภูมิ เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอินฟราเรดสามารถวัดอุณหภูมิของวัตถุได้ในระยะไกลโดยไม่ต้องสัมผัสเพื่อลดความเสี่ยงของอันตรายที่อาจเกิดขึ้นได้ และในอุตสาหกรรมอาหารเพื่อลดการปนเปื้อน โดยจะมีแสงเลเซอร์เพื่อใช้ในการเล็งพื้นที่ที่ต้องการวัดอุณหภูมิ หลักการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดในอุตสาหกรรม มีหลักกการทำงานที่เหมือนกันกับเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดทางการแพทย์ 

2.2 เครื่องวัดอุณหภูมิแบบโพรบ โพรบจะมีลักษณะเป็นปลอกโลหะซึ่งในโพรบจะมี เซ็นเซอร์อุณหภูมิอยู่ข้างใน วัสดุที่ใช้ทำโพรบมีหลายชนิดแต่ที่นิยมคือ สแตนเลส เนื่องจากทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี มีความแข็งแรง เพราะหน้าที่ของโพรบคือ เพิ่มความแข็งแรงทนทานให้ตัวเซนเซอร์วัดอุณหภูมิ และป้องกันการเสียหายจากสภาวะการใช้งานเนื่องจากต้องใช้ในงานที่มีอุณหภูมิแบบร้อนจัดและเย็นจัด ซึ่งส่วนใหญ่เครื่องวัดอุณหภูมิแบบโพรบจะแบ่งเป็น 3 ประเภท 1. โพรบวัดอุณหภูมิของอากาศ ใช้วัดอุณหภูมิในห้องหรือในบรรยากาศ 2. โพรบวัดอุณหภูมิแบบจุ่ม/เสียบ ใช้วัดโดยการจุ่มในน้ำ หรือเสียบในวัตถุที่ต้องการวัดอุณหภูมิ เช่น เนื้อสัตว์, อาหาร 3. โพรบวัดอุณหภูมิแบบสัมผัส ใช้วัดอุณหภูมิของพื้นผิว เช่น ผิวท่อ, แผ่นความร้อน 

หลักการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบโพรบ เมื่อมีอุณหภูมิ อุณหภูมิจะเปลี่ยนวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะวัดความต้านทานและแปลงค่าเป็นอุณหภูมิเพื่อแสดงผลที่หน้าจอซึ่งมีหลักการคล้ายการทำงานของปรอทวัดไข้แบบดิจิทัลแต่มีการเลือกใช้ชนิดของเซ็นเซอร์ที่แตกต่างกันตามประเภทของการใช้งานซึ่งเซ็นเซอร์ที่ใช้ในการเครื่องวัดอุณหภูมิแบบโพรบในอุตสาหกรรมมี 2 ชนิด 1. เทอร์โมคัปเปิ้ล ซึ่งจะมีหลายวัสดุขึ้นอยู่กับประเภทที่ใช้งาน 2. อาร์ทีดี เป็นเซนเซอร์แบบความต้านทานที่เปลี่ยนไปตามอุณหภูมิ 

2.3 เครื่องวัดอุณหภูมิแบบเทอร์โมคัปเปิล ถือได้ว่าเป็นเครื่องวัดอุณหภูมิแบบโพรบ ชนิดหนึ่งก็ได้เพราะเซ็นเซอร์เทอร์โมคัปเปิล ต้องจะใช้กับอุปกรณ์ที่มีพื้นที่ตรงกลาง เช่น โพรบ ซึ่งเครื่องวัดอุณหภูมิแบบเทอร์โมคัปเปิลมีทั้งแบบอยู่ในโพรบ และแยกออกจากโพรบ เทอร์โมคัปเปิลสามารถใช้ได้ในหลายอุตสากรรมเนื่องจากมีช่วงอุณหภูมิการวัดความร้อนที่กว้าง ในราคาไม่แพง และมีความทนทานมาก แต่ความแม่นยำและความเสถียรอาจไม่เท่ากับอาร์ทีดี และเทอร์มิสเตอร์ การเลือกใช้เทอร์โมคัปเปิลขึ้นอยู่กับประเภของเทอร์โมคัปเปิลเนื่องจากเทอร์โมคัปเปิลจะมีการผสมโลหะที่แตกต่างกัน 2 ชนิด ซึ่งประเภทของโลหะที่พบมากที่สุดคือ “Base Metal” ที่เรียกว่าประเภท N, T, E, J และ K นอกจากนี้ยังมีชนิดพิเศษที่สามารถใช้งานในช่วงอุณหภูมิสูง ที่เรียกว่า “Noble Metal” ซึ่งมีประเภท R, S, C และ GB ส่วนใหญ่เครื่องวัดอุณหภูมิแบบเทอร์โมคัปเปิลจะใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมผลิตอาหาร อุตสาหกรรมโลหะ ปิโตรเคมี และอุตสาหกรรมทั่วไป หลักการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบเทอร์โมคัปเปิล ใช้หลักการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ หรือความร้อนเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้า ซึ่งเทอร์โมคัปเปิลจะมีปลายสองข้างซึ่งเกิดจากโลหะตัวนำที่แตกต่างกันทางโครงสร้างของอะตอม ซึ่งจะนำปลายทั้งสองข้างมาเชื่อมเข้าด้วยกัน โดยปลายข้างหนึ่งเรียกว่า Measuring point หรือ Hot junction (จุดวัดอุณหภูมิ) ซึ่งเป็นจุดที่ใช้วัดอุณหภูมิ และจะมีปลายอีกข้างหนึ่งของลวดโลหะปล่อยว่าง ซึ่งเรียกว่า Cold junction (จุดอ้างอิง) ซึ่งหากจุดวัดอุณหภูมิ และจุดอ้างอิง มีอุณหภูมิต่างกันจะเกิด ซีเบค (Seebeck effect) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากความแตกต่างของระดับความร้อนระหว่างตัวนำไฟฟ้าทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างโลหะทั้งสองทำให้มีการนำกระแสไฟฟ้าในวงจรเทอร์โมคัปเปิลทั้งสองข้าง และจะเกิดแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กไม่กี่ไมโครโวลต์ (µV) ต่อเคลวินของความแตกต่างของระดับความร้อนที่จุดเชื่อมต่อ 

2.4 เครื่องวัดอุณหภูมิเทอร์โมสแกน (กล้องถ่ายภาพความร้อน) สามารถวัดอุณหภูมิ ที่มีความร้อนและความเย็นโดยแสดงออกมาเป็นภาพ เครื่องวัดอุณหภูมิเทอร์โมสแกน หรือ กล้องถ่ายภาพความร้อนมีความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิสูง แต่ขึ้นอยู่กับลักษณะขอพื้นผิวของวัตถุ และระยะห่างของวัตถุ และเครื่องวัดอุณหภูมิ บางครั้งมีรังสีอิฟราเรดของวัตถุอื่นมาแทรกกลางทำให้ดูดซับพลังงานของวัตถุที่ต้องการวัดอุณหภูมิ ทำให้ได้อุณหภูมิที่คลาดเคลื่อนไปจากความเป็นจริง ส่วนใหญ่ใช้ในการซ่อมบำรุงด้านไฟฟ้า เครื่องจักรกล และการตรวจหารอยรั่วของน้ำในผนังที่ตามนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ 

หลักการทำงานเครื่องวัดอุณหภูมิเทอร์โมสแกน การทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิเทอร์โมสแกนจะมีการวัดอุณหภูมิคล้ายแบบเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดโดยจะตรวจจับพลังงานอินฟราเรดโดยที่ไม่สัมผัสกับวัตถุและแปลงพลังงานออกมาเป็นอุณหภูมิแต่แตกต่างกันที่เทอร์โมสแกนจะแสดงออกมาเป็นภาพความร้อนพร้อมแสดงอุณหภูมิของวัตถุ 

2.5 เครื่องวัดอุณหภูมิแบบมาโนเมตริก (Manometric thermometers) เป็นเครื่องวัดอุณหภูมิที่ใช้วัดแรงดันหรือไอน้ำ สามารถวัดอุณหภูมิตามการเปลี่ยนแปลงความดันภายในของก๊าซ หรือของเหลว และการควบแน่น(ไอ-ของเหลว) ซึ่งช่วงของอุณหภูมิที่สามารถวัดได้ก็จะแตกต่างกันไป เช่น เครื่องวัดอุณหภูมิแบบแก๊ส จะใช้ไนโตรเจน อาร์กอน และฮีเลียมเป็นสารทำงาน ช่วงวัดอุณหภูมิตั้งแต่ -150°C จนถึง +600°C เครื่องวัดอุณหภูมิแบบเหลว จะใช้ปรอท น้ำมันซิลิโคน โทลูอีนเป็นสารทำงาน ช่วงวัดอุณหภูมิตั้งแต่ -150°C จนถึง +300°C เครื่องวัดอุณหภูมิแบบควบแน่น จะใช้เมทิลคลอไรด์ เอทิลอีเทอร์ ไซลีน อะซิโตน เป็นสารทำงาน ช่วงการวัดอุณหภูมิอยู่ระหว่าง -50°C จนถึง +300°C 

หลักการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบมาโนเมตริก (Manometric thermometers) ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดันของสารทำงานในระบบปิด จะอาศัยหลักการขยายตัวหรือหดตัวของการไหลซึ่งอาจอยู่ในรูปของของเหลว, ไอน้ำ หรือก๊าซก็ได้ โดยที่การไหลจะเกิดการขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน แต่ถ้าการไหลได้รับความเย็นจะเกิดการหดตัวซึ่งเหมือนกับหลักการของเครื่องมือวัดอุณหภูมิแบบหลอดแก้วปิดนั่นเอง เมื่อกำหนดให้การไหลอยู่ในปริมาตรที่จำกัด เมื่อการไหลมีการขยายตัวหรือหดตัวจะเกิดการเปลี่ยนแปลงค่าความดันขึ้นโดยค่าความดันที่เปลี่ยน แปลงจะสัมพันธ์กับค่าของอุณหภูมิที่เกิดขึ้น 

2.6 เครื่องวัดอุณหภูมิแบบไบเมทัล (Bimetal thermometer) เป็นเครื่องมือวัด อุณหภูมิที่ทำมาจากโลหะสองชนิดที่มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่ต่างกัน เหมาะสำหรับวัดอุณหภูมิที่มีค่าสูงประมาณ 60°C ขึ้นไป เพราะไวต่อการตอบสนอง แต่จะมีความแม่นยำน้อยที่อุณหภูมิต่ำๆ สามารถใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร เช่นในเตาอบ ในเครื่องพาสเจอร์ไรซ์ ในอุตสาหกรรมทั่วไป เช่นการวัดอุณหภูมิน้ำร้อน น้ำเย็น และอุณหภูมิอาหารเหลวในถังเก็บ 

หลักการทำงานเครื่องวัดอุณหภูมิแบบไบเมทัล (Bimetal thermometer) การเปลี่ยนรูปของโลหะ เกิดจากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง โดยในเครื่องวัดอุณหภูมิแบบไบเมทัลจะมีแผ่นโลหะสองแผ่นคือสปริงที่เชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้นต่างกัน เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง สปริงจะงอและหมุนเข็มเทอร์โมมิเตอร์ ปลายด้านหนึ่งของสปริงจะติดอยู่ที่ก้านและติดลูกศรไว้กับปลายอีกด้านหนึ่ง ยกเว้นเครื่องวัดอุณหภูมิไบเมทัลลิคแบบสัมผัสที่จะมีสปริงจะพันรอบแกนขององค์ประกอบสัมผัสและ ลูกศรจะถูกแก้ไขโดยตรงบน Bimetal

ด้วยความหลากหลายทั้งการใช้งานและชนิดของเครื่องวัดอุณหภูมิ ในทุกอุตสาหกรรมควรทำการศึกษาและทำความเข้าใจในเครื่องวัดอุณหภูมิในแต่ละชนิดเพื่อให้สามารถเลือกใช้งานได้อย่างถูกต้องและเหมาะสม อุณหภูมิสำหรับในทุกอุตสาหกรรมมีความสำคัญเพราะตัวเลขของ อุณหภูมิเป็นตัวบ่งชี้ถึงความปกติและผิดปกติที่อาจเกิดขึ้นได้ในกระบวนการต่างๆ ของอุตสาหกรรม JenStore by Jenbunjerd เป็นผู้จัดจำหน่ายเครื่องวัดอุณหภูมิที่ใช้ในทุกอุตสาหกรรมจากแบรนด์ชั้นนำ ที่ได้การรับรองมาตรฐาน โดยทีมขายจากเจนสโตร์ยินดีให้คำแนะนำในการเลือกใช้เครื่องวัดอุณหภูมิอย่างถูกต้องในอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อช่วยให้คุณสามารถเลือกใช้งานได้ตรงตามความต้องการ และช่วยให้งานจัดซื้ออุปกรณ์สินค้าของคุณเป็นเรื่องที่ง่ายขึ้น

ติดต่อสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม หรือสั่งซื้อสินค้าได้ที่ :

Website : https://www.jenstore.com (Live Chat) 

Tel : 02-096-9999 (200 คู่สาย) 

Email : cataloguesale@jenbunjerd.com 

LINE Official Account: @jenstore

Facebook : เจนสโตร์ - JenStore by Jenbunjerd