บทนำ
การวัดอุณหภูมิของวัตถุที่เคลื่อนที่

รูปที่ 1 ตราบใดที่ลวดมีการสั่นภายในขอบเขตการวัด การวัดที่ถูกต้องก็เป็นไปได้
ด้วยเหตุนี้ จึงมีความพยายามมาหลายปีแล้วในการพัฒนาอุปกรณ์ที่สามารถสร้างสนามวัดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าโดยใช้เพียงวิธีการทางแสงเท่านั้น เลนส์ทรงกระบอกพิเศษกระจายสนามการวัดตามแนวแกน ซึ่งคุ้นเคยจากห้องกระจก ในหลักการแล้ว นี่เป็นการแก้ปัญหา อย่างไรก็ตาม การกระจายความไวที่ไม่สม่ำเสมอทั่วพื้นผิวการวัดของเซ็นเซอร์กลายเป็นปัญหา ข้อเสียอีกประการหนึ่งคือเลนส์พิเศษนี้มีราคาสูงมาก นอกจากนี้ อุปกรณ์เหล่านี้ยังสามารถใช้งานได้เฉพาะที่ระยะวัดที่กำหนดไว้เท่านั้น ความยากลำบากอีกประการหนึ่งคือภาพทางแสงที่มองผ่านเลนส์มีลักษณะบิดเบือน ทำให้อุปกรณ์ยากต่อการปรับให้อยู่ในแนวที่ถูกต้อง
การใช้สนามวัดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้านั้นน่าสนใจเป็นพิเศษเมื่อใช้ร่วมกับไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วน ไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนจะวัดการแผ่รังสีความร้อนของเป้าหมายในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันสองช่วง อัตราส่วนของค่าความส่องสว่างสเปกตรัมทั้งสองจะเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนของอุณหภูมิ หลักการวัดนี้หมายความว่าเป้าหมายอาจมีขนาดเล็กกว่าพื้นที่วัดได้ ซึ่งแตกต่างจากไพโรมิเตอร์แบบช่องเดียวที่สามารถวัดอุณหภูมิที่ถูกต้องได้แม้เมื่อเป้าหมายร้อนอยู่ติดกับพื้นหลังที่เย็น
โครงสร้างและการทำงาน

รูปที่ 2 แผนผังบล็อกของชุดประกอบออปติคอลของไพโรมิเตอร์พาโนรามา: วัตถุการวัด (1), เลนส์เปลี่ยนได้ที่สามารถปรับโฟกัสได้ (2), ระบบรูรับแสง (3), กระจกเบี่ยงเบนและเซ็นเซอร์ (4), ตัวบ่งชี้สนามวัด (5), เลนส์ตาหรือกล้องวิดีโอ (6)
อีกหนึ่งความท้าทายทางแสงที่ต้องเอาชนะในระหว่างการพัฒนาเครื่องวัดอุณหภูมิแบบพาโนรามา เนื่องจากความคลาดเคลื่อนทางแสงและการกระจายความไวที่ไม่สม่ำเสมอทั่วบริเวณที่วัด เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วน (ratio pyrometers) มักแสดงลักษณะเฉพาะที่ตำแหน่งของวัตถุภายในสนามวัดมีอิทธิพลต่ออุณหภูมิที่วัดได้อย่างเห็นได้ชัด ที่ขอบเขตของสนามการวัด ค่าการอ่านอาจเพิ่มขึ้นเกิน 30 °C เมื่ออุณหภูมิของวัตถุอยู่ที่ 1000 °C (รูปที่ 3)
นอกจากนี้ ด้วยไพโรมิเตอร์แบบอัตราส่วนแบบดั้งเดิม อาจเกิดการเปลี่ยนแปลงในค่าการอ่านอุณหภูมิได้ หากเส้นผ่านศูนย์กลางของวัตถุที่กำลังวัดมีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากความแปรปรวนในการผลิต ส่งผลให้พื้นที่การวัดถูกเติมเต็มในระดับที่แตกต่างกัน

รูปที่ 3 การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่ผิดพลาดในเครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วน เมื่อวัตถุร้อนตั้งอยู่ในพื้นที่ขอบของบริเวณการวัด
ตัวเลือกทางภาพที่หลากหลาย

รูปที่ 4 โครงสร้างแบบโมดูลาร์ของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบไพโรมิเตอร์ ซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เลนส์ที่สามารถเปลี่ยนได้ และเลนส์เสริม (ถ้ามี)
การจัดแนวที่ง่ายและความน่าเชื่อถือในการทำงานสูง

รูปที่ 5 การจัดตำแหน่งเครื่องวัดอุณหภูมิแบบพาโนรามาให้เข้ากับพื้นที่วัดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าบนวัตถุขนาดเล็กและระยะการวัดที่ไกลนั้นทำได้ง่ายอย่างน่าทึ่ง

รูปที่ 6 การวัดอุณหภูมิที่เชื่อถือได้แม้ในตำแหน่งการเชื่อมที่เปลี่ยนแปลงไป

รูปที่ 7 การวัดอุณหภูมิระหว่างการหล่อโดยใช้เครื่องวัดอุณหภูมิแบบพาโนรามาพกพา
พื้นที่การใช้งานทั่วไป
ตัวอย่างทั่วไปคือการผลิตท่อต่อเนื่อง ซึ่งวัสดุจะถูกดัดและเชื่อมเข้าด้วยกัน การให้ความร้อนดำเนินการโดยใช้ขดลวดเหนี่ยวนำ ตำแหน่งของจุดเชื่อมขนาดเล็กสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งหมายความว่าด้วยอุปกรณ์ทั่วไป รอยเชื่อมอาจอยู่นอกเขตการวัดเป็นครั้งคราว ซึ่งในกรณีนี้ไม่สามารถทำการวัดได้ (รูปที่ 6)
ในระหว่างการผลิตขวดแก้ว ตำแหน่งและรูปร่างของหยดแก้วที่จุดเปลี่ยนแรงเฉือนจะเปลี่ยนแปลงไปที่นี่เช่นกัน เครื่องวัดอุณหภูมิแบบพาโนรามาช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการวัดได้มากขึ้นนอกจากนี้ยังมีอิทธิพลจากอุณหภูมิของวัสดุและสีของแก้วที่โปร่งแสงบางส่วน อิทธิพลนี้ลดลงอย่างมากโดยวิธีการวัดค่าสัมประสิทธิ์ที่ใช้โดยเครื่องวัดอุณหภูมิแบบพาโนรามา
ในโรงงานดึงลวดลวดจะผ่านการอบชุบด้วยความร้อนหลายครั้ง ในระหว่างกระบวนการนี้ ลวดจะผ่านขดลวดเหนี่ยวนำด้วยความเร็วสูง การสั่นของลวดระหว่างลูกกลิ้งนำทางเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ สำหรับลวดบาง ความกว้างของการสั่นอาจสูงถึงหลายเท่าของเส้นผ่าศูนย์กลางของลวดได้ ภายใต้เงื่อนไขเช่นนี้ การวัดจุดเดียวแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย
การวัดอุณหภูมิของโลหะหลอมเหลวแบบไม่สัมผัสด้วยมือในระหว่างการหล่อเข้าสู่แม่พิมพ์จะดำเนินการจากระยะที่ปลอดภัย ด้วยอุปกรณ์แบบดั้งเดิมที่มีพื้นที่วัดเป็นวงกลม การจัดตำแหน่งไพโรมิเตอร์ให้ตรงกับกระแสโลหะหล่อทำได้ยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อตำแหน่งของกระแสโลหะอาจเปลี่ยนแปลงไปตามมุมเอียงของถังหล่อ อุปกรณ์ที่มีพื้นที่วัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ามีความสะดวกในการใช้งานมากกว่าในบริบทนี้ (รูปที่ 7)
การวัดอุณหภูมิของวัตถุขนาดเล็กมาก เช่น เส้นใยหรือองค์ประกอบความร้อนในหลอดเอกซเรย์ จะมีความต้องการทางแสงสูงสุดต่ออุปกรณ์ จนถึงปัจจุบัน การใช้งานดังกล่าวสามารถทำได้โดยส่วนใหญ่ผ่านการใช้เครื่องมือที่เรียกว่า intensity-comparison pyrometers เท่านั้น ด้วยเครื่องมือเหล่านี้ การวัดอุณหภูมิจะดำเนินการโดยผู้ใช้งานผ่านการเปรียบเทียบทางสายตาของความหนาแน่นของฟลักซ์รังสีจากแหล่งกำเนิดรังสีอ้างอิงภายในกับของวัตถุที่กำลังวัด
ความยากลำบากในการใช้อุปกรณ์วัดอิเล็กทรอนิกส์อยู่ที่การปรับแนวอุปกรณ์ให้ตรงกับวัตถุที่ต้องการวัดซึ่งมีขนาดเล็กมาก งานวัดลักษณะนี้สามารถแก้ไขได้ง่ายกว่ามากด้วยเครื่องวัดอุณหภูมิแบบพาโนรามา
ข้อจำกัดของเทคโนโลยีการวัด
ค่านี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมถึงค่าการแผ่รังสีของวัตถุที่กำลังวัดและอุณหภูมิสัมบูรณ์ ที่ปลายด้านล่างของช่วงการวัด เครื่องวัดอุณหภูมิแบบอัตราส่วนสามารถให้การวัดที่เชื่อถือได้แล้ว หากพลังงานรังสีอยู่ที่ 10 เปอร์เซ็นต์ของความหนาแน่นของฟลักซ์รังสีของวัตถุดำที่อุณหภูมิเดียวกัน เมื่ออุณหภูมิในการวัดเพิ่มขึ้น การลดทอนสัญญาณที่มากขึ้นสามารถยอมรับได้ ปัจจัยที่มีส่วนทำให้เกิดการลดทอนนี้ได้แก่ ค่าการแผ่รังสี, ระดับของการส่องสว่างบางส่วน, รูปร่างของวัตถุที่กำลังวัด, และสิ่งกีดขวางในแนวสายตา เช่น ไอน้ำ ฝุ่น และควันภายในพื้นที่การวัด ยกตัวอย่างเช่น ลวดเหล็กที่มีค่าการแผ่รังสี 0.6 ในกรณีของวัตถุวัดที่มีรูปทรงกลม จะต้องคำนึงถึงด้วยว่าบางส่วนของรังสีที่ตรวจจับได้โดยเครื่องวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสถูกแผ่ออกมาที่มุมที่ตื้นมาก จากนั้นจะนำค่าความปลอดภัย 1.5 มาใช้ในการคำนวณเป็นการประมาณค่า ระดับของการส่องสว่างบางส่วน ความกว้างของพื้นที่วัด และระยะการวัดสูงสุดสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้
ระดับของการส่องสว่างบางส่วน = (ความแรงของสัญญาณที่สามารถประเมินได้ต่ำสุด ÷ ค่าการแผ่รังสี) × ค่าความปลอดภัย
จากตัวอย่างข้างต้น พื้นที่การวัดจะต้องมีอย่างน้อย 10 % ÷ 0.6 × 1.5 = 25 % ที่ถูกเติมเต็มเพื่อให้เครื่องวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสสามารถกำหนดค่าที่วัดได้ ความแรงของสัญญาณ ซึ่งแสดงถึงความน่าเชื่อถือของค่าที่วัดได้ สามารถแสดงบนหน้าจอของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสได้
สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางของสาย 5 มิลลิเมตร จะทำให้ได้ความกว้างสูงสุดของสนามวัดที่จุดเริ่มต้นของช่วงการวัดเท่ากับ 5 มิลลิเมตร ÷ 0.25 = 20 มิลลิเมตร
ด้วยไพโรมิเตอร์แบบพาโนรามา ความละเอียดเชิงแสงจะถูกกำหนดโดยอัตราส่วนระยะทาง (ระยะทางวัด ÷ ขนาดมุมมอง) สำหรับความกว้าง DW และสำหรับความสูง DH จากอัตราส่วนระยะทาง เช่น DW = 40 : 1 จะได้ระยะทางวัดสูงสุดเท่ากับ 40 × 20 มม. = 800 มม. หรืออีกทางหนึ่ง สำหรับระยะการวัดที่วางแผนไว้ เช่น 500 มม. จะต้องใช้เลนส์ที่มีอัตราส่วนระยะทาง DW ≥ 500 มม. ÷ 20 มม. – หรือ ≥ 25 : 1 – เพื่อให้แน่ใจว่าพื้นที่การวัดได้รับแสงสว่างเพียงพอจากวัตถุที่กำลังวัด
เครื่องวัดอุณหภูมิแบบพาโนรามาสามารถใช้งานได้เช่นกันเพื่อให้สนามวัดอยู่ในแนวเดียวกับวัตถุ ซึ่งทำให้เครื่องวัดอุณหภูมิสามารถครอบคลุมพื้นที่ของวัตถุที่กำลังวัดได้มากขึ้นเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ที่มีสนามวัดเป็นวงกลม ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานกับสายไฟที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางตั้งแต่ 0.1 มิลลิเมตรขึ้นไป
อุปกรณ์ทางเลือก

รูปที่ 8 เครื่องวัดอุณหภูมิแบบพาโนรามาขนาดกะทัดรัด พร้อมไฟแสดงสถานะ LED















