|
แม้จะมองไม่เห็นภาพจริง แต่สามารถจะจับพลังงานรังสีอินฟราเรดได้ ทำให้อุณหภูมิความร้อนที่เกิดขึ้นจากสิ่งต่างๆ ไม่อาจรอดพ้นสายตากล้องถ่ายภาพความร้อนไปได้
. |
ฉากที่หน่วย SWAT บุกจู่โจมอาชญากรในยามค่ำคืน พร้อมอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่ทำให้มองในในที่มืดช่วยให้การลั่นไก มีความแม่นยำไปยังเหยื่อเพื่อจบภารกิจอย่างรวดเร็ว การคัดกรองผู้ป่วยที่มีไข้สูงภายในสนามบิน หรือแม้แต่เครื่องจับเท็จ เหล่านี้ล้วนใช้ประโยชน์จาก กล้องถ่ายภาพความร้อน (Thermal Imaging Camera) หรือกล้องอินฟราเรค (infrared camera
ทำไมอินฟราเรดสามารถตรวจสอบหาความร้อนได้ ก่อนอื่นจังต้องทำความเข้าใจกับรังสีอินฟราเรด ก่อนที่จะเข้าเรื่องกล้องถ่ายภาพความร้อน หรือกล้องอินฟราเรค
|
อะไรคือรังสีอินฟราเรด
คลื่นรังสีอินฟราเรด (Infrared (IR)) มีหรือคลื่นรังสีความร้อน หรือรังสีใต้แดง เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งแผ่มาจากดวงอาทิตย์ ถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ คือ Sir William Herschel ในปี 1800 จากการทดลองวัดอุณหภูมิของแถบสีต่างๆที่เปล่งออกมาเป็นสีรุ้งจากปริซึม และพบว่าอุณหภูมิความร้อนจะเพิ่มขึ้นตามลำดับและสูงสุดที่แถบสีสีแดง การที่เขาเลื่อนเทอร์โมมิเตอร์จากแถบสีที่ไม่สว่างไปยัง แถบสีสีแดง ซึ่งเป็นแถบสีที่สิ้นสุดของสเปกตรัมและอุณหภูมิสูงขึ้นเป็นลำดับ ซึ่งขอบเขตดังกล่าวนี้เรียกว่า “อินฟราเรด” (ของเขตที่ต่ำกว่าแถบสีแดง) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 700 นาโนเมตร – 1 มิลลิเมตร ถี่ในช่วง 1011 – 1014 เฮิร์ตซ์ มีคุณสมบัติไม่เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ความถี่ยิ่งสูงมากขึ้น พลังงานก็สูงขึ้นตามไปด้วย เป็นคลื่นที่มีความถี่ถัดจากความถี่ของสีแดงลงมามนุษย์จึงไม่สามารถมองเห็นรังสีอินฟราเรด แต่สามารถรู้สึกถึงความร้อนได้
ภาพ Infrared heat is the healing rays of the sun. |
แหล่งกำเนิดของรังสีอินฟราเรดนั้นก็คือความร้อนหรือการแผ่รังสีความร้อน จากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงกว่าค่า Absolute zero( - 273.15 องศาเซลเซียส หรือ 0 องศาเคลวิน) จะมีการแผ่รังสีในย่านอินฟราเรดออกมา
แม้แต่น้ำแข็งที่เย็นเฉียบก็ยังแผ่รังสีอินฟราเรดออกมาได้ โดยวัตถุที่ร้อนจะแผ่รังสีออกมามากกว่าวัตถุที่เย็น
|
การทำงานของถ่ายภาพความร้อน (กล้องอินฟราเรด)
กล้องถ่ายภาพความร้อนจะมองไม่เห็นภาพจริง แต่มันจะจับพลังงานรังสีอินฟราเรด โดยพลังงานของรังสีอินฟราเรดจะแผ่จากวัตถุส่งผ่านเลนส์ของกล้องถ่ายภาพความร้อน และจะถูกโฟกัสโดยเลนส์ไปยังตัวตรวจจับ โดยเซนเซอร์จะทำการแปลงรังสีอินฟราเรดให้อยู่ในรูปสัญญาณไฟฟ้า และหลังจากนั้นอิเลคทรอนิกส์เซนเซอร์ จะทำการแปลงข้อมูลที่รับมาจากตัวตรวจจับ แสดงผลบนจอภาพได้ ซึ่งวัตถุที่ร้อนกว่าจะแสดงสีสว่างและวัตถุที่เย็นกว่าจะแสดงสีมืดกว่า
ภาพ Thermal camera identifies heat loss (ที่มา www.engineerlive.com)
ภาพ Thermography: thermal images of houses (ที่มา radio101.de)
ข้อจำกัดของกล้องถ่ายภาพความร้อน: เนื่องจากพลังงานความร้อนจะสะท้อน(Refected) พื้นผิวที่แวววาว จึงทำให้กล้องถ่ายภาพความร้อนเกิดข้อจำกัดไม่สามารถมองผ่านแก้วได้
การประยุกต์ใช้งานกล้องถ่ายภาพความร้อน
วิเคราะห์ข้อมูลทางด้านสรีรวิทยา
โดยประยุกต์ความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลรังสีความร้อนที่รับได้ กับข้อมูลทางด้านสรีรวิทยา (Physiological Data)
โดยใช้หลักการถ่ายเทความร้อน (Heat Transfer) กฎการทรงพลังงาน (Conservation of Energy) และ กฎเกณฑ์
ทางด้านเทอร์โมไดนามิค (Thermodynamics) ที่ว่าอัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของร่างกายในช่วงเวลาสั้นๆ
ช่วงหนึ่งจะแปรผันตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็วของเลือดที่ไหลอยู่ในบริเวณนั้น และแปรผกผันกับ
ปริมาณความเบี่ยงเบนระหว่างอุณหภูมิที่วัดได้กับอุณหภูมิปกติของร่างกาย ซึ่งข้อมูลเหล่านี้สามารถนำมาใช้ช่วย
วิเคราะห์ข้อมูลทางด้านสรีรวิทยาเพื่อใช้ในการตรวจรักษาผู้ป่วยในโรคต่างๆได้ เช่น อาการปวดหลัง, ปวดขา,
ความเจ็บปวดของมือ, การตรวจโรคปวดข้อนิ้ว และ วิเคราะห์อาการปวดข้อเท้าของม้าแข่ง เป็นต้น
เครื่องจับเท็จ
จากหลักการที่ว่า ความกลัว (Fear) ความกังวล (Anxiety) และ ความหวาดหวั่น (Apprehension) เป็นตัวแปร
สำคัญทางจิตวิทยาที่สามารถบ่งชี้ความเป็นเท็จของคำพูดของบุคคลนั้นๆ ได้ ซึ่งเมื่อตัวแปรทั้งสามที่เกิดขึ้นจะส่งผล
ให้ร่างกายของบุคคลเกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้น ทั้งอัตราการเต้นของหัวใจที่เร็วขึ้น อัตราการหายใจที่ถี่ขึ้น มีเหงื่อออก
รวมทั้งมีพฤติกรรมการแสดงออกที่เปลี่ยนไปจากเดิม จึงนำมาประดิษฐ์เครื่องจับเท็จขึ้น (Polygraph) แต่การนำ
เครื่องจับเท็จมาใช้ในภารกิจการ จะต้องมีการโยงสายสัญญาณต่างๆ ระหว่างเครื่องจับเท็จกับตัวบุคคล
ซึ่งก็ติดข้อจำกัดทางกฎหมายที่ไม่สามารถทำได้ทุกกรณี จึงทำให้เกิดความต้องการวิธีการตรวจจับเท็จแบบ
ไม่ต้องสัมผัสกับตัวบุคคล และกล้องถ่ายภาพรังสีความร้อน ที่ช่วยในเทคนิคการประมวลผลข้อมูลรังสีความร้อน
ที่ได้จากวัตถุจึงเป็นคำตอบ
การคัดกรองผู้ป่วยมีไข้
ตามที่เราเห็นกันบ่อยๆ ตามข่าวในช่วงที่มีการระบาดของไข้หวัดใหญ่ สายพันธ์ใหม่ 2009 ซึ่งเป็นการทำงาน
โดยประยุกต์ใช้กล้องถ่ายภาพความร้อนกับโปรแกรมที่เขียนขึ้นมา เพื่อเป็นการคัดกรองบุคคลที่มีอุณหภูมิสูง ออกจากคนปกติมีในอีกระดับหนึ่ง โดยวัดคลื่นความร้อนในย่านอินฟราเรด ภาพถ่ายที่แสดงความแตกต่างของอุณหภูมิที่ผิว ภาพ และการชดเชยความแปรปรวนของสภาพแวดล้อม ซึ่งสามารถคัดกรองได้จำนวนมากในเวลาที่รวดเร็วเพียงแค่เดินผ่านจุดตรวจ หากมีความร้อนมากกว่าปกติหน้าจอจะแสดงสีแดงที่ตัวบุคคลนั้นๆ ไม่ต้องเสียเวลาวัดอุณหภูมิเป็นรายๆ
การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม
นอกจากนี้ กล้องถ่ายภาพความร้อน ยังถูกนำไปประยุกต์ใช้งานหลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นเครื่องมือในการใช้
ตรวจสอบในอุตสาหกรรม การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน (Preventive Maintenance) และการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์
ล่วงหน้า (Predictive Maintenance) เช่น ตรวจสอบว่าฉนวนถูกติดตั้งในสภาพที่ดี, หาตำแหน่งอากาศรั่วไหล,
วงจรไฟฟ้าที่โอเวอร์โหลด, การตรวจสอบความร้อนที่สูญเสียในอาคาร, การหาตำแหน่งของสายไฟหรือท่อที่มีความร้อน,การตรวจสอบแบริ่ง, กล้องอินฟาเรดที่สามารถจับภาพได้แม้ในเวลากลางคืน, การตรวจสอบการรั่วของฉนวนในอุปกรณ์ทำความเย็น เป็นต้น
 |
ตัวอย่าง การใช้ตรวจสอบในอุตสาหกรรม
|
ที่มา: vcharkarn.com
ข้อมูลอ้างอิง
- การวิจัยและพัฒนาระบบตรวจวัดเชิงแสงสำหรับการประยุกต์ใช้ในการตรวจจับเท็จ และการตรวจสอบการปลอมแปลง
ของบัตรเครดิต ที่มา นายศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร หัวหน้าโครงการวิจัย
- กล้องอินฟราเรด ที่มา www.centertech-en.com
- กล้องถ่ายภาพความร้อน (Thermal Imaging Camera) ที่มา www.thai-safetywiki.com
- กล้องอินฟราเรด อีกหนึ่งทางเลือกกับงานด้านบำรุงรักษา ที่มา 203.158.100.140/science-news/index.php
|
