เครื่องมือวัดอุณหภูมิมีกี่แบบ

โลกแห่งการวัดอุณหภูมิ: สำรวจชนิดและหลักการทำงานของเครื่องมือวัดอุณหภูมิที่มากกว่าแค่ “ปรอท”

เมื่อพูดถึงการวัดอุณหภูมิ ภาพที่ผุดขึ้นในหัวของใครหลายคนคงหนีไม่พ้น “ปรอทวัดไข้” หรือ “เทอร์โมมิเตอร์แบบแท่งแก้ว” ที่เราคุ้นเคยกันดี แต่ในความเป็นจริง โลกของการวัดอุณหภูมินั้นกว้างขวางและซับซ้อนกว่านั้นมาก เพราะมีเครื่องมือวัดอุณหภูมิหลากหลายชนิด ที่ถูกออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการในการวัดอุณหภูมิที่แตกต่างกันไป ทั้งในด้านช่วงอุณหภูมิ ความแม่นยำ ความเร็วในการตอบสนอง และสภาพแวดล้อมในการใช้งาน บทความนี้จะพาคุณไปสำรวจชนิดของเครื่องมือวัดอุณหภูมิที่น่าสนใจ และทำความเข้าใจหลักการทำงานเบื้องต้นของเครื่องมือแต่ละประเภท

1. เทอร์โมมิเตอร์แบบของเหลวในแก้ว (Liquid-in-Glass Thermometers):

นี่คือเทอร์โมมิเตอร์ที่เราคุ้นเคยกันดีที่สุด หลักการทำงานง่ายๆ คือ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ของเหลวภายใน (เดิมคือปรอท ปัจจุบันมักใช้แอลกอฮอล์ผสมสี) จะขยายตัวและดันตัวขึ้นไปตามหลอดแก้วที่มีสเกลบอกอุณหภูมิ ข้อดีคือ ราคาถูก ใช้งานง่าย แต่ข้อเสียคือ เปราะบาง และการอ่านค่าอาจมีค่าความคลาดเคลื่อนได้จากมุมมอง

2. เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple):

เทอร์โมคัปเปิลเป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่ใช้หลักการ Seebeck effect ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากการเชื่อมต่อโลหะสองชนิดที่แตกต่างกัน เมื่อจุดเชื่อมต่อทั้งสองมีอุณหภูมิต่างกัน จะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า (Voltage) เล็กน้อย ซึ่งแรงเคลื่อนไฟฟ้านี้แปรผันตามความแตกต่างของอุณหภูมิ เทอร์โมคัปเปิลมีข้อดีคือ ช่วงการวัดอุณหภูมิกว้างมาก ตั้งแต่ -200°C ถึง 2000°C แต่ความแม่นยำอาจไม่สูงเท่าเครื่องมือชนิดอื่น

3. อาร์ทีดี (RTD: Resistance Temperature Detector):

อาร์ทีดีเป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่ใช้หลักการเปลี่ยนแปลงความต้านทานไฟฟ้าของโลหะตามอุณหภูมิ โลหะที่นิยมใช้คือ แพลตินัม (Pt) เนื่องจากมีความเสถียรและแม่นยำสูง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความต้านทานไฟฟ้าของโลหะจะเพิ่มขึ้น ทำให้สามารถวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ อาร์ทีดีมีความแม่นยำสูงกว่าเทอร์โมคัปเปิล แต่มีช่วงการวัดอุณหภูมิน้อยกว่า

4. เทอร์มิสเตอร์ (Thermistor):

เทอร์มิสเตอร์เป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ โดยมีความต้านทานไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงอย่างมากตามอุณหภูมิ เทอร์มิสเตอร์มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูงมาก แต่มีช่วงการวัดอุณหภูมิน้อยกว่าอาร์ทีดี และความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานกับอุณหภูมิไม่เป็นเชิงเส้น (non-linear) ทำให้ต้องมีการปรับแก้ค่าก่อนใช้งาน

5. เทอร์โมสแตท (Thermostat):

เทอร์โมสแตทเป็นอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เตารีด ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ โดยอาศัยหลักการทางกลหรือทางไฟฟ้าในการตัดต่อวงจรไฟฟ้าเมื่ออุณหภูมิถึงค่าที่กำหนดไว้ เทอร์โมสแตทไม่ได้มีไว้เพื่อวัดอุณหภูมิโดยตรง แต่ใช้เพื่อควบคุมอุณหภูมิให้เป็นไปตามที่ต้องการ

6. อินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์ (Infrared Thermometer):

อินฟราเรดเทอร์โมมิเตอร์ หรือที่เรียกกันติดปากว่า “เครื่องวัดไข้แบบยิงหน้าผาก” ทำงานโดยการวัดรังสีอินฟราเรดที่แผ่ออกมาจากวัตถุ แล้วแปลงค่ารังสีนั้นเป็นอุณหภูมิ ข้อดีคือ สามารถวัดอุณหภูมิได้โดยไม่ต้องสัมผัสวัตถุ เหมาะสำหรับวัดอุณหภูมิของวัตถุที่ร้อนจัด หรือวัตถุที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ง่าย แต่ความแม่นยำอาจขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น พื้นผิวของวัตถุ และระยะห่างในการวัด

7. ไบเมทัลลิกเทอร์โมมิเตอร์ (Bimetallic Thermometer):

ไบเมทัลลิกเทอร์โมมิเตอร์ใช้หลักการที่โลหะสองชนิดที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่างกัน เมื่อได้รับความร้อน โลหะทั้งสองจะขยายตัวไม่เท่ากัน ทำให้เกิดการโค้งงอ ซึ่งการโค้งงอนี้จะถูกนำไปเชื่อมต่อกับเข็มชี้เพื่อแสดงค่าอุณหภูมิ ไบเมทัลลิกเทอร์โมมิเตอร์มักใช้ในอุปกรณ์ที่ต้องการความทนทาน เช่น เตาอบ

สรุป:

เครื่องมือวัดอุณหภูมิมีหลากหลายชนิด แต่ละชนิดมีหลักการทำงาน ข้อดี ข้อเสีย และช่วงการวัดอุณหภูมิที่แตกต่างกัน การเลือกใช้เครื่องมือวัดอุณหภูมิที่เหมาะสม จึงขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ช่วงอุณหภูมิที่ต้องการวัด ความแม่นยำที่ต้องการ สภาพแวดล้อมในการใช้งาน และงบประมาณ หวังว่าบทความนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจโลกของการวัดอุณหภูมิได้ดียิ่งขึ้น และสามารถเลือกใช้เครื่องมือวัดอุณหภูมิได้อย่างเหมาะสมกับการใช้งานของคุณ