อุปกรณ์ และเครื่องมือวัดที่พบในห้องปฏิบัติการฟิสิกส์แตกต่างกันไปตามจุดประสงค์ของการวิจัย เครื่องมือวัดทางฟิสิกส์อาจมีตั้งแต่เครื่องชั่งธรรมดาไปจนถึงอุปกรณ์เลเซอร์ และเครื่องมือเซมิคอนดักเตอร์เฉพาะทาง การวิเคราะห์เชิงคำนวณ และอุปกรณ์การคำนวณจึงมีความสำคัญต่อการวิจัยทางฟิสิกส์ เครื่องมือในห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ ช่วยในการกำหนดการวัดการสอบเทียบการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพ และความแม่นยำ
ชนิดของเครื่องมือวัดทางฟิสิกส์
ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ส่วนใหญ่คุณจะพบกับเครื่องมือพื้นฐานทั่วไป ฟิสิกส์เป็นวิทยาศาสตร์ธรรมชาติที่ศึกษาเกี่ยวกับสสารการเคลื่อนที่ และวิเคราะห์พฤติกรรมของผ่านพื้นที่ และเวลา ศึกษาเอนทิตีที่เกี่ยวข้องของพลังงาน และแรง ฟิสิกส์เป็นหนึ่งในสาขาวิชาพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ และเป้าหมายหลักคือการทำความเข้าใจว่าจักรวาลมีพฤติกรรมอย่างไร และยังรวมถึงธรรมชาติ และที่มาของสนามแรงโน้มถ่วงแม่เหล็กไฟฟ้า และนิวเคลียร์ด้วย เครื่องมือวัดทางฟิสิกส์มีหลายชนิด ซึ่งจำแนกออกได้ดังต่อไปนี้
เครื่องมือวัดปริมาณทางฟิสิกส์เช่นความยาว ขนาด ระยะทาง และพื้นที่
ไมโครมิเตอร์ (Micrometer)
ไมโครมิเตอร์ใช้เพื่อวัดความยาว และความลึกของวัตถุตลอดจนความหนาของวัตถุ เป็นเครื่องมือวัดละเอียดมีความแม่นยำ ซึ่งใช้ในการวัดที่ละเอียดมาก และมีให้เลือกใช้งาน 2 หน่วยทั้งแบบเมตริก และอิมพีเรียล (นิ้ว) โดยทั่วไปแล้วไมโครมิเตอร์มีความละเอียดจะวัดเพิ่มขึ้นทีละ 0.01 มม. และรุ่นอิมพีเรียลเป็น 0.001 นิ้ว การวัดที่ให้แม่นยำกว่าการวัดโดยอุปกรณ์วัดอื่นๆ เช่นเวอร์เนียคาลิปเปอร์
เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์มากสำหรับวัตถุประสงค์ของคุณ ไมโครมิเตอร์นี้สร้างขึ้นในรูปแบบอนาล็อกโดยสิ้นเชิง มีความทนทาน และเป็นเครื่องมือที่เชื่อถือได้ ซึ่งคุณสามารถใช้ได้เป็นเวลาหลายปี
ไมโครมิเตอร์เครื่องมือทางฟิสิกส์วัดขนาด ความกว้าง ยาว สูงโดยมีความละเอียด 0.01 มม. และรุ่นอิมพีเรียลเป็น 0.001 นิ้ว เลือกชมไมโครมิเตอร์ชนิดต่างๆ
เครื่องวัดความหนาโลหะ (Thickness Meter)
การวัดความหนาโลหะ หรือความหนาวัตถุด้วยอัลตราโซนิกเป็นวิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายที่ใช้ในการตรวจสอบความหนาของโลหะ เครื่องวัดความหนาอัลตราโซนิกทำงานโดยการวัดระยะเวลาด้วยความแม่นยำ สำหรับคลื่นเสียงในย่านอัลตร้าโซนิกส์ที่สร้างขึ้นโดยหัววัดขนาดเล็ก เพื่อให้คลื่นเสียงนี้เดินทางผ่านชิ้นทดสอบ และสะท้อนกลับจากพื้นผิวด้านใน หรือผนังด้านไกล จากการวัดนี้ความหนาของชิ้นทดสอบจะถูกคำนวณ และแสดงบนหน้าจอดิจิตอล
เครื่องวัดความหนาโลหะ (Thickness Meter) เป็นเครื่องมือวัดความหนาโดยใช้หลักการวัดความเร็วของการเคลื่อนที่ของคลื่นอัลตราโซนิกส์ วัดได้โดยไม่ทำลายพื้นผิว
เครื่องวัดระยะเลเซอร์ (Laser Distance Meter)
เครื่องวัดระยะเลเซอร์ทำงานโดยใช้การวัดเวลาที่แสงเลเซอร์ใช้ เพื่อสะท้อนออกจากเป้าหมาย และส่งกลับไปยังผู้ส่ง หลักการทำงานเบื้องต้นเครื่องวัดระยะเลเซอร์จะปล่อยพัลส์เลเซอร์ไปที่เป้าหมาย จากนั้นพัลส์จะสะท้อนออกจากเป้าหมาะ และกลับไปที่อุปกรณ์ส่ง ระยะห่างระหว่างเครื่องวัด และเป้าหมายกำหนดโดย D = ct/2 โดยที่ c เท่ากับความเร็วแสง และ t เท่ากับระยะเวลาในการเดินทางไปกลับระหว่างเมตร และเป้าหมาย ด้วยความเร็วสูงที่พัลส์เคลื่อนที่ และโฟกัสการคำนวณอย่างคร่าวๆ นี้มีความแม่นยำมาก
เครื่องวัดระยะเลเซอร์ (Laser Distance Meter) เป็นเครื่องมือทางฟิสิกส์วัดขนาด ความกว้าง ยาว สูงโดยใช้หลักการแสงเลเซอร์ มีฟังก์ชั่นการใช้งานหลากหลายแสดงพื้นที่ ปริมาตร
เครื่องวัดระดับเสียง (Sound Level Meter)
เครื่องวัดระดับเสียงใช้สำหรับการวัดอะคูสติก (เสียงที่เคลื่อนที่ผ่านอากาศ) เป็นเครื่องมือวัดที่มีไมโครโฟนคอนเดนเซอร์ ซึ่งผสมผสานความแม่นยำเข้ากับความเสถียร และความน่าเชื่อถือ ไดอะแฟรมของไมโครโฟนตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความกดอากาศที่เกิดจากคลื่นเสียง นั่นคือเหตุผลที่บางครั้งเรียกเครื่องมือนี้ว่าเครื่องวัดระดับความดันเสียง (SPL) การเคลื่อนที่ของไดอะแฟรมจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า (โวลต์ V) จะใช้การแปลงลอการิทึม และระบุระดับความดันเสียงแทนในหน่วยเดซิเบล dB
เครื่องวัดระดับเสียงใช้ในการวัดเสียงรบกวนจากแหล่งต่างๆ รวมถึงโรงงานอุตสาหกรรม การจราจรทางถนน และงานก่อสร้าง และใช้ในสถานการณ์อื่นๆ เช่นวัดความดังเสียงจากการแข่งขันกีฬา คอนเสิร์ตกลางแจ้ง
เครื่องวัดระดับเสียง (Sound Level Meter) เป็นเครื่องมือทางฟิสิกส์วัดความดังในหน่วยเดซิเบล dB เพื่อหาระดับเสียงในบริเวณที่ต้องการ
เครื่องวัดมวล และวัดแรง
เครื่องวัดแรงดึง-แรงกดทางกลคือเครื่องวัดแรงได้ทั้งหน่วยนิวตัน (N) หรือกิโลกรัม (Kg) (ในสหรัฐอเมริกามีการใช้งานหน่วยอื่นเช่น lbf, ozf และ kgf) หนึ่งนิวตันหมายถึงแรงที่ต้องใช้ในการเร่งมวล 1 กิโลกรัมให้เคลื่อนที่ในอัตราเร็ว 1 เมตรต่อวินาที เครื่องวัดแรงดึง แรงกด (Push pull gauge) เป็นเครื่องมือวัดอเนกประสงค์ และใช้งานได้หลากหลายในทุกอุตสาหกรรม ตามชื่อของเครื่องวัดใช้สำหรับตรวจวัดแรงในการวัดแรงระหว่างการทดสอบได้แก่แรงกดหรือแรงดึง มีการใช้งานในการวิจัย และพัฒนาการผลิต และสภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการที่มีคุณภาพ
เครื่องวัดมวลและวัดแรงเป็นเครื่องมือฟิสิกส์วัดแรงดึง-แรงกด และมวลในหน่วยต่างๆ ได้แก่หน่วยนิวตัน (N) หรือกิโลกรัม (Kg) (หน่วยอื่นเช่น lbf, ozf และ kgf) มีทั้งแบบดิจิตอล และ Analog
เครื่องวัดความเร็วลม และอัตราการไหลของลม
เครื่องวัดความเร็วลมเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความเร็ว หรือความเร็วของก๊าซทั้งในการไหลที่มีอยู่เช่นการไหลของอากาศในท่อ หรือในการไหลที่ไม่มีการกำหนดเช่นลมในบรรยากาศ ในการกำหนดความเร็วของลมเครื่องวัดความเร็วลมจะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างของของเหลว หรือผลกระทบของของเหลวที่มีต่ออุปกรณ์เชิงกลที่สอดเข้าไปในการไหล
เครื่องวัดความเร็วลมถูกใช้ในสถานีตรวจอากาศ และนักฟิสิกส์ด้านการบิน และอวกาศมักใช้เครื่องวัดความเร็วลมแบบเลเซอร์ เครื่องวัดความเร็วลมชนิดนี้ใช้ในการทดลองความเร็ว ความเร็วคือการวัดอัตรา และทิศทางของการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของวัตถุ เครื่องวัดความเร็วลมเลเซอร์จะคำนวณความเร็วลมรอบๆ รถยนต์เครื่องบิน และยานอวกาศเป็นต้น เครื่องวัดความเร็วลมช่วยให้วิศวกรทำให้ยานพาหนะเหล่านี้ มีอากาศพลศาสตร์มากขึ้น
เครื่องวัดความเร็วลมสามารถวัดความเร็วลมหน่วยวัดได้ 5 หน่วย ได้แก่ mph, Km/h, m/s, ft/min และ Knots และอัตราการไหล CFM CMM มีทั้งแบบลวดร้อน และแบบใบพัด
เครื่องมือวัดทางฟิสิกส์ด้านอุณหพลศาสตร์
เครื่องวัดอุณหภูมิ (Thermometer)
เครื่องวัดอุณหภูมิบางครั้งเรียกทับศัพท์ภาษาอังกฤษว่าเทอร์โมมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดอุณหภูมิ สามารถวัดอุณหภูมิของของแข็งเช่นอาหาร ของเหลวเช่นน้ำ หรือก๊าซ เช่น อากาศ หน่วยวัดอุณหภูมิที่พบบ่อยที่สุดสามหน่วยคือเซลเซียสฟาเรนไฮต์ และเคลวิน เครื่องวัดอุณหภูมิเป็นเครื่องมือวัดทางฟิสิกส์ด้านอุณหพลศาสตร์ที่เกี่ยวกับความร้อน
เครื่องวัดอุณหภูมิ (Thermometer) เป็นเครื่องมือฟิสิกส์วัดปริมาณความร้อน มีหลายชนิดได้แก่แบบโพรบ แบบอินฟราเรด เทอร์โมสแกน
เครื่องมือวัดทางฟิสิกส์ด้านไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ และวิศวกรรมไฟฟ้า
มัลติมิเตอร์ (Multimeter)
เทคโนโลยีปัจจุบันทำให้เครื่องวัดปริมาณทางไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ ก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว ทำให้สามารถรวมการวัดปริมาณทางๆ ไฟฟ้าต่างๆ เข่นกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า ความต้านทาน ความจุไฟฟ้า การเหนี่ยวนำไฟฟ้า และอื่นๆ รวมไว้ในเครื่องวัดเพียงเครื่องเดียว ซึ่งถูกเรียกว่ามัลติมิเตอร์
มัลติมิเตอร์สามารถอ่านค่าได้หลายแบบขึ้นอยู่กับรุ่น เครื่องทดสอบพื้นฐานจะวัดแรงดันไฟฟ้าแอมแปร์ และความต้านทาน และสามารถใช้เพื่อตรวจสอบความต่อเนื่องการทดสอบง่ายๆ เพื่อตรวจสอบวงจรที่สมบูรณ์ มัลติมิเตอร์ขั้นสูงอาจทดสอบค่าต่อไปนี้ทั้งหมด:
- แรงดันไฟฟ้า AC (กระแสสลับ) และแอมแปร์
- DC (กระแสตรง) แรงดัน และแอมแปร์
- ความต้านทาน (โอห์ม)
- ความจุ (farads)
- การนำไฟฟ้า (ซีเมนส์)
- เดซิเบล
- ความถี่ (Hz)
- ความเหนี่ยวนำ (henrys)
มัลติมิเตอร์ในปัจจุบันสามารถวัดปริมาณทางไฟฟ้าได้เกือบทั้งหมดเช่นแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และอื่นๆ และมีราคาถูก
เครื่องมือวัดกลศาสตร์ประยุกต์ (Continuum mechanics)
เครื่องวัดความแข็ง (Hardness Meter)
เครื่องทดสอบความแข็งใช้สำหรับวัดความแข็งผิว เครื่องทดสอบความแข็งแต่ละเครื่องใช้วิธีการวัดมาตรฐาน หลักการวัดของอุปกรณ์ทดสอบความแข็งส่วนใหญ่จะขึ้นอยู่กับการเจาะของหัวกดเพชรลงในวัสดุที่กำลังทดสอบ วิธีการวัดความแข็งมีหลายหลักการได้แก่หลักการของ Brinell และ Rockwell ใช้แรงที่หนัก และทำให้เกิดรอยในพื้นผิวของวัสดุที่กำลังทดสอบ วิธีการทดสอบความแข็งของวิคเกอร์ประกอบด้วยการวัดด้วยแสง
เครื่องทดสอบความแข็งโดยทั่วไปจะวัดความแข็งในหน่วย Shore (HS), Rockwell (HRA / HRB / HRC / HRD / HRE / HRF / HRG / HRK / HRN / HRT), Brinell (HB), Vickers (HV) โดยขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องมือวัด
เครื่องวัดความแข็งสามารถวัดความแข็งในหน่วย Shore (HS) Rockwell (HRA / HRB / HRC / HRD และ Brinell (HB) และ Vickers (HV)
เครื่องวัดความหนืดของของเหลว
เครื่องมือวัดความหนืด (Viscometer) ใช้วัดความต้านทานต่อการไหลของของเหลว โดยทั่วไปของเหลวจะอยู่นิ่ง และวัตถุเคลื่อนที่ผ่าน หรือวัตถุอยู่นิ่ง และของไหลเคลื่อนที่ผ่านไป ลักษณะสำคัญของเครื่องวัดความหนืดนั้นเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์หมุน ซึ่งเรียกว่าแกนหมุน ซึ่งจมอยู่ใต้น้ำในของเหลวทดสอบ จากนั้นจะใช้แรงบิดบนเพลาหมุนเพื่อวัดความต้านทานของของเหลวต่อการไหล
เนื่องจากการวัดนี้ไม่เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วง แต่เป็นการทำงานของความเค้นเฉือนภายในของของไหลเครื่องวัดความหนืดแบบหมุนจะคำนวณความหนืดสัมบูรณ์ของของเหลว รูปแบบทั่วไปของ viscometer ประเภทนี้เรียกว่า viscometer ของ Brookfield
เครื่องมือวัดความหนืด (Viscometer) ใช้วัดความต้านทานต่อการไหลของของเหลว หน่วย SI ของความหนืดคือนิวตันวินาทีต่อตารางเมตร (N·s/m2) หรือมักแสดงในรูปแบบเทียบเท่า pascal-second (Pa·s)
การวัดปริมาณสารในของผสม
pH Meter
เครื่องวัดค่า pH เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้วัดกิจกรรมของไฮโดรเจนไอออนในสารละลายที่ใช้น้ำ โดยระบุความเป็นกรด หรือด่าง ซึ่งแสดงเป็นค่า pH เครื่องวัดค่า pH จะวัดความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรด pH และอิเล็กโทรดอ้างอิง ดังนั้นบางครั้งเครื่องวัด pH จึงเรียกว่า “เครื่องวัดค่า pH แบบโพเทนชิโอเมตริก” ความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับความเป็นกรด หรือ pH ของสารละลาย เครื่องวัดค่า pH ถูกใช้ในการใช้งานมากมายตั้งแต่การทดลองในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการควบคุมคุณภาพ
เครื่องวัดค่า pH meter เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้วัดกิจกรรมของไฮโดรเจนไอออนในสารละลายที่ใช้น้ำ มีหลายชนิดทั้งแบบปากกา แบบตั้งโต๊ะ แบบภาคสนาม
เครื่องวัดความชื้น
ความชื้นสามารถพบได้ในวัสดุใดๆ แม้แต่วัสดุที่ถือว่าแห้งก็ยังมีความชื้นเล็กน้อย ความไม่สมดุลของความชื้นไม่ว่าจะเป็นความชื้นที่มากเกินไป หรือความชื้นน้อยเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหาตั้งแต่การเจริญเติบโตของเชื้อรา และแบคทีเรียที่ไม่ต้องการไปจนถึงรอยแตก และข้อบกพร่อง เพื่อหลีกเลี่ยงความไม่สมดุลของความชื้นจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจสอบปริมาณความชื้นด้วยเครื่องวัดความชื้นที่ให้ผลการวัดที่แม่นยำ และเชื่อถือได้
เครื่องวัดความชื้นใช้เพื่อวัดเปอร์เซ็นต์ของน้ำในสารที่กำหนด ข้อมูลนี้สามารถใช้เพื่อตรวจสอบว่าวัสดุพร้อมใช้งานเปียก หรือแห้ง ผลิตภัณฑ์ไม้ และกระดาษมีความไวต่อความชื้นมาก คุณสมบัติทางกายภาพได้รับผลกระทบอย่างมากจากความชื้น และความชื้นที่สูงเป็นระยะเวลาหนึ่งอาจทำให้วัสดุเสื่อมคุณภาพลงได้ เครื่องวัดความชื้นสามารถวัดความชื้นของทุกสิ่งได้ตั้งแต่อากาศ (ความชื้นสัมพัทธ์) ไปจนถึงวัสดุก่อสร้าง และสิ่งก่อสร้าง (คอนกรีตไม้) ไปจนถึงชีวมวล และผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร (หญ้าแห้งฟางเมล็ดพืชข้าวโพดถั่วเม็ด) ไปจนถึงขยะมูลฝอย (เยื่อกระดาษ , สารละลาย) และอื่นๆ
เครื่องวัดความชื้นสำหรับการวัดเปอร์เซ็นต์ของน้ำในวัตถุ และสารต่างๆ เช่นอากาศ อาหาร ไม้ กระดาษเป็นต้น
เครื่องวัดก๊าซ
เครื่องตรวจจับก๊าซเป็นอุปกรณ์ที่ตรวจจับการมีอยู่ของก๊าซในพื้นที่ ซึ่งมักเป็นส่วนหนึ่งของระบบความปลอดภัย อุปกรณ์ประเภทนี้ใช้ในการตรวจจับการรั่วไหลของก๊าซ หรือการปล่อยมลพิษอื่นๆ และสามารถเชื่อมต่อกับระบบควบคุมเพื่อให้กระบวนการปิดลงโดยอัตโนมัติ เครื่องตรวจจับก๊าซสามารถส่งเสียงเตือนไปยังผู้ปฏิบัติงานในบริเวณที่เกิดการรั่วไหล ซึ่งเปิดโอกาสให้พวกเขาออกไปได้ อุปกรณ์ประเภทนี้มีความสำคัญเนื่องจากมีก๊าซหลายชนิดที่อาจเป็นอันตรายต่อชีวิตอินทรีย์เช่นมนุษย์ หรือสัตว์
เครื่องตรวจจับก๊าซสามารถใช้เพื่อตรวจจับก๊าซที่ติดไฟได้ไวไฟ และเป็นพิษ และการพร่องออกซิเจน อุปกรณ์ประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม และสามารถพบได้ในสถานที่ต่างๆ เช่น บนแท่นขุดเจาะน้ำมันเพื่อตรวจสอบกระบวนการผลิต และเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่เช่นโซลาร์เซลล์ อาจใช้ในการดับเพลิง
เครื่องวัดก๊าซใช้สำหรับตรวจวัดปริมาณก๊าซที่ต้องการได้แก่ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซไวไฟ แอมโมเนียเป็นต้น