มาตรวิทยาอุณหภูมิเบื้องต้น
อย่างไรก็ตาม หน่วยอุณหภูมิซึ่งยังเป็นที่นิยมใช้กันอยู่ทั่วไปในชีวิตประจําวัน กลับเป็นหน่วยวัด
อุณหภูมิซึ่งมีมาตั้งแต่ดั้งเดิม อาทิเช่น องศาเซลเซียส (o
C) และองศาฟาเรนไฮต์ (o
F) เป็นต้น ซึ่งแต่ละหน่วยจะมี
ความแตกต่างกันในช่วงการแสดงค่าอุณหภูมินั่นเอง
สเกลอุณหภูมิเคลวินจะเริ่มจากจุดศูนย์องศาสัมบูรณ์หรือ 0 K โดยหากเทียบเป็นสเกลอุณหภูมิ
องศาเซลเซียสจะเท่ากับ -273.15 o
C แต่ช่วงการเปลี่ยนแปลงใน 1 องศานั้นจะมีค่าเท่ากัน ซึ่งจะแตกต่างจาก
สเกลอุณหภูมิองศาฟาเรนไฮต์ที่การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ 1 o
F จะไม่เท่ากับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ 1 oC
หรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ 1 K ดังนั้นการหาความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยวัดอุณหภูมิทั้ง 3 สเกลนี้ สามารถหา
ได้จากสมการในตารางที่ 1
ตารางที่ 1 : ความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยวัดอุณหภูมิทั้ง 3 สเกล
ความสามารถสอบกลับได้ (Measurement Traceability)
ผลการวัดใดๆ จะไม่มีค่าหรือสามารถนํามาใช้ได้เลย หากผลการวัดที่ได้นั้นไม่สามารถเชื่อมโยง
กลับไปสู่หน่วยวัดพื้นฐานของการวัดนั้นๆ คุณสมบัติในการเชื่อมโยงกันได้ดังกล่าวของผลการวัด เรียกว่า
“ความสามารถสอบกลับได้” ดังนั้นการสอบกลับได้ของการวัดในแต่ละประเทศจึงเป็นการเชื่อมโยงผลการวัดจาก
ทุกระดับไปยังนิยามของหน่วยวัดพื้นฐานในระบบหน่วยวัดสากล ผ่านทางมาตรฐานแห่งชาติของแต่ละประเทศ
หรือมาตรฐานนานาชาติอย่างไม่ขาดช่วง
หน่วยวัดพื้นฐานทางอุณหภูมิ คือ เคลวิน (K) ความสามารถในการสอบกลับได้ทางอุณหภูมิ
เริ่มต้นจากการถ่ายทอดค่าอุณหภูมิอุณหพลวัติตามนิยามของเคลวินมายังสเกลอุณหภูมิมาตรฐาน ITS-90 ซึ่ง
ประกอบด้วยจุดอุณหภูมิอ้างอิงต่างๆ ที่เรียกว่า Fixed Points โดยอุปกรณ์ที่ใช้เป็นมาตรฐานปฐมภูมิ (Primary
Standard) ในขั้นนี้ คือ จุดกําเนิดอุณหภูมิมาตรฐาน (Fixed Points Cells สําหรับการวัดอุณหภูมิแบบสัมผัส
หรือ Fixed Point Blackbodies สําหรับการวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส) จากนั้น ค่าอุณหภูมิของแหล่งกําเนิด
อุณหภูมิมาตรฐานเหล่านี้จะถูกถ่ายทอดให้กับเครื่องมือวัดอุณหภูมิมาตรฐานขั้นทุติยภูมิ (Secondary Standard)
ซึ่งประกอบด้วย Standard Platinum Resistance Thermometer (SPRT) สําหรับการวัดอุณหภูมิแบบสัมผัส
และ Standard Radiation Thermometer (SRT) สําหรับการวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส ซึ่งค่าของอุณหภูมิ4 : มาตรวิทยาอุณหภูมิเบื้องต้น
ดังกล่าวจะถูกถ่ายทอดลงไปยัง Platinum Resistance Thermometer (PRT) สําหรับการวัดอุณหภูมิแบบสัมผัส
หรือ Radiation thermometer ในกรณีที่วัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส และ Radiation thermometer นี้จะถูกใช้
เป็นเครื่องมือมาตรฐานในการสอบเทียบเครื่องมือในระดับใช้งานของการวัดอุณหภูมิแบบไม่สําผัส เช่น Infrared
Thermometer หรือ Thermal Imaging Camera เป็นต้น แต่สําหรับการวัดอุณหภูมิแบบสําผัสนั้น ในขั้นตอน
สุดท้ายค่าอุณหภูมิที่ได้จาก PRT ก็จะถูกถ่ายทอดต่อไปยัง Industrial Platinum Resistance
Thermometer (IPRT) ซึ่งใช้เป็นเครื่องมือมาตรฐานในการสอบเทียบเครื่องมือในระดับใช้งาน เช่น Digital
Thermometer หรือ Liquid-in-Glass Thermometer เป็นต้น ซึ่งความสามารถสอบกลับได้ของการวัดอุณหภูมิ
ทั้งแบบสัมผัสและไม่สัมผัส ได้แสดงไว้ในรูปที่ 2
มาตรฐานการวัด (Measurement Standard)
มาตรฐานการวัด คือ วิธีการหรือเครื่องมือที่เป็นผลจากการนําเอานิยามของปริมาณการวัดต่างๆ
มาทําให้เป็นจริง โดยจะต้องรู้ค่าที่ถูกต้องและระบุค่าความไม่แน่นอน นอกจากนี้มาตรฐานที่นํามาใช้จะต้องมี
ระดับความถูกต้อง และมีความเสถียรมากว่าสิ่งที่ถูกนํามาเปรียบด้วย ในทางกลับกันค่าความไม่แน่นอนของ
มาตรฐานนั้นจะต้องน้อยกว่าค่าความไม่แน่นอนของสิ่งที่ถูกนํามาเปรียบเทียบ ซึ่งเป็นปัจจัยสําคัญต่อความถูกต้อง
และระดับความน่าเชื่อถือของการเปรียบเทียบ และเป็นพื้นฐานในการกําหนดค่ามาตรฐานของปริมาณที่เกี่ยวข้อง
นอกจากนี้แล้วมาตรฐานการวัดยังมีความสําคัญเป็นอย่างมากในระบบการวัด โดยหน่วยวัดที่เป็น
ที่ยอมรับกันระหว่างประเทศรวมทั้งมาตรฐานในการวัดที่เท่าเทียมกัน ก็ย่อมจะส่งผลเป็นอย่างยิ่งต่อระบบการค้า
และความร่วมมือกันระหว่างประเทศ และมาตรฐานการวัดเหล่านี้ก็จะสามารถถ่ายทอดจากมาตรฐานการวัดใน
ระดับต่างๆ ลงสู่ผู้ใช้งานผ่านทางโซ่ของการสอบกลับได้ (Chain of Traceability)[1]
มาตรฐานในระดับต่างๆ ได้ถูกนิยามไว้โดย International Vocabulary of Metrology –
Basic and general concepts and associated terms (VIM) ดังนี้
มาตรฐานขั้นปฐมภูมิ (Primary Standard) มาตรฐานขั้นปฐมภูมิ หมายถึง เครื่องมือมาตรฐานที่ถูกกําหนดไว้หรือเป็นที่ยอบรับใน
ระดับนานาชาติว่ามีขีดความสามารถในการวัดสูงสุดและเป็นไปตามนิยามที่ถูกกําหนดขึ้นตามระบบหน่วยวัดสากล
ในบางกรณีอาจถือได้ว่ามาตรฐานปฐมภูมินี้เป็นมาตรฐานแห่งชาติด้วยเช่นกัน สําหรับประเทศไทยเครื่องมือซึ่งใช้
เป็นมาตรฐานขั้นปฐมภูมิทางการอุณหภูมิแบบสัมผัสคือ จุดกําเนิดอุณหภูมิมาตรฐาน (Fixed Point Cells) ที่ช่วง
อุณหภูมิ -38.8344 o
C (Triple Point of Mercury) ถึง 1084.62 o
C (Freezing Point of Copper) มีค่าความไม่
แน่นอนตั้งแต่ 0.0005 o
C ถึง 0.005 o
C ที่ระดับความเชื่อมั่น 95% ซึ่งกําหนดให้เป็นมาตรฐานแห่งชาติทางด้าน
การวัดอุณหภูมิแบบสัมผัส ตัวอย่างของจุดกําเนิดอุณหภูมิมาตรฐานแบบนี้ได้แสดงไว้ในรูปที่ 4
เครื่องมือซึ่งใช้เป็นมาตรฐานปฐมภูมิสําหรับการวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสของประเทศไทย
คือ จุดกําเนิดอุณหภูมิมาตรฐานแบบวัตถุดํา (Fixed Point Blackbodies) ที่ช่วงอุณหภูมิ 156.5985 o
C
(Freezing Point of Indium) ถึง 1084.62 o
C (Freezing Point of Copper) มีค่าความไม่แน่นอนตั้งแต่
0.07 o
C ถึง 0.2 o
C ที่ระดับความเชื่อมั่น 95% และถูกกําหนดให้เป็นมาตรฐานแห่งชาติทางด้านการวัดอุณหภูมิ
แบบไม่สัมผัส โดยตัวอย่างของจุดกําเนิดอุณหภูมิมาตรฐานแบบนี้ได้แสดงไว้ในรูปที่ 5
มาตรฐานขั้นฑุติยภูมิ (Secondary Standard)
มาตรฐานขั้นฑุติยภูมิ หมายถึง เครื่องมือมาตรฐานที่ถูกถ่ายทอดค่าความถูกต้องทาง
การวัดอุณหภูมิมาจากมาตรฐานปฐมภูมิ โดยการถ่ายทอดค่าความถูกต้องทางการวัดอุณหภูมินั้นจะดําเนินตาม
กระบวนมาตรฐานของ ITS–90 ซึ่งในบางกรณีอาจเรียกมาตรฐานในขั้นนี้ว่ามาตรฐานอ้างอิง (Reference
Standard) โดยเครื่องมือมาตรฐานขั้นฑุติยภูมิของการวัดอุณหภูมิแบบสัมผัส ได้แก่ Fixed Point Cell ที่มี
คุณสมบัติต่ํากว่า Fixed Point Cell ในระดับปฐมภูมิ หรือ Standard Platinum Resistance Thermometer
ซึ่งเครื่องมือเหล่านี้ จะมีค่าความไม่แน่นอนหลังจากถูกถ่ายทอดค่าความถูกต้องทางการวัดอุณหภูมิแล้วประมาณ
0.001 o
C ถึง 0.010 o
C ที่ระดับความเชื่อมั่น 95%
ในส่วนของการวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสนั้น เครื่องมือมาตรฐานขั้นฑุติยภูมิ คือ Standard
Radiation Thermometer ซึ่งจะมีค่าความไม่แน่นอนหลังจากถูกถ่ายทอดค่าความถูกต้องทางการวัดอุณหภูมิ
แล้วประมาณ 0.23 o
C ถึง 1.7 o
C (ขึ้นอยู่กับช่วงอุณหภูมิ) ที่ระดับความเชื่อมั่น 95%
มาตรฐานการวัดระหว่างชาติ (International Measurement Standard)
มาตรฐานการวัดระหว่างชาติ คือ มาตรฐานที่เป็นที่ยอมรับโดยความตกลงกันระหว่าง
ประเทศ เพื่อเป็นฐานในการกําหนดค่าของมาตรฐานอื่นทั้งหมดที่เกี่ยวข้องระหว่างประเทศ[2] สําหรับการวัด
อุณหภูมิมาตรฐานระหว่างชาติที่ถือเป็นที่ตกลงใช้ร่วมกันคือสเกลอุณหภูมิสากล ITS–90 นั่นเอง
มาตรฐานการวัดแห่งชาติ (National Measurement Standard)
มาตรฐานการวัดแห่งชาติ คือ มาตรฐานที่เป็นที่ได้รับการกําหนดโดยทางการ เพื่อใช้เป็น
รากฐานในการกําหนดค่ามาตรฐานอื่นๆ ทั้งหมดของปริมาณที่เกียวข้องในประเทศ
มาตรฐานอ้างอิง (Reference Standard)
มาตรฐานอ้างอิง คือ มาตรฐานที่โดยทั่วไปมีคุณสมบัติทางมาตรวิทยาสูงสุดที่สามารถมี
ได้ ณ จุดใช้งานหรือในหน่วยงาน ซึ่งการวัดที่กระทําในหน่วยงานได้มาจากมาตรฐานนี้[2] ซึ่งในการที่จะใช้เครื่องมือ
ชนิดใดเป็นมาตรฐานอ้างอิงทางด้านอุณหภูมินั้น ก็ขึ้นอยู่กับมาตรฐานของห้องปฏิบัติการนั้น เช่น สถาบันมาตร
วิทยาแห่งชาติจะใช้ Standard Platinum Resistance Thermometer หรือ Standard Radiation
Thermometer เป็นมาตรฐานอ้างอิงในการวัดอุณหภูมิ แต่ห้องปฏิบัติการสอบเทียบในระดับทุติยภูมิอาจจะใช้
เครื่องมือดังกล่าว เป็นเครื่องมือวัดอุณหภูมิมาตรฐานระดับปฐมภูมิก็ได
มาตรฐานถ่ายทอด (Transfer Standard)
มาตรฐานถ่ายทอด คือ มาตรฐานที่ใช้เป็นตัวกลางในการเปรียบเทียบระหว่างมาตรฐาน
หลายๆ ตัว หรืออาจกล่าวได้ว่ามาตรฐานถ่ายทอดจะเป็นตัวกลางในการถ่ายค่าอุณหภูมิและความถูกต้องจาก
มาตรฐานอ้างอิงไปยังมาตรฐานขั้นใช้งาน[2] ซึ่งเครื่องมือที่ใช้เป็นมาตรฐานถ่ายทอดในการวัดอุณหภูมิแบบสัมผัสก็
อาจจะเป็น Standard Platinum Resistance Thermometer หรือ Platinum Resistance Thermometer
ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระดับความถูกต้องที่ทางห้องปฏิบัติการนั้นๆ ต้องการ
มาตรฐานขั้นใช้งาน (Working Standard)
มาตรฐานขั้นใช้งาน คือ มาตรฐานที่ใช้สําหรับการสอบเทียบ หรือการตรวจกับวัสดุ
เครื่องมือ หรือวัสดุอ้างอิง[2]
มาตรฐานขั้นใช้งานจะถูกสอบเทียบกับมาตรฐานอ้างอิงเสมอ และมาตรฐานใช้งานนี้อาจ
ใช้สําหรับงานประจํา เพื่อให้มั่นใจว่าการวัดที่กระทําเป็นไปอย่างถูกต้อง บางครั้งจึงมีการเรียกมาตรฐานขั้นใช้งาน
นี้ว่า มาตรฐานสําหรับตรวจสอบ (Check Standard)[1]
มาตรฐานขั้นใช้งานสําหรับการวัดอุณหภูมิแบบสัมผัสจะเป็นแบบ Platinum Resistance
Thermometer หรือ Industrial Platinum Resistance Thermometer ขึ้นอยู่กับระดับความถูกต้องของ
มาตรฐานอ้างอิงของทางห้องปฏิบัติการรวมถึงระดับความถูกต้องที่ห้องปฏิบัติการนั้นๆ ต้องการสําหรับการวัดใน
ขั้นนี้ สําหรับการวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสอาจจะใช้ Standard Radiation Thermometer
หรือ Radiation Thermometer เป็นมาตรฐานขั้นใช้งาน ทั้งนี้จะขึ้นอยู่กับความถูกต้องของงานที่จะต้อง
ทําการวัดนั่นเอง
ผลลัพธ์ของการวัด
สําหรับการวัดใดๆ ย่อมต้องมีความไม่แน่นอน (Uncertainty) ในการวัดเกิดขึ้นเสมอ ซึ่ง
ความไม่แน่นอนในการวัดจะเป็นตัวชี้วัดเชิงปริมาณของคุณภาพของผลการวัดนั้นๆ ทําให้ผลการวัดนั้นสามารถ
เปรียบเทียบกับผลการวัด สิ่งอ้างอิง สมบัติเฉพาะ หรือมาตรฐานอื่นๆได้ ในการคํานวณความไม่แน่นอนในการวัด
จะต้องใช้วิธีซึ่งเป็นที่ยอมรับอย่างเป็นสากล และโดยทั่วไปแล้วจะต้องรายงานความไม่แน่นอนในการวัดที่ระดับ
ความเชื่อมั่น 95%[1] นอกจากนี้แล้วในการวัดแต่ละครั้งก็ย่อมจะต้องมี ความคลาดเคลื่อน (Error) เกิดขึ้นด้วย
เช่นกัน ซึ่งคลาดเคลื่อนนี้เป็นผลมาจากการวัดที่แตกต่างจากค่าจริง (True value) ของสิ่งที่ถูกวัด (Measurand)
ดังนั้นในการรายงานผลลัพธ์ของการวัดจึงต้องประด้วย 2 ส่วนคือ
1. ค่าที่วัดได้พร้อมความไม่แน่นอนของค่าที่วัดได้
2. หน่วยของการวัด
ตัวอย่างที่ 1 : เทอร์โมมิเตอร์อ่านค่าอุณหภูมิของน้ําในแก้วได้ 15.02 oC โดยเทอร์โมมิเตอร์นี้มีความไม่แน่นอน
0.05 o
C ที่ระดับความเชื่อมั่น 95% ดังนั้นผลการวัดของเทอร์โมมิเตอร์นี้ คือ
อุณหภูมิของน้ํา = 15.02 oC ± 0.05 o
C ที่ระดับความเชื่อมั่น 95% โดยในกรณีนี้ 15.02±0.05
คือ ค่าที่อุณหภูมิที่วัดได้พร้อมความไม่แน่นอนของอุณหภูมิที่วัดได้ และ o
C คือ หน่วยของการวัดอุณหภูมิ นั่นเอง
การวัดอุณหภูมิ
เนื่องจากปริมาณความร้อนจะถ่ายเทจากอุณหภูมิสูงไปยังอุณหภูมิต่ํา จนกระทั่งระดับอุณหภูมิ
เท่ากัน เรียกว่า “สมดุลความร้อน” ซึ่งเป็นไปตามกฎข้อศูนย์ของเทอร์โมไดนามิก ที่กล่าวไว้ว่า พลังงานย่อม
ไม่สูญหายไปไหนแต่สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้ ดังนั้น การวัดอุณหภูมิให้ถูกต้องจึงต้องวัด ณ สภาวะที่อุณหภูมินั้น
สมดุลความร้อนเสียก่อน ซึ่งการถ่ายเทปริมาณความร้อนนั้นสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ดังนี้
1. การนําความร้อน (Conduction) เป็นการถ่ายเทความร้อนภายในวัตถุตัวกลางที่เป็น
ของแข็งจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง โดยความร้อนจะเดินทางจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปสู่บริเวณที่มี
อุณหภูมิต่ํา โดยวัตถุแต่ละชนิดจะมีคุณสมบัติในการนําความร้อนที่แตกต่างกัน ซึ่งโลหะจะมีคุณสมบัติในการนํา
ความร้อนได้ดีสุด
2. การพาความร้อน (Convection) เป็นการถ่ายเทความร้อนผ่านตัวกลางซึ่งมีสภาวะเป็น
ก๊าช หรือ ของเหลว โดยเมื่อตัวกลางเหล่านี้ได้รับความร้อนจากแหล่งกําเนิดอุณหภูมิก็จะทําให้อุณภูมิของตัวกลาง
สูงขึ้นและลอยตัวขึ้นสู่ด้านบน จากนั้นตัวกลางซึ่งมีอุณหภูมิที่ต่ํากว่าจึงจะไหลเข้ามาแทนที่ เช่น เมื่อเราต้มน้ําบน
เตา ความร้อนจากไฟจะค่อยๆ เคลื่อนที่จากน้ําด้านล่าง ขึ้นมายังบริเวณผิวน้ําด้านบน
3. การแผ่รังสีความร้อน (Radiation) เป็นการถ่ายเทความร้อนที่ไม่จําเป็นต้องอาศัยตัวกลาง
โดยทุกๆ พื้นผิวของวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 0 K จะมีการส่งพลังงานความร้อนออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
เช่น พลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ เดินทางผ่านสุญญากาศมายังโลก
จากหลักการดังกล่าวทําให้สามารถที่จะจัดประเภทของการวัดอุณหภูมิออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้
1. การวัดอุณหภูมิแบบสัมผัส (Contact thermometry) เป็นการวัดอุณหภูมิด้วยหลักการ
ถ่ายเทความร้อนที่ต้องอาศัยตัวกลาง แบบการนําความร้อน และการพาความร้อน ซึ่งตัวอย่างของเครื่องมือวัด
อุณหภูมิในแบบนี้ได้แก่ Standard Platinum Resistance Thermometer, Platinum Resistance
Thermometer และ Liquid-in-Glass Thermometer เป็นต้น
2. การวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส (Non-contact thermometry) เป็นการวัดอุณหภูมิโดย
อาศัยหลักการแผ่รังสีความร้อน ซึ่งไม่จําเป็นต้องอาศัยตัวกลาง และไม่จําเป็นที่จะต้องสัมผัสกับแหล่งกําเนิด
อุณหภูมิ ดังนั้น จึงมีการเรียกการวัดอุณหภูมิแบบนี้ว่า “การวัดอุณหภูมิเชิงแผ่รังสี” เครื่องมือวัดอุณหภูมิซึ่ง
อาศัยหลักการวัดอุณหภูมิแบบนี้ ได้แก่ Standard Radiation Thermometer, Radiation Thermometer และ
Thermal Imaging Camera เป็นต้น
เครื่องมือวัดอุณหภูมิ
1 คุณสมบัติเชิงกลเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนไป (Mechanical)
เมื่ออุณหภูมิมีการเปลี่ยนแปลง คุณสมบัติเชิงกลของเครื่องมือนั้นก็จะเปลี่ยนแปลงไป เช่น
การยืดหรือหดตัวของของเหลวภายในกระเปาะแก้วของ Liquid-in-Glass Thermometer หรือการยืดหรือหด
ตัวของโลหะแต่ละชนิดใน Bimetallic Thermometer เป็นต้น
2 ความต้านทานเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนไป (Thermoresistive)
ความต้านทานของเครื่องมือชนิดนี้จะเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนไป โดยความ
ต้านทานจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นสําหรับเครื่องมือวัดอุณหภูมิจําพวก Platinum Resistance Thermometer
หรือ Resistance Temperature Detector แต่ความต้านทานจะลดลงสวนทางกับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นสําหรับ
เครื่องมือวัดอุณหภูมิประเภท Thermistor
3.แรงเคลื่อนไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนไป (Thermojunctive)
เครื่องมือวัดชนิดนี้ได้แก่ (Thermocouple, TC) ซึ่งจะอาศัยหลักการที่ว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า
(Electromotive Force, EMF) ของโลหะตัวนําต่างชนิดกัน 2 ตัวซึ่งนํามาประกอบเป็น TC นั้นจะเปลี่ยนแปลง
แบบแปรผันตรงกับอุณหภูมิที่เปลี่ยนไป
4. การแผ่รังสีความร้อน (Radiative)
เครื่องมือเหล่านี้จะวัดอุณหภูมิของวัตถุใดๆ ที่มีอุณหภูมิมากกว่า 0 K ผ่านคลื่นแม่เหล็ก-
ไฟฟ้าที่ได้จากการแผ่รังสีความร้อนจากวัตถุนั้นๆ ที่เรียกว่า Thermal Radiation โดยที่วัตถุซึ่งมีอุณหภูมิสูงก็จะมี
ปริมาณรังสีความร้อนที่แผ่ออกมามากว่าวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ํา ซึ่งตัวอย่างของเครื่องมือวัดอุณหภูมิแบบนี้ ได้แก่
Radiation Thermometer, Infrared Thermometer และ Thermal Imaging Camera เป็นต้น
การสอบเทียบ
การสอบเทียบ มีนิยามตาม VIM 6.11 ว่า “ชุดของการดําเนินการเพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่าง
ค่าที่ชี้บอกโดยเครื่องมือวัด หรือระบบการวัด หรือค่าที่แสดงโดยเครื่องมือวัดที่เป็นวัสดุ กับค่าสมนัยที่รู้ของ
ปริมาณที่วัดภายใต้เงื่อนไขที่กําหนดไว้”
จากนิยามดังกล่าว การสอบเทียบ จึงหมายถึง การตัดสินใจ และทําเอกสารแสดงความบ่ายเบน
ของค่าที่ชี้บอกของเครื่องมือวัดหรือค่าที่ระบุของวัสดุวัด ออกจากค่าจริงที่ยอมรับร่วมกัน (Conventional True
Value) ของปริมาณที่ถูกวัด โดยค่าจริงที่ยอมรับร่วมกันนี้ คือ ค่าจริงที่มีความไม่แน่นอนของการวัดที่เหมาะสมกับ
การใช้งาน ซึ่งในที่นี้คือค่ามาตรฐานที่สามารถสอบกลับได้ไปสู่นิยามของหน่วยวัดนั้นๆ ผ่านทางมาตรฐานแห่งชาติ
หรือมาตรฐานระหว่างประเทศ ซึ่งอาจสรุปได้ว่า การสอบเทียบเครื่องมือวัดจึงเป็นกิจกรรมทางการวัดที่มี
วัตถุประสงค์หลัก 4 ประการดังนี้
1. เพื่อเป็นการแสดงถึงความสามารถในการสอบกลับได้ของเครื่องมือวัดนั้น
2. เพื่อให้มั่นใจว่าค่าที่เครื่องมือวัดอ่านได้ เป็นค่าซึ่งสอดคล้องกับการวัดอื่นๆ
3. เพื่อเป็นการหาความถูกต้องของค่าที่อ่านได้จากเครื่องมือนั้น
4. เพื่อเป็นการสร้างความน่าเชื่อถือของเครื่องมือวัดนั้น ทําให้เกิดความไว้ใจในการใช้เครื่องมือ
วัดดังกล่าว
กิจกรรมหลักของการสอบเทียบมีดังนี้
1.การตัดสินความสัมพันธ์ระหว่างค่าที่ชี้บอกของเครื่องมือวัด กับค่ามาตรฐาน ภายใต้สภาวะที่
กําหนด ณ วัน เวลาที่ระบุไว้
2.การออกใบรายงานผลการสอบเทียบ โดยระบุทั้งค่าบ่ายเบนหรือค่าแก้ของเครื่องมือวัด
พร้อมกับความไม่แน่นอนในกระบวนการสอบเทียบ
สําหรับการสอบเทียบทางอุณหภูมิ จะประกอบด้วย 2 รูปแบบหลัก คือ
1. การสร้างสเกลอุณหภูมิเปรียบเทียบกับสเกลอุณหภูมิสากล ITS-90 (Calibration by
Fixed-points) ซึ่งการสอบเทียบรูปแบบนี้จะใช้กับมาตรฐานในระดับสูง เช่น มาตรฐานขั้นทุติยภูมิ หรือ
มาตรฐานอ้างอิง โดยเครื่องมือที่จะทําการสอบเทียบโดยวิธีนี้ จะเป็นเครื่องมือที่มีความถูกต้องสูง และต้องการ
ค่าความไม่แน่นอนจากการสอบเทียบซึ่งต่ํามากๆ เช่น Standard Platinum Resistance Thermometer หรือ
Standard Radiation Thermometer เป็นต้น และเครื่องมือซึ่งใช้เป็นค่ามาตรฐานในกรณีนี้ คือ แหล่งกําเนิด
อุณหภูมิมาตรฐาน นั่นเอง
2. การเปรียบเทียบค่ากับเครื่องมือมาตรฐาน (Comparison Method) โดยการสอบเทียบ
ในรูปแบบนี้ จะเหมาะสมกับเครื่องมือวัดซึ่งมีความถูกต้องในการวัดที่ต่ํากว่าเครื่องมือซึ่งสอบเทียบในรูปแบบแรก
หรือเป็นเครื่องมือซึ่งสามารถยอมรับค่าความไม่แน่นอนในการสอบเทียบที่มากกว่าการสอบเทียบในรูปแบบแรก
ซึ่งการสอบเทียบโดยการเปรียบเทียบค่านี้ จะเป็นรูปแบบซึ่งเป็นที่นิยมใช้กันเป็นส่วนใหญ่ในการสอบเทียบ
เครื่องมือวัดทางอุณหภูมิ การสอบเทียบจะทําโดยการเปรียบเทียบค่าที่อ่านได้จากเครื่องมือวัด (Thermometer
Reading) กับค่าจริงซึ่งอ่านได้โดยเครื่องมือมาตรฐาน (True Value หรือ Actual Reading) ณ อุณหภูมิใดๆ
ในการเลือกใช้เครื่องมือมาตรฐานนั้น จะขึ้นอยู่กับความถูกต้องหรือค่าความไม่แน่นอนที่ต้องการ
จากการสอบเทียบของเครื่องมือวัดนั้นๆ แต่โดยทั่วไปแล้วค่าความถูกต้องของเครื่องมือมาตรฐานนั้นจะต้องดีกว่า
เครื่องมือวัดนั้นๆ ไม่ต่ํากว่า 4 เท่า
การสอบเทียบจะทําให้ทราบถึงค่าความผิดพลาดของเครื่องมือวัด (Error) และจะนําไปสู่การหา
ค่าแก้ (Correction) ของเครื่องมือวัดเพื่อที่จะใช้ในการแก้ไขค่าที่อ่านได้ของเครื่องมือวัดให้เป็นค่าที่ถูกต้อง ซึ่งค่า
ความผิดพลาดของเครื่องมือวัด และค่าแก้ของเครื่องมือวัดสามารถหาได้ดังสมการที่ (1) และ (2)
ในการรายงานผลการสอบเทียบนั้น จะต้องรายงานค่าความผิดพลาดของเครื่องมือวัดหรืออาจจะ
รายงานเป็นค่าแก้ของเครื่องมือวัดก็ได้ แต่ในส่วนของความไม่แน่นอนในการสอบเทียบนั้นจําเป็นที่จะต้องรายงาน
เสมอ และค่าความผิดพลาดของเครื่องมือวัดหรือค่าแก้ของเครื่องมือวัด รวมทั้งความไม่แน่นอนในการสอบเทียบ
ซึ่งได้จากใบรายงานผลการสอบเทียบเหล่านี้ จะต้องนําไปใช้งานควบคู่กับเครื่องมือวัดนั้นๆ ทุกครั้ง
การใช้ผลจากการสอบเทียบ
เมื่อเครื่องมือวัดทางอุณหภูมิได้รับการสอบเทียบเป็นที่เรียบร้อยแล้วนั้น จะมีการรายงานผล
การสอบเทียบเครื่องมือวัดเพื่อเป็นการบ่งบอกถึงความถูกต้องของเครื่องมือวัดดังกล่าว ซึ่งค่าที่ได้จากใบรายงาน
ผลการสอบเทียบนี้จะต้องนํามาพิจารณาและใช้งานทุกครั้งที่มีการนําเครื่องมือนั้นๆ มาใช้ ซึ่งค่าในใบรายงานผล
การสอบเทียบนี้จะเป็นคุณสมบัติเฉพาะของเครื่องมือแต่ละตัว และไม่สามารถใช้แทนกันได้
รายละเอียดของใบรายผลการสอบเทียบตามมาตรฐาน มอก. 17025 จะมีอยู่ด้วยกัน 13 หัวข้อ
ซึ่งจะไม่ขอกล่าวถึงในหนังสือนี้ทั้งหมด แต่จะนําเสนอเฉพาะส่วนที่สําคัญต่อการนํารายงานผลการสอบเทียบไปใช้
งาน ซึ่งนั่นคือ ผลของการสอบเทียบ รวมทั้งความแน่นอนในการสอบเทียบ
เนื่องจากการสอบเทียบเครื่องมือวัดอุณหภูมิหรือเทอร์โมมิเตอร์ (Thermometer) ด้วยวิธีการ
เปรียบเทียบค่า (Comparison method) กระทําโดยการเปรียบเทียบค่าระหว่างค่าซึ่งเทอร์โมมิเตอร์อ่านได้กับ
ค่าจริงซึ่งอ่านได้จากเทอร์โมมิเตอร์มาตรฐานซึ่งทราบค่าและผ่านการสอบเทียบมาแล้ว โดยทําการเปรียบเทียบกัน
ในแหล่งกําเนิดอุณหภูมิที่มีอุณหภูมิคงที่ค่าหนึ่ง ซึ่งจะทําให้ทราบค่าความผิดพลาด (Error) หรือค่าแก้
(Correction) ของเทอร์โมมิเตอร์นั้นๆ ซึ่งค่าเหล่านี้จะติดตัวเทอร์โมมิเตอร์นั้นเสมอ ดังนั้นเมื่อต้องการนํา
เทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าว ไปใช้งานที่อุณหภูมิต่างๆ จึงต้องมีการแก้ค่าที่อ่านได้จากเทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าว ด้วยค่า
ความผิดพลาดหรือค่าแก้ที่ได้จากใบรายงานผลการสอบเทียบ เพื่อให้มั่นใจได้ว่าค่าที่ได้นั้นเป็นค่าซึ่งถูกต้องจริงๆ
รายงานผลการสอบเทียบ
การแก้ค่าที่อ่านได้ของเทอร์โมมิเตอร์นั้นสามารถทําได้ 2 แบบ ขึ้นอยู่กับใบรายงานผล
การสอบเทียบว่ามีการรายงานผลแบบใด ระหว่างการรายงานผลเป็น ค่าแก้ (Correction) หรือรายงานผลเป็น
ค่าความผิดพลาด (Error)
1 กรณีรายงานผลการสอบเทียบเป็นแบบให้ค่าความผิดพลาด (Error)
ค่าความผิดพลาด (Error) สามารถหาได้จากสมการที่ (1) ดังนั้น จากการรายงานผลใน
ลักษณะนี้ เมื่อนําเทอร์โมมิเตอร์ไปใช้งาน จึงต้องทําการแก้ค่าที่อ่านได้จากเทอร์โมมิเตอร์ได้ดังสมการที่ (3)
ค่าอุณหภูมิที่ถูกต้อง = ค่าที่อ่านได้จากเทอร์โมมิเตอร์ - ค่าความผิดพลาด (Error) (3)
ตัวอย่างที่ 2 : รายงานผลการสอบเทียบเทอร์โมมิเตอร์ตัวหนึ่ง ซึ่งมีการรายงานค่าความผิดพลาด และ
ค่าความไม่แน่นอนของการสอบเทียบที่ระดับความเชื่อมั่น 95% เป็นดังน
หากนําเทอร์โมมิเตอร์นี้ไปใช้งานและวัดอุณหภูมิได้ 50.0 o
C อุณหภูมิที่ถูกต้องจะสามารถหาได้
ตามสมการที่ (3) ดังนี้
ค่าอุณหภูมิที่ถูกต้อง = ค่าที่อ่านได้จากเทอร์โมมิเตอร์ - ค่าความผิดพลาด (Error)
= 50.0 C – 0.10 C
= 49.90 C
ดังนั้น อุณหภูมิที่วัดได้คือ 49.90 C + 0.1 C ที่ระดับความเชื่อมั่น 95%
2 กรณีรายงานผลการสอบเทียบเป็นแบบให้ค่าแก้ (Correction)
ค่าแก้ (Correction) สามารถหาได้จากสมการที่ (2) ดังนั้นหากมีการรายงานผลใน
ลักษณะนี้ เมื่อนําเทอร์โมมิเตอร์ไปใช้งาน จึงต้องทําการแก้ค่าที่อ่านได้จากเทอร์โมมิเตอร์ได้ดังนี้
ค่าอุณหภูมิที่ถูกต้อง = ค่าที่อ่านได้จากเทอร์โมมิเตอร์ + ค่าแก้ (Correction) (4)
ตัวอย่างที่ 3 : รายงานผลการสอบเทียบเทอร์โมมิเตอร์ตัวหนึ่ง ซึ่งมีการรายงานค่าแก้ และค่าความไม่แน่นอน
ของการสอบเทียบที่ระดับความเชื่อมั่น 95% เป็นดังนี้
หากนําเทอร์โมมิเตอร์นี้ไปใช้งานและวัดอุณหภูมิได้ 50.0 C อุณหภูมิที่ถูกต้องจะสามารถหาได้
ตามสมการที่ (4) ดังนี้
ค่าอุณหภูมิที่ถูกต้อง = ค่าที่อ่านได้จากเทอร์โมมิเตอร์+ ค่าแก้ (Correction)
= 50.0 C + (-0.10 C)
= 49.90 C
ดังนั้นอุณหภูมิที่วัดได้คือ 49.90 C + 0.1 C ที่ระดับความเชื่อมั่น 95%
บทสรุป
จะเห็นได้ว่าเครื่องมือวัดทางอุณหภูมิ มีด้วยกันมากมายหลายชนิด ซึ่งหากเลือกใช้ชนิดของ
เครื่องมือวัดอุณหภูมิให้มีความเหมาะสมกับงานในแต่ละประเภท ก็ย่อมส่งผลให้การวัดอุณหภูมินั้นๆ มีความถูก
ต้องสูงขึ้นตามไปด้วย
แต่สิ่งที่ควรจะตระหนักอยู่ตลอดเวลาคือ การวัดแต่ละครั้งจะมีความไม่แน่นอนในการวัดเกิดขึ้น
เสมอ และหากจะมั่นใจได้ว่าเครื่องมือที่ใช้ในการวัดนั้นมีความถูกต้องและเที่ยงตรงในการวัดมากเท่าไรนั้น ก็
จะต้องนําเครื่องมือเหล่านั้นมาทําการสอบเทียบ ซึ่งนอกจะทําให้ทราบค่าที่แท้จริงของเครื่องมือนั้นๆแล้ว ยังเป็น
การทําใหเกิดความมั่นใจได้ว่า เครื่องมือเหล่านั้นมีความสามารถในการสอบกลับได้ ไปสู่นิยามของหน่วยในการวัด
นั้นๆ นั่นเอง
สิ่งสําคัญที่สุด คือ เมื่อเครื่องมือวัดอุณหภูมิได้ผ่านการสอบเทียบแล้ว จําเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องนํา
ค่าความผิดพลาดหรือค่าแก้ รวมทั้งค่าความไม่แน่นอนซึ่งได้จากการสอบเทียบ มาใช้ประกอบการวัดอุณหภูมิ
ทุกๆ ครั้ง
บรรณานุกรม
1. สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ : มาตรวิทยาเบื้องต้น, พิมพ์ครั้งที่ 4, 2552, ISBN 974-229-752-5
2. BIPM, IEC, IFCC, ILAC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML : International vocabulary of metrology-Basic
and associated terms, 3rd edition, JCGM 200:2008 (En/Th), 2008
3. สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ : Metrology-In Short, 3rd edition, 2552, ISBN 978-87-988154-5-7
4. ANSI/NCSL, Calibration & Measurement & Test Equipment - General Requirements,
ANSI/NCSL Z540-1, 1994
ตอนนี้มาถึงเรื่องใกล้ตัวแต่ไกลใจ สำหรับผู้ปฏิบัติงานที่รับผิดชอบในส่วนของระบบคุณภาพของแต่ละบริษัท พอถึงเวลาจะส่งเครื่องมือมาตรฐานหรือเครื่องมือวัดละเอียดที่ใช้งานไปสอบเทียบ สิ่งที่เป็นคำถามตามมาก็คือจะส่งไปที่ใหน เนื่องจากมีห้องปฏิบัติการสอบเทียบมากมายทั้งที่ได้รับการรับรองฯ และไม่ได้รับการรับรองฯ ISO/IEC 17025 และอีกประเด็นนึงก็คือเวลาและราคาค่าสอบเทียบที่แตกต่างกันนั่นเอง หลายๆคนเลือกเพราะราคาถูกอย่างเดียว แต่ลืมพิจารณาไปว่าห้องปฏิบัติการที่เสนอราคาสอบเทียบที่ถูกมากๆนั้น เขาไม่มีค่าลงทุนอื่นๆ จะมีก็เพียงกระดาษ 3 ใบที่พิมพ์ Certificate of Calibration เท่านั้น บางห้องปฏิบัติการสอบเทียบให้เร็วมากๆ เร็วจนกระทั่งชวนให้สงสัยว่าสอบเทียบให้จริงๆหรือเปล่าก็ไม่รู้ (ไม่ได้วัดจริงๆ แต่เขียนตัวเลขให้) ระบบคุณภาพของห้องปฏิบัติการเหล่านั้นเป็นไปตามมาตรฐานสากล ISO/IEC 17025 หรือเปล่าก็ไม่รู้ เครื่องมือมาตรฐานมีความสามารถสอบกลับไปยังหน่วยมูลฐาน (SI Unit) ได้หรือเปล่า รู้แต่ว่าราคาถูกอย่างเดียว ซึ่งฝ่ายจัดซื้อมักจะติดว่าเสียเงินน้อย แต่คุณลืมคิดไปว่าแล้วมันคุ้มค่ากับคุณภาพของบริษัทของเราหรือไม่ ลองมาพิจารณาจากข่าวที่ปรากฏของบริษัทผลิตรถยนต์รายใหญ่ๆของโลกที่ผลิตภัณฑ์มีปัญหา ผมคิดว่าบริษัทเหล่านี้ก็น่าจะค้นหาปัญหาจนเจอนั่นเหละ เพราะว่าเป็นปัญหาทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม และถ้าปัญหานี้มาจากบริษัทของเราละ แล้วมันจะเกิดอะไรขึ้นไม่อยากจะคิดต่อเลย และถ้ามันเกิดมาจากความรับผิดชอบของเรา ท่านคงประเมินออกนะครับว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับชีวิตเรา ดูเหมือนจะไม่เกี่ยวกับเราแต่ก็มาลงที่เราจนได้นั่นเหละ และผมก็เดาได้ว่า 
การจัดเตรียมสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมของห้องปฏิบัติการสำหรับการสอบเทียบด้านมิติเป็นปัจจัยสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้ได้ผลประโยชน์สูงสุดของความเที่ยงตรงและแม่นยำของเครื่องมือ ซึ่งก่อนอื่นเราควรถามตัวเองถึงขอบข่ายและเป้าหมายการทำงานของเราให้ชัดเจนและครอบคลุมเสียก่อน จากนั้นต้องพิจารณาว่า บริษัทต้องการสอบเทียบเครื่องมือวัดละเอียดต่างๆอะไรบ้าง เช่น ไมโครมิเตอร์คาลิปเปอร์ เวอร์เนียคาลิปเปอร์ ไฮเกจ และไดอัลเกจ เป็นต้น ต่อจากนั้นก็ต้องพิจารณารวมไปถึงพิสัยการวัดและความถูกต้อง เช่น เป็น 1 µm หรือ 10 µµm หรือ 50.µµm ต่อไปให้พิจารณาว่าเครื่องมือแต่ละชนิดที่ต้องได้รับการสอบเทียบทั้งหมดนั้นมีค่าความถูกต้องที่ดีที่สุดเป็นเท่าไรเพื่อใช้เป็นเกณฑ์อ้างอิง ซี่งจะสัมพันธ์กับขนาดและสภาวะแวดล้อมของห้อง ยกตัวอย่างเช่น เรามีคนทำงานอยู่ในห้องปฏิบัติการ 2 คน ห้องปฏิบัติการนี้ควรมีขนาดประมาณ 4 x 3 เมตร โดยให้สามารถควบคุมสภาวะแวดล้อมให้มีอุณหภูมิ 18O°C ถึง 28°OC หรือ (23±±5)°OC และความชื้นสัมพัทธ์ 45%RH ถึง 75%RH หรือ (60±±15)%RH
Blue Update ฉบับนี้ขอแนะนำวิธีการเลือกซื้อแผนออฟติคอลแฟลตและแผนออฟติคอลพาราแลลเพื่อใชเป็นมาตรฐานในการสอบเทียบผิวหนาสัมผัสของไมโครมิเตอรคาลิปเปอรชนิดวัดนอก
ในการสอบเทียบเครื่องมือวัดละเอียดชนิดต่างๆ เช่น ไมโครมิเตอร์วัดนอก (external micrometer) ไมโครมิเตอร์วัดใน (inside micrometer) ไมโครมิเตอร์วัดลึก (depth micrometer) เวอร์เนียคาลิปเปอร์(vernier caliper) ไฮเกจหรือเกจวัดความสูง (height gauge) ไดอัลเกจ (dial gauge) หรือเกจหน้าปัดนาฬิกาและอื่นๆ นั้น เราสามารถที่จะใช้เกจบล็อก (gauge block) เป็นมาตรฐานในการสอบเทียบได้ ในกรณีที่ยังไม่มีเกจบล็อก เราควรจะต้องพิจารณาปัจจัยใดบ้างในการเลือกซื้อ
ความถูกต้องเที่ยงตรงของเครื่องมือวัดด้านมิติที่ใช้ในสถานประกอบการการผลิต ถือว่ามีส่วนสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบการตรวจสอบคุณภาพที่ได้มาตรฐาน ซึ่งห้องปฏิบัติการสอบเทีบบก็ถือว่ามีส่วนสำคัญที่จะช่วยให้ผู้ผลิตเหล่านี้เกิดความมั่นใจว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการตรวจสอบจากเครื่องมือวัดที่ผ่านการสอบเทียบแล้วจะสามารถรับประกันความถูกต้องได้
บทความต่อจากตอนที่แล้ว สมมุติว่าเราสั่งซื้อเกจบล็อกชุด M10 วัสดุทำจาก Stainless steel เกรด1 สำหรับนำมาสอบเทียบไมโครมิเตอร์ไปแล้ว เมื่อบริษัทผู้ขายส่งเกจบล็อกให้เราแล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่าเกจบล็อกในกล่องนั้นดีหรือไม่ 
ในการใช้งานเครื่องมือวัดทั่วไป นอกจากเราจะต้องมีความเข้าใจในวิธีการวัดที่ถูกต้องแล้วผู้ใช้ต้องมีความมั่นใจว่า เครื่องมือนั้นมีความถูกต้องแม่นยำที่เหมาะสมกับของชิ้นงานที่มักจะกำหนดค่าตามคุณสมบัติเฉพาะ (Specification)และค่าความคลาดเคลื่อนของเครื่องมือ
