บทนำ
พีโรมิเตอร์แบบอัตราส่วน ได้กลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในการใช้งานเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดในปัจจุบัน บทความนี้จะอธิบายหลักการทางกายภาพ ข้อได้เปรียบ ความสามารถในการทำงานและการวิเคราะห์ และข้อจำกัดของพีโรมิเตอร์แบบอัตราส่วน โดยนำเสนอตัวอย่างการใช้งานจริงในภาคปฏิบัติ
หลักการวัด
เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วน (Ratio pyrometer) วัดการแผ่รังสีความร้อนที่ปล่อยออกมาจากเป้าหมายในสองช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน อัตราส่วนของค่าความส่องสว่างสเปกตรัมทั้งสอง φ จะแปรผันตามอุณหภูมิโดยประมาณในอัตราส่วนที่สัมพันธ์กัน ซึ่งค่าความส่องสว่างสเปกตรัมจะเชื่อมโยงกับค่าการแผ่รังสีของแต่ละพื้นผิวที่วัดได้สำหรับความยาวคลื่นทั้งสอง (รูปที่ 1)
เพื่อลดอิทธิพลที่ขึ้นอยู่กับคลื่นความยาวของค่าการแผ่รังสีของผิวหน้าให้น้อยที่สุด ช่วงความยาวคลื่นที่ใกล้เคียงกันจะถูกเลือกไว้ อย่างไรก็ตาม นี่ก็หมายความว่าความเข้มของรังสีทั้งสองจะแตกต่างกันเพียงเล็กน้อยเท่านั้น อัตราส่วนของค่าสองค่าที่เกือบจะเหมือนกันจะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้นเมื่อเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิของวัตถุ ดังนั้น อุณหภูมิต่ำสุดที่สามารถวัดได้ของไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนจึงถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 300 °C เพื่อให้สามารถประเมินการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณขนาดเล็กเหล่านี้ได้ จำเป็นต้องมีการขยายสัญญาณในระดับสูง ดังนั้น ความต้องการสูงสุดจึงถูกกำหนดไว้กับคุณภาพของเซ็นเซอร์, ตัวขยายสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ และตัวแปลงสัญญาณ A/D เพื่อให้ได้สัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่สูง หรือค่า NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) ที่ต่ำ และส่งผลให้ได้ความละเอียดของอุณหภูมิที่สูง ซึ่งจำเป็นสำหรับการวัดที่แม่นยำ ในการตรวจสอบค่า NETD เครื่องมือจะต้องถูกใช้งานที่จุดเริ่มต้นของช่วงการวัดโดยใช้เวลารับตอบสนองที่สั้นที่สุด พร้อมทั้งตรวจสอบความเสถียรของสัญญาณการวัด
เพื่อลดอิทธิพลที่ขึ้นอยู่กับคลื่นความยาวของค่าการแผ่รังสีของผิวหน้าให้น้อยที่สุด ช่วงความยาวคลื่นที่ใกล้เคียงกันจะถูกเลือกไว้ อย่างไรก็ตาม นี่ก็หมายความว่าความเข้มของรังสีทั้งสองจะแตกต่างกันเพียงเล็กน้อยเท่านั้น อัตราส่วนของค่าสองค่าที่เกือบจะเหมือนกันจะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้นเมื่อเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิของวัตถุ ดังนั้น อุณหภูมิต่ำสุดที่สามารถวัดได้ของไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนจึงถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 300 °C เพื่อให้สามารถประเมินการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณขนาดเล็กเหล่านี้ได้ จำเป็นต้องมีการขยายสัญญาณในระดับสูง ดังนั้น ความต้องการสูงสุดจึงถูกกำหนดไว้กับคุณภาพของเซ็นเซอร์, ตัวขยายสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ และตัวแปลงสัญญาณ A/D เพื่อให้ได้สัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่สูง หรือค่า NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) ที่ต่ำ และส่งผลให้ได้ความละเอียดของอุณหภูมิที่สูง ซึ่งจำเป็นสำหรับการวัดที่แม่นยำ ในการตรวจสอบค่า NETD เครื่องมือจะต้องถูกใช้งานที่จุดเริ่มต้นของช่วงการวัดโดยใช้เวลารับตอบสนองที่สั้นที่สุด พร้อมทั้งตรวจสอบความเสถียรของสัญญาณการวัด
ข้อดีของไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วน
ข้อได้เปรียบหลักของวิธีการวัดอัตราส่วนคือสามารถกำหนดอุณหภูมิที่ถูกต้องได้แม้ในกรณีที่สัญญาณถูกทำให้อ่อนลง โดยไม่ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น หากเกิดการลดสัญญาณเนื่องจากกระจกมองที่สกปรกหรือไอน้ำ ควัน และฝุ่นในมุมมองของไพโรมิเตอร์ สัดส่วน - และดังนั้นอุณหภูมิที่แสดง - จะคงที่
หากค่าการแผ่รังสี ε1 = ε2 (วัตถุสีเทา) เท่ากันสำหรับทั้งสองความยาวคลื่น ค่าการแผ่รังสีจะหักล้างกันในสมการ และเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนจะแสดงอุณหภูมิที่แท้จริงโดยไม่คำนึงถึงค่าการแผ่รังสีของวัตถุที่กำลังวัด แม้ว่าค่าการแผ่รังสีของวัตถุที่กำลังวัดจะเปลี่ยนแปลงในระดับเดียวกันสำหรับทั้งสองช่วงความยาวคลื่น แต่ก็จะไม่ส่งผลต่อผลการวัด ความคลาดเคลื่อนจากอุณหภูมิที่แท้จริงซึ่งเกิดจากความแตกต่างที่คงที่ระหว่างค่าการแผ่รังสีทั้งสอง สามารถแก้ไขได้โดยการปรับอัตราส่วนค่าการแผ่รังสีบนเครื่องวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส
หากค่าการแผ่รังสี ε1 = ε2 (วัตถุสีเทา) เท่ากันสำหรับทั้งสองความยาวคลื่น ค่าการแผ่รังสีจะหักล้างกันในสมการ และเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนจะแสดงอุณหภูมิที่แท้จริงโดยไม่คำนึงถึงค่าการแผ่รังสีของวัตถุที่กำลังวัด แม้ว่าค่าการแผ่รังสีของวัตถุที่กำลังวัดจะเปลี่ยนแปลงในระดับเดียวกันสำหรับทั้งสองช่วงความยาวคลื่น แต่ก็จะไม่ส่งผลต่อผลการวัด ความคลาดเคลื่อนจากอุณหภูมิที่แท้จริงซึ่งเกิดจากความแตกต่างที่คงที่ระหว่างค่าการแผ่รังสีทั้งสอง สามารถแก้ไขได้โดยการปรับอัตราส่วนค่าการแผ่รังสีบนเครื่องวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส
ผลของการเปลี่ยนแปลงสัญญาณที่ขึ้นอยู่กับคลื่นความยาวต่ออัตราส่วนอุณหภูมิ
อย่างไรก็ตาม เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนจะมีพฤติกรรมอย่างไรเมื่อระหว่างการวัดบนสิ่งที่เรียกว่า 'ตัวแผ่รังสีที่มีสี' ค่าการแผ่รังสีมีการเปลี่ยนแปลงในระดับที่แตกต่างกันสำหรับสองความยาวคลื่น – ไม่ว่าจะเกิดจากพื้นผิวหรือเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ?
ผลเลือกสรรเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อการสะสมของฟิล์มบาง (เช่น ฟิล์มน้ำมันหรือการสะสมของไอระเหย) ทำให้การส่งผ่านของกระจกมองดูเปลี่ยนแปลงไปตามความยาวคลื่น วิธีการหาค่าเฉลี่ยไม่ได้เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์จากสมบัติการแผ่รังสีของวัตถุที่ถูกวัด ตามที่มีการกล่าวอ้างในเอกสารบางฉบับ
ตัวอย่างสามตัวอย่างในตารางที่ 1 แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงผลกระทบที่แตกต่างกันของการลดทอนที่ขึ้นอยู่กับค่าการแผ่รังสีต่อวิธีการวัดเชิงสเปกตรัมและวิธีการหาค่าเฉลี่ย อ้างอิงจากอุณหภูมิ 800 °C สำหรับ 'บล็อคสีดำ' เมื่อค่าการแผ่รังสี ε = 1 กฎของแพลงค์ในการแผ่รังสีจะให้ค่าอุณหภูมิดังต่อไปนี้สำหรับไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนที่มี λ1 = 0.95 μm และ λ2 = 1.05 μm โดยมีการเปลี่ยนแปลงค่าการแผ่รังสีที่ขึ้นอยู่กับคลื่นความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน (ดูตารางที่ 1)
ผลเลือกสรรเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อการสะสมของฟิล์มบาง (เช่น ฟิล์มน้ำมันหรือการสะสมของไอระเหย) ทำให้การส่งผ่านของกระจกมองดูเปลี่ยนแปลงไปตามความยาวคลื่น วิธีการหาค่าเฉลี่ยไม่ได้เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์จากสมบัติการแผ่รังสีของวัตถุที่ถูกวัด ตามที่มีการกล่าวอ้างในเอกสารบางฉบับ
ตัวอย่างสามตัวอย่างในตารางที่ 1 แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงผลกระทบที่แตกต่างกันของการลดทอนที่ขึ้นอยู่กับค่าการแผ่รังสีต่อวิธีการวัดเชิงสเปกตรัมและวิธีการหาค่าเฉลี่ย อ้างอิงจากอุณหภูมิ 800 °C สำหรับ 'บล็อคสีดำ' เมื่อค่าการแผ่รังสี ε = 1 กฎของแพลงค์ในการแผ่รังสีจะให้ค่าอุณหภูมิดังต่อไปนี้สำหรับไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนที่มี λ1 = 0.95 μm และ λ2 = 1.05 μm โดยมีการเปลี่ยนแปลงค่าการแผ่รังสีที่ขึ้นอยู่กับคลื่นความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน (ดูตารางที่ 1)
ตารางที่ 1: ผลกระทบของการลดทอนที่ขึ้นอยู่กับการแผ่รังสีต่อวิธีการวัดสเปกตรัมและอัตราส่วน
แม้แต่ความแตกต่างเล็กน้อยในค่าการแผ่รังสีความร้อนก็ส่งผลให้เกิดความเบี่ยงเบนอย่างมีนัยสำคัญในอุณหภูมิเชิงสัดส่วน ความเบี่ยงเบนนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อค่าสัมบูรณ์ของการแผ่รังสีความร้อนลดลง เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณที่ขึ้นอยู่กับคลื่นความยาวคลื่นมากกว่าเครื่องวัดอุณหภูมิแบบสเปกตรัมหลายเท่า; ยิ่งความแตกต่างและค่าสัมประสิทธิ์การแผ่รังสีสัมบูรณ์ต่ำมากเท่าใด ความไวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
ดังที่เห็นในรูปที่ 2 ความไวต่ออัตราส่วนการแผ่รังสีจะยิ่งมากขึ้นเมื่อช่วงความยาวคลื่นของอุปกรณ์ใกล้เคียงกันมากขึ้น
ดังที่เห็นในรูปที่ 2 ความไวต่ออัตราส่วนการแผ่รังสีจะยิ่งมากขึ้นเมื่อช่วงความยาวคลื่นของอุปกรณ์ใกล้เคียงกันมากขึ้น
ดังนั้นจึงสามารถสรุปได้ว่าเครื่องมือที่มีความแตกต่างระหว่างช่วงความยาวคลื่นทั้งสองมากกว่าจะให้ค่าการวัดที่เสถียรมากกว่า ในทางกลับกัน หลักการทางฟิสิกส์นี้ใช้กับโลหะที่ค่าการแผ่รังสีสเปกตรัมของวัตถุที่วัดจะลดลงเมื่อความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น (รูปที่ 3)
ความสัมพันธ์ที่ขัดแย้งกันสองประการนี้ต้องนำมาพิจารณาเมื่อใช้เครื่องมือในทางปฏิบัติ โดยทั่วไปแล้ว แม้แต่สำหรับเครื่องวัดอุณหภูมิแบบพีโรมิเตอร์แบบอัตราส่วน ก็แนะนำให้ใช้เครื่องมือที่มีความยาวคลื่นสั้นที่สุดและใกล้เคียงกันมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่มีไอน้ำอยู่ อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดอย่างมีนัยสำคัญในอุปกรณ์ที่มีความยาวคลื่นยาวขึ้นได้ เนื่องจากแถบการดูดซับในบรรยากาศ
ความสัมพันธ์ที่ขัดแย้งกันสองประการนี้ต้องนำมาพิจารณาเมื่อใช้เครื่องมือในทางปฏิบัติ โดยทั่วไปแล้ว แม้แต่สำหรับเครื่องวัดอุณหภูมิแบบพีโรมิเตอร์แบบอัตราส่วน ก็แนะนำให้ใช้เครื่องมือที่มีความยาวคลื่นสั้นที่สุดและใกล้เคียงกันมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่มีไอน้ำอยู่ อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดอย่างมีนัยสำคัญในอุปกรณ์ที่มีความยาวคลื่นยาวขึ้นได้ เนื่องจากแถบการดูดซับในบรรยากาศ
เครื่องวัดอุณหภูมิแบบสเปกตรัมหรือแบบช่องสัญญาณเดียวจะแสดงอุณหภูมิที่ต่ำเกินไปเสมอเมื่อสัญญาณอ่อนลง เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนจะทำงานแตกต่างออกไป โดยสามารถแสดงอุณหภูมิที่สูงเกินไปหรือต่ำเกินไป ขึ้นอยู่กับว่าช่องสัญญาณความยาวคลื่นสั้นหรือยาวเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญมากกว่ากัน
การปรับให้ตรงกับอุปกรณ์กับอุณหภูมิสูงสุดจึงไม่ได้ทำงานในลักษณะเดียวกับกับไพโรมิเตอร์สเปกตรัม ไพโรมิเตอร์ควอซิชันต์สมัยใหม่มีตัวเลือกในการแสดงสัญญาณความแรงบนหน้าจอ ซึ่งช่วยให้สามารถปรับให้ตรงกับค่าสูงสุดได้เช่นเดียวกับกับไพโรมิเตอร์สเปกตรัม
การปรับให้ตรงกับอุปกรณ์กับอุณหภูมิสูงสุดจึงไม่ได้ทำงานในลักษณะเดียวกับกับไพโรมิเตอร์สเปกตรัม ไพโรมิเตอร์ควอซิชันต์สมัยใหม่มีตัวเลือกในการแสดงสัญญาณความแรงบนหน้าจอ ซึ่งช่วยให้สามารถปรับให้ตรงกับค่าสูงสุดได้เช่นเดียวกับกับไพโรมิเตอร์สเปกตรัม
โดยทั่วไปแล้ว ควรใช้ความระมัดระวังเสมอหากระหว่างการวัดเปรียบเทียบแบบสัมผัส เทอร์โมคัปเปิลแสดงค่าสูงกว่าไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วน ในกรณีเช่นนี้ จะมีอิทธิพลที่ขึ้นอยู่กับช่วงความยาวคลื่น อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้มีตัวเลือกอะไรบ้างในการระบุค่าการวัดที่ผิดพลาด? เพื่อจุดประสงค์นี้ สามารถแสดงค่าความแรงของสัญญาณบนหน้าจอหรือบันทึกและวิเคราะห์ผ่านอินเทอร์เฟซควบคู่ไปกับสัญญาณการวัดได้
ค่านี้ยิ่งสูงเท่าใด การวัดก็จะยิ่งเชื่อถือได้มากขึ้นเท่านั้น การบันทึกและประเมินค่าอุณหภูมิสเปกตรัมทั้งสองและค่าอัตราส่วนควบคู่กันนั้นให้ข้อมูลที่มีประโยชน์มากยิ่งขึ้น
ความผันผวนของค่าความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสองความยาวคลื่น λ1 และ λ2 ยิ่งน้อยเท่าใด ค่าอัตราส่วนก็ยิ่งมีความน่าเชื่อถือมากขึ้นเท่านั้น เส้นโค้งการวัดต่อไปนี้แสดงพฤติกรรมของค่าที่วัดได้ในกรณีของการลดทอนสัญญาณที่เป็นกลางซึ่งเกิดจากกระจกดูที่มีค่าการส่งผ่านแสง 93% และหน้าต่างแบบลามิเนตที่มีค่าการส่งผ่านแสงขึ้นอยู่กับช่วงคลื่น (รูปที่ 4)
ค่านี้ยิ่งสูงเท่าใด การวัดก็จะยิ่งเชื่อถือได้มากขึ้นเท่านั้น การบันทึกและประเมินค่าอุณหภูมิสเปกตรัมทั้งสองและค่าอัตราส่วนควบคู่กันนั้นให้ข้อมูลที่มีประโยชน์มากยิ่งขึ้น
ความผันผวนของค่าความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสองความยาวคลื่น λ1 และ λ2 ยิ่งน้อยเท่าใด ค่าอัตราส่วนก็ยิ่งมีความน่าเชื่อถือมากขึ้นเท่านั้น เส้นโค้งการวัดต่อไปนี้แสดงพฤติกรรมของค่าที่วัดได้ในกรณีของการลดทอนสัญญาณที่เป็นกลางซึ่งเกิดจากกระจกดูที่มีค่าการส่งผ่านแสง 93% และหน้าต่างแบบลามิเนตที่มีค่าการส่งผ่านแสงขึ้นอยู่กับช่วงคลื่น (รูปที่ 4)
การอ่านค่าอุณหภูมิเชิงสเปกตรัมของกระจกนิรภัย (1) ต่ำกว่าความเป็นจริงอย่างชัดเจน ในทางตรงกันข้าม ค่าอัตราส่วนยังคงเกือบคงที่ ในกรณีของกระจกนิรภัยคุณภาพต่ำกว่า (2) อุณหภูมิเชิงสเปกตรัมลดลงอย่างมีนัยสำคัญมากยิ่งขึ้น และที่สำคัญคือ ลดลงในระดับที่แตกต่างกันไป สิ่งนี้ยังนำไปสู่ความคลาดเคลื่อนในการวัดอย่างมีนัยสำคัญในค่าอัตราส่วนด้วย
ดังนั้น เมื่อใช้เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนผ่านกระจกมอง ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่ากระจกดังกล่าวมีเส้นโค้งการส่งผ่านแสงที่เป็นกลางภายในช่วงความยาวคลื่นของเครื่องวัดอุณหภูมิ สามารถตรวจสอบได้ง่ายมากโดยการถือแผ่นกระจกไว้ด้านหน้าของไพโรมิเตอร์ระหว่างการวัด อุณหภูมิของผลหารควรเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้นในกระบวนการนี้
ดังนั้น เมื่อใช้เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนผ่านกระจกมอง ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่ากระจกดังกล่าวมีเส้นโค้งการส่งผ่านแสงที่เป็นกลางภายในช่วงความยาวคลื่นของเครื่องวัดอุณหภูมิ สามารถตรวจสอบได้ง่ายมากโดยการถือแผ่นกระจกไว้ด้านหน้าของไพโรมิเตอร์ระหว่างการวัด อุณหภูมิของผลหารควรเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้นในกระบวนการนี้
การปฏิบัติการของไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนภายใต้การส่องสว่างบางส่วน
ข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่งของการวัดอุณหภูมิด้วยพีโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนคือวัตถุที่กำลังวัดอาจมีขนาดเล็กกว่าพื้นที่การวัด ด้วยเครื่องวัดอุณหภูมิแบบสเปกตรัม วัตถุที่วัดต้องมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่วัดเสมอ เนื่องจากเครื่องวัดอุณหภูมิแบบสเปกตรัมจะวัดค่าเฉลี่ยของรังสีที่ผ่านพื้นที่วัดทั้งหมด หากวัตถุที่วัดมีขนาดเล็กและอยู่ใกล้พื้นหลังที่เย็น อุณหภูมิที่วัดได้จะต่ำเกินไปเสมอ
หากในไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วน พื้นที่วัดไม่ได้รับการส่องสว่างอย่างเต็มที่จากวัตถุที่กำลังวัด (ผลกระทบจากการส่องสว่างบางส่วน) สิ่งนี้จะทำหน้าที่เป็นตัวลดทอนรังสีอินฟราเรดแบบเป็นกลาง ดังนั้น เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนยังคงให้ค่าที่แม่นยำได้ แม้ว่าวัตถุจะมีขนาดเล็กลงถึง 80 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับพื้นที่วัดของเครื่องวัดอุณหภูมิ ระดับของการส่องสว่างบางส่วนขั้นต่ำขึ้นอยู่กับค่าการแผ่รังสีและความร้อนของวัตถุที่ถูกวัด ในอุดมคติ ตำแหน่งของวัตถุภายในสนามการวัดควรจะเป็นอิสระและไม่ควรมีผลต่อการอ่านค่าอุณหภูมิที่แสดง อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในคุณภาพระหว่างอุปกรณ์ที่มีจำหน่ายในตลาดในแง่นี้ ในกรณีของไพโรมิเตอร์ที่มีการออกแบบทางแสงอย่างง่าย การแก้ไขความคลาดเคลื่อนทางแสงของเลนส์วัตถุเพียงเล็กน้อย และเซ็นเซอร์ที่มีการกระจายความไวไม่สม่ำเสมอ ค่าที่วัดได้อาจเพิ่มขึ้นได้ถึง 20–30 °C ที่อุณหภูมิวัตถุคงที่ หากตัวอย่างเช่น มีลวดร้อนอยู่ที่ขอบของสนามวัด (รูปที่ 5)
ข้อได้เปรียบเพิ่มเติมเมื่อวัดวัตถุขนาดเล็กคือไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนมีความไวต่อการจัดแนวทางแสงและการโฟกัสที่ถูกต้องน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ในทางตรงกันข้าม เครื่องวัดอุณหภูมิแบบสเปกตรัมต้องถูกจัดแนวและโฟกัสอย่างแม่นยำมากบนวัตถุที่ต้องการวัด เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการวัดเมื่อวัตถุที่ต้องการวัดมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่วัดเพียงเล็กน้อย
ข้อได้เปรียบเพิ่มเติมเมื่อวัดวัตถุขนาดเล็กคือไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนมีความไวต่อการจัดแนวทางแสงและการโฟกัสที่ถูกต้องน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ในทางตรงกันข้าม เครื่องวัดอุณหภูมิแบบสเปกตรัมต้องถูกจัดแนวและโฟกัสอย่างแม่นยำมากบนวัตถุที่ต้องการวัด เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการวัดเมื่อวัตถุที่ต้องการวัดมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่วัดเพียงเล็กน้อย
เส้นโค้งการวัดต่อไปนี้ (รูปที่ 6) ถูกบันทึกโดยใช้ไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนที่มีพื้นที่การวัด Ø8 มม. บนวัตถุการวัดที่มีขนาด Ø8 มม. เช่นกัน อุณหภูมิเชิงสเปกตรัมถูกบันทึกไว้พร้อมกัน ระยะโฟกัสคงที่คือ 500 มม. (จุดวัดที่ 1) จากนั้นระยะการวัดถูกปรับลดลงเหลือ 250 มม. (จุดวัดที่ 2) การเบลอภาพมีผลเพียงเล็กน้อยต่ออุณหภูมิเชิงสัดส่วน ในขณะที่อุณหภูมิเชิงสเปกตรัมเบี่ยงเบนประมาณ 20 °C จากนั้นระยะการวัดถูกตั้งค่าเป็น 1000 มม. (จุดวัดที่ 3) สนามการวัดของไพโรมิเตอร์มีขนาดใหญ่กว่าวัตถุที่ถูกวัดถึงสองเท่า อีกครั้งหนึ่ง อุณหภูมิเชิงสัดส่วนยังคงอยู่ในระดับเดิมเกือบเท่าเดิม ในทางตรงกันข้าม ค่าสเปกตรัมลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากการโฟกัสไม่ตรงจุดและการส่องสว่างบางส่วน
รูปที่ 6 ผลของระยะการวัดต่อค่าอัตราส่วนและอุณหภูมิเชิงสเปกตรัม.
พฤติกรรมของไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนในกรณีที่มีการกระจายอุณหภูมิไม่สม่ำเสมอบนวัตถุที่ถูกวัด
เมื่อวัดอุณหภูมิของแผ่นโลหะและแผ่นเหล็กในเครื่องรีด คำถามเกี่ยวกับวิธีการวัดที่ควรแนะนำ – วิธีสเปกตรัมหรือวิธีอัตราส่วน – มักเกิดขึ้นบ่อยครั้งเนื่องจากสภาวะที่รุนแรง (รูปที่ 7)
รูปที่ 7 สภาพการวัดที่รุนแรงเกิดขึ้นในโรงงานรีดเนื่องจากไอน้ำและตะกรัน.
ด้วยเหตุผลด้านการออกแบบและอุณหภูมิ เครื่องมือจึงถูกติดตั้งที่ระยะห่างในการวัดขนาดใหญ่หลายเมตร เมื่อใช้ออปติกมาตรฐานที่มีความละเอียดทางแสง เช่น 100:1 เส้นผ่านศูนย์กลางของพื้นที่วัดที่ระยะห่าง 20 เมตรจะเท่ากับ 200 มิลลิเมตร การกระจายตัวของอุณหภูมิทั่วแผ่นคอนกรีตมีความไม่สม่ำเสมออย่างมากเนื่องจากขนาดของแผ่น ด้วยไพโรมิเตอร์แบบสเปกตรัม อุณหภูมิจะถูกกำหนดจากค่าเฉลี่ยของรังสีทั้งหมดที่ได้รับภายในพื้นที่การวัด ค่าที่วัดได้จึงขึ้นอยู่กับลักษณะการกระจายตัวของอุณหภูมิและมาตราส่วน เนื่องจากแผ่นเคลื่อนที่ไปตามสายพานลูกกลิ้ง หากสัญญาณถูกประเมินโดยไม่มีการกรอง จะทำให้ค่าที่วัดได้มีความผันผวน ดังนั้น ผู้ผลิตไพโรมิเตอร์จึงแนะนำให้ใช้ไพโรมิเตอร์ที่มีความละเอียดทางแสงสูงมาก (> 200 : 1) ภายใต้สภาวะเหล่านี้ เพื่อให้ได้พื้นที่วัดที่เล็กที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ หน่วยความจำค่าสูงสุดจะถูกใช้เพื่อบันทึกอุณหภูมิสูงสุดในพื้นที่ที่ไม่มีสเกล
อย่างไรก็ตาม เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนตอบสนองต่อการกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอภายในสนามวัดอย่างไร? พฤติกรรมของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนมีความซับซ้อนมากขึ้นเมื่อมีการกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอ ขึ้นอยู่กับพื้นที่รวมของ 'จุดร้อน' และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นที่ร้อนและเย็นภายในพื้นที่การวัด เนื่องจากผลกระทบของการส่องสว่างบางส่วนที่อธิบายไว้ข้างต้น ทำให้ไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนสามารถวัดอุณหภูมิของจุดที่ร้อนที่สุดในบริเวณที่วัดได้ โดยมีเงื่อนไขว่าต้องมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างบริเวณที่ร้อนและบริเวณที่เย็นมากกว่า 200 °C
เมื่อทำการวัดแผ่นคอนกรีต อาจเกิดจุดร้อนหลายจุดภายในพื้นที่การวัดเนื่องจากขนาดของแผ่น หากความแตกต่างของอุณหภูมิมีค่าน้อย เครื่องวัดอุณหภูมิแบบพีโรมิเตอร์ก็จะกำหนดอุณหภูมิจากค่าเฉลี่ยของรังสีที่ได้รับเช่นกัน ดังนั้น ข้อแนะนำในการใช้อุปกรณ์ที่มีความละเอียดทางแสงสูงและคุณภาพการถ่ายภาพที่ดีจึงใช้ได้กับไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนเช่นกัน เพื่อลดอิทธิพลของความไม่สม่ำเสมอโดยอาศัยการตรวจจับค่าสูงสุด
ในกรณีที่มีไอน้ำและสิ่งปนเปื้อนคาดว่าจะเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการรีดร้อน ควรใช้ไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วน (quotient pyrometer) เป็นหลัก นอกจากนี้ การใช้ฟังก์ชันตรวจสอบสิ่งปนเปื้อนของไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนยังสามารถช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการเก็บข้อมูลการวัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อย่างไรก็ตาม เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนตอบสนองต่อการกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอภายในสนามวัดอย่างไร? พฤติกรรมของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนมีความซับซ้อนมากขึ้นเมื่อมีการกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอ ขึ้นอยู่กับพื้นที่รวมของ 'จุดร้อน' และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นที่ร้อนและเย็นภายในพื้นที่การวัด เนื่องจากผลกระทบของการส่องสว่างบางส่วนที่อธิบายไว้ข้างต้น ทำให้ไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนสามารถวัดอุณหภูมิของจุดที่ร้อนที่สุดในบริเวณที่วัดได้ โดยมีเงื่อนไขว่าต้องมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างบริเวณที่ร้อนและบริเวณที่เย็นมากกว่า 200 °C
เมื่อทำการวัดแผ่นคอนกรีต อาจเกิดจุดร้อนหลายจุดภายในพื้นที่การวัดเนื่องจากขนาดของแผ่น หากความแตกต่างของอุณหภูมิมีค่าน้อย เครื่องวัดอุณหภูมิแบบพีโรมิเตอร์ก็จะกำหนดอุณหภูมิจากค่าเฉลี่ยของรังสีที่ได้รับเช่นกัน ดังนั้น ข้อแนะนำในการใช้อุปกรณ์ที่มีความละเอียดทางแสงสูงและคุณภาพการถ่ายภาพที่ดีจึงใช้ได้กับไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนเช่นกัน เพื่อลดอิทธิพลของความไม่สม่ำเสมอโดยอาศัยการตรวจจับค่าสูงสุด
ในกรณีที่มีไอน้ำและสิ่งปนเปื้อนคาดว่าจะเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการรีดร้อน ควรใช้ไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วน (quotient pyrometer) เป็นหลัก นอกจากนี้ การใช้ฟังก์ชันตรวจสอบสิ่งปนเปื้อนของไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนยังสามารถช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการเก็บข้อมูลการวัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
พีโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนสำหรับวัดวัตถุที่เย็นกว่าในบรรยากาศเตาเผาที่ร้อน
ประเด็นเรื่องการวัดอุณหภูมิของวัตถุที่เย็นกว่าภายในเตาหลอมที่ร้อนมักถูกพูดถึงอยู่บ่อยครั้ง ชิ้นส่วนที่ผ่านการตีขึ้นรูปด้วยความเย็นจะถูกนำไปวางในเตาหลอมที่ร้อนเพื่อให้ความร้อน หรือแผ่นเหล็กเย็นจะเคลื่อนผ่านโซนให้ความร้อนต่าง ๆ ของเตาหลอมแบบพ่นลม เนื่องจากระดับสูงของสิ่งที่เรียกว่ารังสีพื้นหลังจากผนังเตาที่ร้อน ซึ่งสะท้อนโดยวัตถุที่กำลังวัดและถูกตรวจจับโดยไพโรมิเตอร์ด้วยเช่นกัน ไพโรมิเตอร์จึงแสดงอุณหภูมิที่สูงเกินไปเสมอ ยิ่งอุณหภูมิของชิ้นงานใกล้เคียงกับอุณหภูมิของเตาเผามากเท่าใด การรบกวนนี้ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการกำจัดรังสีพื้นหลังคือการใช้ท่อมองที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ต้องใช้เงินลงทุนสูงและมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่อเนื่อง นอกจากนี้ การติดตั้งท่อภายในเตาเผาที่ยืดออกไปเกือบถึงชิ้นงานอาจทำได้ยากหรือเป็นไปไม่ได้เนื่องจากเหตุผลทางโครงสร้าง
ดังนั้น เครื่องมือเหล่านี้จึงมักถูกใช้งานโดยไม่มีท่อมอง โดยมีความตระหนักถึงข้อผิดพลาดในการวัดที่อาจมีมากหรือน้อยตามความเหมาะสม อิทธิพลของรังสีพื้นหลังสามารถลดลงได้หากวัดอุณหภูมิของรังสีพื้นหลังแยกต่างหากโดยใช้เทอร์โมคัปเปิลหรือไพโรมิเตอร์ตัวที่สอง และแก้ไขรังสีแทรกสอดจากการสะท้อนด้วยวิธีทางคณิตศาสตร์ภายในไพโรมิเตอร์ การแก้ไขนี้อาจมีความไม่แน่นอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากค่าการแผ่รังสีของวัตถุต่ำ มีการเปลี่ยนแปลง หรือไม่ทราบค่าที่แน่นอน
ในขณะที่ด้วยเหตุผลทางกายภาพ กฎทั่วไปที่ว่า 'วัดที่ความยาวคลื่นสั้นที่สุดเท่าที่เป็นไปได้' ใช้กับวัตถุโลหะเพื่อลดอิทธิพลของการแผ่รังสี แต่ในทางตรงกันข้ามเมื่อวัดวัตถุที่เย็นกว่าในบรรยากาศที่ร้อน
รังสีพื้นหลังมีผลกระทบน้อยลงเมื่อใช้เครื่องมือที่มีช่วงการวัดความยาวคลื่นที่ยาวกว่า อย่างไรก็ตาม เมื่อมีความไวต่อสเปกตรัมที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า ค่าการแผ่รังสี ε ของโลหะจะต่ำลง และดังนั้นค่าการสะท้อน σ จะสูงขึ้น (ε + σ = 1) ซึ่งส่งผลให้เกิดการพึ่งพาการรบกวนจากรังสีความร้อนของเตาเผาที่ร้อนมากขึ้นเมื่อค่าการแผ่รังสีเปลี่ยนแปลง ผู้ผลิตจึงแนะนำให้ใช้เครื่องมือที่มีความไวต่อสเปกตรัมในช่วง 1–2 ไมโครเมตร เพื่อให้ได้สมดุลที่ดีที่สุดในแง่นี้
ดังนั้น เครื่องมือเหล่านี้จึงมักถูกใช้งานโดยไม่มีท่อมอง โดยมีความตระหนักถึงข้อผิดพลาดในการวัดที่อาจมีมากหรือน้อยตามความเหมาะสม อิทธิพลของรังสีพื้นหลังสามารถลดลงได้หากวัดอุณหภูมิของรังสีพื้นหลังแยกต่างหากโดยใช้เทอร์โมคัปเปิลหรือไพโรมิเตอร์ตัวที่สอง และแก้ไขรังสีแทรกสอดจากการสะท้อนด้วยวิธีทางคณิตศาสตร์ภายในไพโรมิเตอร์ การแก้ไขนี้อาจมีความไม่แน่นอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากค่าการแผ่รังสีของวัตถุต่ำ มีการเปลี่ยนแปลง หรือไม่ทราบค่าที่แน่นอน
ในขณะที่ด้วยเหตุผลทางกายภาพ กฎทั่วไปที่ว่า 'วัดที่ความยาวคลื่นสั้นที่สุดเท่าที่เป็นไปได้' ใช้กับวัตถุโลหะเพื่อลดอิทธิพลของการแผ่รังสี แต่ในทางตรงกันข้ามเมื่อวัดวัตถุที่เย็นกว่าในบรรยากาศที่ร้อน
รังสีพื้นหลังมีผลกระทบน้อยลงเมื่อใช้เครื่องมือที่มีช่วงการวัดความยาวคลื่นที่ยาวกว่า อย่างไรก็ตาม เมื่อมีความไวต่อสเปกตรัมที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า ค่าการแผ่รังสี ε ของโลหะจะต่ำลง และดังนั้นค่าการสะท้อน σ จะสูงขึ้น (ε + σ = 1) ซึ่งส่งผลให้เกิดการพึ่งพาการรบกวนจากรังสีความร้อนของเตาเผาที่ร้อนมากขึ้นเมื่อค่าการแผ่รังสีเปลี่ยนแปลง ผู้ผลิตจึงแนะนำให้ใช้เครื่องมือที่มีความไวต่อสเปกตรัมในช่วง 1–2 ไมโครเมตร เพื่อให้ได้สมดุลที่ดีที่สุดในแง่นี้
ที่นี่เช่นกัน คำถามเกิดขึ้นว่าเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วน (ratio pyrometer) จะทำงานอย่างไรเมื่อวัดวัตถุที่เย็นกว่าในบรรยากาศที่ร้อน โดยหลักการแล้ว เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนจะทำงานในลักษณะคล้ายกับเครื่องวัดอุณหภูมิแบบสเปกตรัม (spectral pyrometer) มันตรวจจับทั้งรังสีจากวัตถุและรังสีที่สะท้อนกลับจากผนังเตา เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนมีความไวต่อการปนเปื้อนของกระจกมองหรือฝุ่นควันในบริเวณที่มองเห็นของเครื่องวัดอุณหภูมิน้อยกว่า การตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของค่าการแผ่รังสีนั้นขึ้นอยู่กับสภาพท้องถิ่นเป็นอย่างมาก จึงยากที่จะทำนายได้ ขอแนะนำให้บันทึกและประเมินค่าทั้งอัตราส่วนและอุณหภูมิเชิงสเปกตรัมควบคู่กันไปทั้งในระหว่างการทดสอบระบบและการใช้งานอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้สามารถทำการวิเคราะห์ที่จำเป็นได้ ไพโรมิเตอร์แบบควอเทียนท์สมัยใหม่ให้เอาต์พุตแบบอนาล็อกสองช่องสำหรับวัตถุประสงค์นี้ ทำให้ระบบควบคุมสามารถรับค่าที่วัดได้โดยตรงสำหรับค่าควอเทียนท์และอุณหภูมิเชิงสเปกตรัม ข้อได้เปรียบเพิ่มเติมของไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนคือความสามารถในการประเมินความแรงของสัญญาณเพื่อใช้เป็นตัวบ่งชี้คุณสมบัติการแผ่รังสีของวัตถุที่กำลังวัด (รูปที่ 8)
เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนในโรงไฟฟ้าและโรงงานเผาขยะ
เนื่องจากสภาพการวัดที่รุนแรงซึ่งเกิดจากฝุ่น, ไอน้ำ และควัน, เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนจึงมีข้อได้เปรียบทั้งในด้านมาตรวิทยาและความปลอดภัยเมื่อใช้ในโรงไฟฟ้าและโรงงานเผาไหม้เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนจะตรวจจับรังสีที่แผ่ออกมาจากวัตถุภายในพื้นที่การวัด ในโรงงานเผาไหม้ พลังงานที่ได้รับจะถูกแผ่รังสีทั้งจากอนุภาคที่ร้อนในกระแสอากาศและจากผนังด้านตรงข้าม ค่าที่วัดได้ขึ้นอยู่กับ ความหนาแน่นของอนุภาค ความไม่สม่ำเสมอของการกระจายอุณหภูมิ และอุณหภูมิของผนังด้านตรงข้าม หากผนังเย็นกว่าอนุภาคในกระแสอากาศอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากท่อแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องวัดอุณหภูมิแบบสเปกตรัมจะบันทึกอุณหภูมิที่ต่ำเกินไปและมีการเปลี่ยนแปลงตามสภาพโหลด เนื่องจากการเฉลี่ยค่า นี่คือจุดที่ความได้เปรียบของไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วน โดดเด่นในด้านผลกระทบของการส่องสว่างบางส่วนและการบันทึกค่าสูงสุด เมื่อเปรียบเทียบกับเทอร์โมคัปเปิลที่ใช้กันทั่วไปแล้ว ไพรโอมิเตอร์แบบอัตราส่วนจึงเป็นทางเลือกที่แท้จริง เนื่องจากไม่เกิดการสึกหรอหรือการเปลี่ยนแปลงตามอายุการใช้งาน อย่างไรก็ตาม ไพรโอมิเตอร์แบบอัตราส่วนมีความไวสูงต่อเปลวไฟภายในระยะการมองเห็น ซึ่งต้องนำมาพิจารณาเมื่อเลือกตำแหน่งติดตั้ง
ความน่าเชื่อถือของการวัดสามารถตรวจสอบได้โดยการติดตามความแรงของสัญญาณ เนื่องจากช่องเปิดของเตาเผาที่มักมีขนาดเล็ก โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20–30 มม. และความหนาของผนัง 200–400 มม. จึงจำเป็นต้องใช้เครื่องมือวัดแสงที่มีความละเอียดสูงและมีคุณสมบัติในการสร้างภาพที่ดี เพื่อป้องกันไม่ให้พื้นที่การวัดถูกจำกัด นอกจากนี้ แกนเรขาคณิตและแกนทางแสงควรเป็นแกนเดียวกัน เพื่อให้เครื่องมือปราศจากพารัลแลกซ์และป้องกันการ 'เอียง' ของเครื่องมือ ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดที่ต้องการและความสามารถในการเข้าถึงของสถานที่ติดตั้ง อุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดหรือไพโรมิเตอร์ที่มีอุปกรณ์ช่วยเล็ง – ในรูปแบบของกล้องเล็งผ่านเลนส์หรือกล้องวิดีโอ – จะถูกใช้เพื่อให้สามารถตรวจสอบการติดตั้งได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย รวมถึงการมองเห็นที่ชัดเจนในระหว่างการทดสอบระบบและการใช้งานอย่างต่อเนื่อง
จากมุมมองด้านความปลอดภัย การใช้การตรวจสอบการปนเปื้อนสำหรับเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนก็แนะนำในที่นี้เช่นกัน เพื่อให้มีการแจ้งเตือนโดยอัตโนมัติในกรณีที่เกิดการปนเปื้อนมากเกินไปหรือการอุดตันของช่องเปิดเตา
ความน่าเชื่อถือของการวัดสามารถตรวจสอบได้โดยการติดตามความแรงของสัญญาณ เนื่องจากช่องเปิดของเตาเผาที่มักมีขนาดเล็ก โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20–30 มม. และความหนาของผนัง 200–400 มม. จึงจำเป็นต้องใช้เครื่องมือวัดแสงที่มีความละเอียดสูงและมีคุณสมบัติในการสร้างภาพที่ดี เพื่อป้องกันไม่ให้พื้นที่การวัดถูกจำกัด นอกจากนี้ แกนเรขาคณิตและแกนทางแสงควรเป็นแกนเดียวกัน เพื่อให้เครื่องมือปราศจากพารัลแลกซ์และป้องกันการ 'เอียง' ของเครื่องมือ ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดที่ต้องการและความสามารถในการเข้าถึงของสถานที่ติดตั้ง อุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดหรือไพโรมิเตอร์ที่มีอุปกรณ์ช่วยเล็ง – ในรูปแบบของกล้องเล็งผ่านเลนส์หรือกล้องวิดีโอ – จะถูกใช้เพื่อให้สามารถตรวจสอบการติดตั้งได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย รวมถึงการมองเห็นที่ชัดเจนในระหว่างการทดสอบระบบและการใช้งานอย่างต่อเนื่อง
จากมุมมองด้านความปลอดภัย การใช้การตรวจสอบการปนเปื้อนสำหรับเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนก็แนะนำในที่นี้เช่นกัน เพื่อให้มีการแจ้งเตือนโดยอัตโนมัติในกรณีที่เกิดการปนเปื้อนมากเกินไปหรือการอุดตันของช่องเปิดเตา
พีโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนสำหรับระบบให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำ
สลักเกลียวจะถูกส่งผ่านเตาเผาความร้อนก่อนที่จะถูกกดเข้าไปในข้อต่อ เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพที่สม่ำเสมอ อุณหภูมิจะต้องได้รับการตรวจสอบ ในระบบให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำ โดยทั่วไปจะใช้ไพโรมิเตอร์สำหรับวัตถุประสงค์นี้เพื่อวัดอุณหภูมิของชิ้นงานที่เคลื่อนผ่านทันทีด้านหลังเตาเหนี่ยวนำภายในเวลาเพียงมิลลิวินาที และจากระยะที่ปลอดภัย อุณหภูมิถูกใช้เป็นตัวแปรควบคุมสำหรับการควบคุมกระบวนการและเพื่อคัดแยกสลักเกลียวที่มีอุณหภูมิอยู่นอกช่วงที่อนุญาต (รูปที่ 9)
ทั้งเครื่องวัดอุณหภูมิแบบสเปกตรัมและแบบอัตราส่วนถูกใช้เพื่อวัดอุณหภูมิ อุปกรณ์เหล่านี้ถูกติดตั้งในระยะห่างระหว่าง 600 ถึง 1200 มิลลิเมตร อุปกรณ์ช่วยมองเห็นในรูปแบบของช่องมองภาพหรือไฟนำร่องเป็นข้อกำหนดที่จำเป็นอย่างยิ่ง นี่เป็นวิธีเดียวที่จะกำหนดระยะโฟกัสที่ถูกต้องและรับประกันการปรับแนวที่แม่นยำ ซึ่งจะช่วยลดข้อผิดพลาดในการวัดที่เกิดจากอิทธิพลทางแสงได้
โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอุปกรณ์ที่มีระยะโฟกัสคงที่ การรักษาระยะโฟกัสให้แม่นยำอาจไม่สามารถทำได้เสมอไป เนื่องจากการออกแบบของเครื่องจักร ในกรณีที่อุปกรณ์ถูกติดตั้งอย่างถาวรและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของสลักเกลียวมีความหลากหลาย ระยะการวัดก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์อาจไม่ได้ถูกใช้งานที่ระยะโฟกัสที่ถูกต้อง
ในกรณีของอุปกรณ์ที่มีระบบเลนส์ปรับโฟกัสได้ ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่า ระยะการวัดมักไม่ได้ตั้งค่าอย่างถูกต้อง การปรับค่าใหม่เพื่อรองรับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของสลักเกลียวที่เปลี่ยนแปลงไปนั้นแทบจะไม่ได้รับการดำเนินการ ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์เหล่านี้ก็มักถูกใช้งานนอกจุดโฟกัสเช่นกัน
โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอุปกรณ์ที่มีระยะโฟกัสคงที่ การรักษาระยะโฟกัสให้แม่นยำอาจไม่สามารถทำได้เสมอไป เนื่องจากการออกแบบของเครื่องจักร ในกรณีที่อุปกรณ์ถูกติดตั้งอย่างถาวรและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของสลักเกลียวมีความหลากหลาย ระยะการวัดก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์อาจไม่ได้ถูกใช้งานที่ระยะโฟกัสที่ถูกต้อง
ในกรณีของอุปกรณ์ที่มีระบบเลนส์ปรับโฟกัสได้ ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่า ระยะการวัดมักไม่ได้ตั้งค่าอย่างถูกต้อง การปรับค่าใหม่เพื่อรองรับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของสลักเกลียวที่เปลี่ยนแปลงไปนั้นแทบจะไม่ได้รับการดำเนินการ ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์เหล่านี้ก็มักถูกใช้งานนอกจุดโฟกัสเช่นกัน
พีโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของระยะห่างในการวัด เส้นผ่านศูนย์กลางของโบลต์ หรือเมื่อเครื่องมือถูกใช้งานนอกช่วงโฟกัส น้อยกว่าพีโรมิเตอร์แบบสเปกตรัมอย่างมากภายในขอบเขตที่กำหนดไว้ ซึ่งได้อธิบายไว้ตั้งแต่ต้น ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับการใช้งานดังกล่าวมากกว่าพีโรมิเตอร์แบบสเปกตรัม
ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้ไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนกะทัดรัดที่มีไฟนำ (รูปที่ 10) เพื่อให้สามารถตอบสนองต่อข้อกำหนดสำคัญสองประการของการวัดได้อย่างเหมาะสมที่สุด: ก) การวัดที่มีความอิสระจากระยะทางเป็นส่วนใหญ่และมีความน่าเชื่อถือ และ ข) การตรวจสอบการปรับแนวที่ง่าย
ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้ไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนกะทัดรัดที่มีไฟนำ (รูปที่ 10) เพื่อให้สามารถตอบสนองต่อข้อกำหนดสำคัญสองประการของการวัดได้อย่างเหมาะสมที่สุด: ก) การวัดที่มีความอิสระจากระยะทางเป็นส่วนใหญ่และมีความน่าเชื่อถือ และ ข) การตรวจสอบการปรับแนวที่ง่าย
รูปที่ 10 พีโรมิเตอร์แบบกะทัดรัดพร้อมไฟ LED นำร่องเพื่อแสดงขนาด ตำแหน่ง และระยะโฟกัสที่แม่นยำ
สรุป
สำหรับกระบวนการผลิตที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 300 °C, เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วน – พร้อมข้อได้เปรียบที่ได้กล่าวไว้ – ไม่เพียงแต่เป็นทางเลือกสำหรับการวัดที่เชื่อถือได้และเสถียรเท่านั้น แต่ยังเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมและการออกแบบที่หลากหลาย ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับเครื่องวัดอุณหภูมิแบบสเปกโตรสโกปิกที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน ถือเป็นเงินที่คุ้มค่าและสามารถคืนทุนได้อย่างรวดเร็วจากความต้องการในการตรวจสอบด้วยมือที่ลดลงและการลดการผลิตชิ้นส่วนที่มีข้อบกพร่อง ในสภาวะการวัดที่รุนแรงซึ่งเกี่ยวข้องกับไอน้ำหนัก ฝุ่น และสิ่งสกปรก ข้อได้เปรียบทางมาตรวิทยาของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนจะแสดงออกมาอย่างชัดเจน ในการใช้งานที่ค่าการแผ่รังสีของวัตถุที่วัดอาจเปลี่ยนแปลงได้ ควรตรวจสอบความน่าเชื่อถือของการวัดเมื่อใช้วิธีการวัดแบบอัตราส่วน
ผู้ผลิตอุปกรณ์สามารถแนะนำได้เพียงการใช้ประโยชน์จากความสามารถในการป้องกันเพิ่มเติมและการวิเคราะห์ที่เสนอโดยไพโรมิเตอร์ควอเทียนต์เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของกระบวนการและได้รับข้อมูลเชิงลึกจากข้อมูลอุณหภูมิเพิ่มเติม
ผู้ผลิตอุปกรณ์สามารถแนะนำได้เพียงการใช้ประโยชน์จากความสามารถในการป้องกันเพิ่มเติมและการวิเคราะห์ที่เสนอโดยไพโรมิเตอร์ควอเทียนต์เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของกระบวนการและได้รับข้อมูลเชิงลึกจากข้อมูลอุณหภูมิเพิ่มเติม