Transcript แสงอินฟราเรด - เกี่ยวกับ CSSC

นาเสนอโดย
นาย นพรัตน์ อรสิ น 54402605
รายงานนี้เป็ นส่ วนหนึ่งของวิชา
Solar Energy ENT 616
ภาคการศึกษาที่ 1 ปี การศึกษา 2554
หัวข้อที่จะนาเสนอ







ความหมายของรั งสีอินฟราเรด
การค้ นพบรั งสีอินฟราเรด
ประเภทของรั งสีอินฟราเรด
การประยุกต์ การใช้ งานรั งสีอินฟราเรด
กล้ องความร้ อนอินฟราเรด
ม่ านแสงอินฟราเรด
ระบบติดตามเป้าหมายด้ วยแสงอินฟราเรด
รังสี อินฟราเรด (Infrared)
รังสี อินฟราเรด หรื อ รังสี ใต้แดงเป็ นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าชนิ ดหนึ่ งที่มีความีี่อย่ร่ ะหว่าง
1011-1014 Hz และมีความยาวคลื่นระหว่าง 0.75 ไมโครเมตรีึง 1000 ไมโครเมตร สสารที่มี
อุณหภ่มิมากกว่า 0 องศาเคลวิน จะปล่อยรังสี อินฟราเรดออกมากจากตัวมันเองเสมอ
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ ที่มา : www.antonine-education.co.uk/
การค้นพบรังสี อินฟราเรด

รังสี อินฟราเรดี่กค้นพบในปี ค.ศ. 1800
โดย ท่าน Sir William Herschel โดยท่าน ได้ทาการ
แยกแสงสี ต่ า งๆออกจากแสงสี ข าวโดยใช้ป ริ ซึ ม
เพื่อต้องการวัดความร้อนของแสงสี ต่างๆ โดยท่าน
ได้นาเอาเทอร์ โมมิ เตอร์ ทาสี ดาไปวางไว้ที่ แีบสี
แสงต่ า งๆเพื่ อ วัด อุ ณ หภ่ มิ แต่ เ พื่ อ ควบคุ ม การ
ทดลอง ท่ า นจึ ง ได้น าเทอร์ โ มมิ เ ตอร์ ไ ปวางไว้
ด้า นบนแสงสี แ ดงด้ว ย จากการวัด ค่ า เค้า พบว่ า
อุณหภ่มิของแสงเพิ่มขึ้นจากสี ม่วงไปหาสี แดง แต่
ท่ านก็ตอ้ งประหลาดใจว่าแีบแสงที่ ม องไม่ เห็ น
เหนื อสี แดงกลับมีอุณหภ่มิส่งที่สุด ซึ่ งต่อมาแสงนี้
เป็ นที่ร่้จกั กันในชื่อ รังสี อินฟราเรด หรื อ ใต้แดง
การค้นพบรังสี อินฟราเรด
การทดลองของ Sir William Herschel
ปริ ซึมที่ Sir William Herschel ใช้ทดลอง
ปั จจุบนั ี่กเก็บรักษาไว้ที่ National Museum of
Science and Industry ประเทศอังกฤษ
ที่มา: Space Infrared Telescope Facility (SIRTF) The Herschel Experiment
การทดลองวัดอุณหภ่มิของแสงอินฟราเรด
การทดลองวัดอุณหภ่มิสีของแสงแดดที่แยกโดยปริ ซึม จาก
ภาพด้านซ้าย จะเห็นว่าบริ เวณด้านขวาของแีบสว่างสี แดงซึ่ งไม่
มีสีจะมีอุณหภ่มิ 30 องศาเซียลเซียส (ประมาณ 86 องศาฟาเรน
ไฮท์) ซึ่งจะมีค่าส่งกว่าแีบสว่างสี แดง
ที่มา: Space Infrared Telescope Facility (SIRTF) The Herschel Experiment
ประเภทของรังสี อินฟราเรด
 รังสี อินฟราเรดช่วงคลื่นสั้น (NIR) ช่วงคลื่นสั้นของรังสี อินฟราเรดจะมีความยาว
คลื่นประมาณ 0.7 ไมโครเมตรจนีึง 1.5 ไมโครเมตร รังสี อินฟราเรดช่วงคลื่นสั้นมักจะ
ประยุกต์ใช้ในงานี่ายภาพความร้อน
 รังสี อินฟราเรดช่วงคลื่นกลาง (MIR) ช่วงคลื่นกลางของรั งสี อินฟราเรดจะมี
ความยาวคลื่นประมาณ 1.5 ไมโครเมตรจนีึง 5.6 ไมโครเมตร อินฟราเรดระยะกลางมัก
ประยุกต์ใช้กบั ระบบนาวิีีของจรวด Missile
 รังสี อินฟราเรดช่วงคลื่นยาว (FIR) ช่วงคลื่นยาวของรังสี อินฟราเรดจะมีความยาว
คลื่นประมาณ 5.6 ไมโครเมตรขึ้นไป รังสี ประเภทนี้เป็ นช่วงคลื่นยาวจึงมีพลังงานความ
ร้อนไม่มากนักจึงจานิยมใช้ในการบาบัดผ่ป้ ่ วย เช่น อาการปวดเมื่อยเรื้ อรัง และผ่ป้ ่ วย
ด้วยโรคความดันโลหิ ต รวมีึงการควบคุมน้ าหนัก เป็ นต้น
การประยุกต์ใช้รังสี อินฟราเรด
ประยุกต์ใช้ ในงานกล้ องถ่ายภาพความร้ อน
ประยุกต์ใช้ ในการอบ เช่น อบลาไย อบพืชสมุนไพร
ประยุกต์ใช้ ในด้ านส่งสัญญาณเช่น รี โมทโทรทัศน์
ประยุกต์ใช้ ในการรบ เช่น ระบบติดตามเป้าหมายด้ วยอินฟราเรด
ประยุกต์ใช้ เป็ นตัวรับสัญญาณในอุปกรณ์ป้องกันขโมยประตู หน้ าต่าง
กล้องความร้อนอินฟราเรด (Thermal Camera)
กล้องความร้อนอินฟราเรดชนิดพกพา
กล้อ งความร้ อนอิ นฟราเรดเป็ นกล้อ งที่ ใช้ี่ายภาพความร้ อ นในย่านแสง
อินฟราเรด เพื่อแสดงความร้อนของวัตีุโดยไม่ตอ้ งสัมผัสกับวัตีุ โดยภาพที่ี่ายได้
จากวัต ีุ จ ะี่ ก แปลงเป็ นสี ต่ า งๆตามอุ ณ หภ่ มิ ข องวัส ดุ ซึ่ งช่ ว ยให้ ท ราบค่ า ของ
อุณหภ่มิได้อย่างสะดวก
หลักการทางานของกล้องความร้อนอินฟราเรด
เมื่อวัตีุ A หรื อวัตีุที่มีอุณหภ่มิส่งกว่า 0 องศาเคลวินจะมีการแผ่รังสี อินฟราเรด
ออกมาจากวัตีุนนั่ รังสี อินฟราเรดจะี่กโฟกัสโดนเลนส์ B ซึ่ งทามาจากแร่ เจอมาเนียม ซึ่ ง
ภาพที่ได้จะี่กส่ งต่อไปยังตัวตรวจจับ C และตัวตรวจจับจะส่ งข้อม่ลไปประมวลผลที่ D เพื่อ
ทาการประมวลภาพออกมาเป็ นดังร่ ป E
ตัวอย่างการใช้งานกล้องความร้อนกับงานออกแบบอาคาร
ภาพี่ายจากกล้องความร้อน
ภาพี่ายจากกล้องดิจิตอล
การใช้กล้อ งความร้ อ นี่ายภาพอาคารสามารีช่ วยให้วิศ วกรสามารีทราบีึ ง
ระดับความร้อนของอาคารที่ตาแหน่งต่างๆ ได้อย่างทัว่ ทุกจุดของอาคาร ซึ่ งเป็ นการ
ประหยัดเวลาและประหยัดค่าใช้จ่ายในการตรวจวัดตาแหน่งทีละตาแหน่ง
ตัวอย่างการใช้งานกล้องความร้อนกับการตรวจผ่โ้ ดยสารสนามบิน
ภาพี่ายจากกล้องความร้อน
ภาพี่ายจากกล้องดิจิตอล
การใช้กล้องความร้อนี่ายภาพผ่โ้ ดยสารบริ เวณสนามบินกาลังเป็ นที่นิยมเนื่องจากใช้
เวลาตรวจวัดอุณหภ่มินอ้ ยและตรวจได้คราวละมากๆ ซึ่ งการใช้กล้องความร้อนี่ายภาพ
ผ่โ้ ดยสารก็เพื่อตรวจหาผ่โ้ ดยสารที่อาจจะป่ วยด้วยโรคติดต่อเช่น ไข้หวัด 2009, ไข้หวัด
นก ทั้งนี้กเ็ พื่อป้ องกันการแพร่ เชื้อโรคติดต่อนัน่ เอง
ค่าการแผ่รังสี ของวัตีุต่อผลการวัดอุณหภ่มิ
 เนื่ องจากวัตีุแต่ละชนิ ดจะมีค่าการแผ่รังสี
ไม่ เท่ ากัน จากตารางด้านซ้า ยมื อ จะเห็ นว่าวัตีุ
โลหะที่ มี ก ารขัด เงาจะมี ค่ า การแผ่ รั ง สี ส่ ง กว่ า
ซึ่ งจากสาเหตุน้ ีเองทาให้กล้องี่ายภาพความร้อน
จะต้อ งมี การปรับ ค่ า การแผ่รัง สี ให้ใกล้เคี ยงกับ
วัสดุที่ตอ้ งการวัด ซึ่ งในการวัดงานจริ งค่าการแผ่
รั งสี ข องวัสดุ อ าจจะไม่ ตรงกับ ค่ าที่ บ รรจุ อ ย่่ใ น
กล้องี่ายภาพความร้อนอย่าง 100% ซึ่ งอาจจะ
เกิ ดความคลาดเคลื่ อ นของอุ ณ หภ่มิ ที่ ว ดั ได้ แต่
เนื่องจากกล้องี่ายภาพความร้อนไม่ได้เน้นความ
ี่กต้องของอุณหภ่มิอย่าง 100% แต่เน้นที่ Profile
ของความร้ อนในแต่ละตาแหน่ งต่างๆเป็ นหลัก
นั้นเอง
ม่านแสงอินฟราเรด (Barrier Curtain Sensor)
ม่านแสงอินฟราเรดหน้าต่าง
ม่านแสงอินฟราเรดประต่
ม่านแสงอินฟราเรดเป็ นอุปกรณ์กนั ขโมยประเภทหนึ่ ง โดยม่านแสงอินฟราเรดจะประกอบไปด้วย
เสาส่ งแสงอินฟราเรดจานวน 2 เสา ม่านแสงอินฟราเรดมักใช้เป็ นอุปกรณ์ป้องกันขโมย โดยจะติดไว้
บริ เวณหน้าต่าง หรื อบริ เวณทางเข้าประต่ก็ได้ การใช้งานจะใช้ค่กบั ตัวควบคุ ม และตัวส่ งสัญญาณ
อาจจะเป็ นสัญญาณเสี ยงดัง เพื่อให้ผบ่้ ุกรุ กเกิดความกลัวนัน่ เอง
หลักการทางานของม่านแสงอินฟราเรด
ม่ า นแสงอิ นฟราเรดจะมี เ สาที่
สามารีปล่ อ ยแสงอิ น ฟราเรดออกมา
จากด้านหนึ่ งไปส่่ อีกด้านหนึ่ ง เมื่ อมี ผ่้
บุ ก รุ กเดิ น ผ่ า นเข้ า มา จะท าให้ แ สง
อินฟราเรดที่ส่งจากเสาหนึ่ งไม่สามารี
ไปีึ งอี กเสาหนึ่ งได้ เมื่อเกิ ดเหตุการณ์
เช่ น นี้ ขึ้ นม่ า นแสงอิ น ฟราเรดจะส่ ง
สั ญ ญาณไปยัง ตัว ควบคุ ม ที่ ติ ด ตั้ง อย่่
ภายในบ้าน จากนัน่ ตัวควบคุมจะสั่งให้
อุปกรณ์ เ ตื อนทางาน อาจจะทาให้ เกิ ด
เสี ยงดัง หรื อ สั่งปิ ดประต่บานที่เหลือก็
แล้ว แต่ ที่ ต้ ัง ไว้ว่า จะให้ต ัว ควบคุ ม สั่ ง
การอุปกรณ์อย่างไร
หลักการทางานของม่านแสงอินฟราเรด
ที่มา http://www.complexion.co.th/html/barrier
ระบบติดตามเป้ าหมายด้วยกล้องอินฟราเรด
จรวด Missile ของเครื่ องบินรบ
กล้องอินฟราเรดที่ติดตั้งไว้ที่ปลาย Missile
ระบบติดตามเป้ าหมายด้วยรังสี อินฟราเรด มักจะติดตั้งไว้หน้าจรวด Missile ของเครื่ องบิน โดยที่
ปลาย Missile จะมีกล้องอินฟราเรดเอาไว้ตรวจจับความร้อนที่ออกมาจากเครื่ องบินไอพ่น ซึ่ ง Missile
ประเภทนี้ี่กคิดค้นขึ้นครั้งแรกในปี 1950 โดย กองทัพอากาศของสหรัฐอเมริ กา อย่างไรก็ตามหลังจาก
ี่กประดิษฐ์ข้ ึน ได้มีการใช้งานจริ งครั้งแรกในการรบที่สงครามเวียดนาม
ที่มา: “ Heat-Seeking Missile Guidance” http://www.ausairpower.net/TE-IR-Guidance.html
หลักการทางานของกล้องอินฟราเรด
ส่วนประกอบของ Missile ที่ติดตั้งระบบติดตาม
Missile AIM-9 ที่ติดตั้งระบบติดตามเป้ าหมาย
ภายในจรวดจะประกอบด้วยส่ วนหลักๆอย่่ 4 ส่ วนด้วยกันคือ 1.อุปกรณ์ตรวจจับรังสี อินฟราเรด(Seeker)
2.แผงวงจรควบคุมอิเล็กโทรนิก(Electronics Assembly) 3.อุปกรณ์ควบคุมทิศทาง (Servo) 4.แหล่งจ่ายพลังงาน
(Power supply) โดยอุปกรณ์ตรวจจับรังสี อินฟราเรดจะทาหน้าที่ตรวจจับรังสี อินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากส่ วน
Afterburner ของเครื่ องบินไอพ่น จากนัน่ จะส่ งข้อม่ลไปที่แผงวงจรอิเล็กโทรนิคเพือ่ ทาการประมวลผลหา
ตาแหน่งของเป้ าหมาย เมื่อประมวลผลได้แล้วก็จะสัง่ งานให้ ตัวควบคุม(Servo) ทาหน้าที่เปลี่ยนทิศทางของ
จรวจให้เข้าส่่เป้ าหมาย นั้นเอง
ที่มา: “The Sidewinder Story” http://www.ausairpower.net/TE-Sidewinder-94