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