4. ค่าส าคัญที่บ่งบอกกายภาพของแสงกับพืช
2.4. ทฤษฏีเครื่องมือส าหรับเก็บข้อมูล
1. เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิโดยใช้หลักการเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิหรือความร้อนเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้า (emf) เทอร์โมคัปเปิลสร้างจากโลหะตัวน าต่างชนิดกัน 2 ตัว ท าการเชื่อมต่อปลายทั้งสองเข้าด้วยกันที่ เรียกว่าจุดวัดอุณหภูมิ ส่วนปลายอีกด้านหนึ่งปล่อยเปิด ไว้ เรียกว่าจุดอ้างอิง หากจุดทั้งสองมีอุณหภูมิต่างกันก็จะท าให้มีการน ากระแสในวงจรเทอร์โมคัปเปิล ทั้งสองข้าง (เกศฎา, 2546) แสดงดังภาพที่ 17 เป็นวงจรที่ใช้อธิบายผลของปรากฏการณ์ซีแบ็ค ดังข้างต้น
ภาพที่ 17 หลักการท างานของเทอร์โมคัปเปิล ที่มา: (นวภัทรา, 2555)
ตามทฤษฎีพื้นฐานของผลต่างของเทอร์โมอิเล็กทริก เกิดจากการส่งผ่านทางกระแสไฟฟ้าและ ทางความร้อนของโลหะที่ต่างกันจึงท าให้เกิดความต่างศักย์ทางไฟฟ้าตกคร่อมที่โลหะนั้นๆ ความต่าง ศักย์นี้จะสัมพันธ์กับความจริงที่ว่า อิเล็กตรอนในปลายด้านร้อนของโลหะจะมีพลังงานความร้อน มากกว่าปลายทางด้านเย็น จึงท าให้อิเล็กตรอนที่มีความเร็ววิ่งไปหาปลายด้านเย็น ที่อุณหภูมิเดียวกัน นี้การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะเปลี่ยนแปลงไปตามโลหะที่ต่างชนิดกันด้วย ที่เป็นเช่นนี้ เพราะว่า โลหะที่ต่างกันจะมีการน าความร้อนที่ต่างกัน
การเลือกเทอร์โมคัปเปิลเพื่อใช้งานในงานวิจัย ควรเลือกใช้ให้เหมาะสมตามคุณสมบัติของเทอร์
โมคัปเปิลแบบมาตรฐาน (Characteristic of Standard Thermocouples) ซึ่งหากเลือกใช้งานไม่
เหมาะสมจะท าให้เทอร์โมคัปเปิลเกิดปัญหาตามมา เช่น ได้ข้อมูลที่คาดเคลื่อน ค่าพารามิเตอร์หายไป เป็นต้น ทั้งนี้แบ่งคุณสมบัติของเทอร์โมคัปเปิลที่ได้มาตรฐานออกเป็น 5 คุณสมบัติ ดังนี้
1.โครงสร้าง (Construction) โครงสร้างของเทอร์โมคัปเปิลมีลักษณะแสดงดังภาพที่ 18 โดยต้องมี
ลักษณะดังนี้คือตัวน ามีความต้านทานต่ า ให้สัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูง ต้านทานต่อการเกิดออกไซด์ที่
อุณหภูมิสูง ทนต่อสภาวะแวดล้อมที่น าไปใช้วัดค่า ท่อป้องกันส่วนมากจะท าจาก สแตนเลส เพราะ ความไวของเทอร์โมคัปเปิลขึ้นอยู่กับความหนาของท่อป้องกัน ขนาดของสายเทอร์โมคัปเปิลก าหนดได้
จากการใช้งานแต่ละอย่าง
ภาพที่ 18 โครงสร้างของเทอร์โมคัปเปิล ที่มา: (นวภัทรา, 2555)
2. ความไว (Sensitivity) จากตารางแรงเคลื่อนของ NBS แสดงว่าย่านของแรงเคลื่อนจาก เทอร์โมคัปเปิลจะมีค่าน้อยกว่า 100 mV แต่ความไวที่แท้จริงในการใช้งานจะขึ้นอยู่กับการใช้วงจร ปรับสภาพสัญญาณและตัวเทอร์โมคัปเปิลเอง แรงดันไฟฟ้าที่ได้จากเทอร์โมคัปเปิลมาตรฐานต่างๆ แสดงดังภาพที่ 17
3. ย่านการใช้งาน (Range) ย่านอุณหภูมิการใช้งานและความไวในการวัดของเทอร์โมคัปเปิล แต่ละตัว จะแตกต่างกันตามแต่ละสมาคมจะก าหนด ในส่วนที่ส าคัญคือค่าแรงเคลื่อนที่ออกมาจากแต่
ละอุณหภูมิ จะต้องอ้างอิงกับตารางค่ามาตรฐานของแต่ละสมาคมที่ใช้ให้ถูกต้องเป็นเอกภาพเดียวกัน หมดทั้งระบบ
4. เวลาตอบสนอง (Time Response) เวลาตอบสนองของเทอร์โมคัปเปิลขึ้นอยู่กับขนาด ของสายและวัสดุที่น ามาท าท่อป้องกันตัวเทอร์โมคัปเปิล
5. การปรับสภาพสัญญาณ (Signal Conditioning) ปกติแรงเคลื่อนของเทอร์โมคัปเปิลจะมี
ขนาดน้อยมากจึงจ าเป็นต้องมีการขยายสัญญาณ โดยใช้ออปแอมป์ขยายความแตกต่างที่มีอัตราขยาย สูงๆ
ภาพที่ 19 แรงดันไฟฟ้าที่ได้จากเทอร์โมคัปเปิลมาตรฐานแบบต่างๆ ที่มา: (นวภัทรา, 2555)