เครื่องมือวิทยาศาสตร์หมายถึงอุปกรณ์ หรือเครื่องมือที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งรวมถึงการศึกษาทั้งปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ และการวิจัยเชิงทฤษฎี บทความนี้จะให้รายการเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ การใช้งาน
ชนิดของเครื่องมือวิทยาศาสตร์
เครื่องมือวิทยาศาสตร์ ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการที่ค่อนข้างเรียบง่าย เช่น เครื่องชั่ง ไม้บรรทัดเทอร์โมมิเตอร์ ฯลฯ เครื่องมือง่ายๆ อื่นๆ ที่พัฒนาขึ้น อย่างไรก็ตามเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์บางชนิดอาจมีขนาดค่อนข้างใหญ่ และมีความซับซ้อนที่สำคัญ เช่น เครื่องตรวจจับอนุภาค หรือเสาอากาศของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ในทางกลับกันเทคโนโลยีไมโครสเกล และนาโนกำลังก้าวหน้าไปถึงจุดที่ขนาดของเครื่องมือเปลี่ยนไปสู่ขนาดเล็ก รวมถึงเครื่องมือผ่าตัดนาโนนาโนบอทชีวภาพ และอิเล็กทรอนิคส์ชีวภาพ
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 ถูกใช้ในการใช้งานมากมาย ตั้งแต่การทดลองในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการควบคุมคุณภาพ
เพื่อให้เครื่องวัดค่า pH มีความแม่นยำต้องได้รับการปรับเทียบอย่างถูกต้อง ปรับเทียบเครื่องวัดค่า pH โดยจุ่มลงในสารละลายบัฟเฟอร์ แล้วปรับพีเอชมิเตอร์ให้เหมาะสม วิธีนี้จะดีที่สุดหากความผันผวนของอุณหภูมิ มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในขณะที่คุณทำการวัดค่าต่างๆ
เครื่องวัดค่า pH Meter เป็นเครื่องมือวิทยาศาสตร์สำหรับวัดค่าความเป็นกรด-ด่าง ถูกใช้ในการใช้งานมากมาย
EC meter
เครื่องวัดการนำไฟฟ้า (EC meter) จะวัดค่าการนำไฟฟ้าในสารละลาย หรือของเหลว มีการใช้งานหลายอย่างในการวิจัย และวิศวกรรมโดยมีการใช้งานทั่วไปในระบบไฮโดรโปนิกส์ การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ และระบบน้ำจืดเพื่อตรวจสอบปริมาณสารอาหารเกลือ หรือสิ่งสกปรกในน้ำ
EC Meter วัดค่าการนำไฟฟ้าเป็นเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ ซึ่งค่า EC กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือแสดงให้เห็นว่าน้ำสามารถนำไฟฟ้าได้ดีเพียงใด เราสามารถประเมินได้ในเบื้องต้นว่าน้ำน้ำเน่าเสีย หรือไม่ ถ้า EC ระดับสูงหมายความว่าน้ำมีสารที่ละลายอยู่ในความเข้มข้นสูงดังนั้นน้ำจึงไม่บริสุทธิ์เป็นต้น (น้ำบริสุทธ์จะไม่นำไฟฟ้า)
ที่สำคัญที่สุดคือ EC หรือการนำไฟฟ้า ยิ่งมีเกลืออยู่ในสารละลายมากเท่าใดก็ยิ่งนำไฟฟ้าได้ดีเท่านั้น เครื่องวัด EC แสดงค่าที่อ่านได้ในหน่วยมิลลิซีเมนส์ หรือไมโครซีเมนส์ต่อเซนติเมตร (mS/cm หรือ μS/cm)
EC Meter วัดค่าการนำไฟฟ้าน้ำบริสุทธิ์ไม่นำไฟฟ้า การกำหนดระดับของ EC เราสามารถดูได้ว่าน้ำเน่าเสีย หรือไม่
TDS Meter
ค่า TDS (Total Dissolved Solids) เป็นค่าผลรวมของของแข็งที่ละลายในน้ำ ของแข็งเหล่านี้ได้แก่ เกลือ แร่ธาตุ และโลหะ ค่านี้เรียกอีกอย่างว่าค่าการนำไฟฟ้าของน้ำ เนื่องจากยิ่งของแข็ง หรือไอออนดังกล่าวอยู่ในน้ำมากเท่าใดก็ยิ่งนำไฟฟ้าได้ดีเท่านั้น โดยทั่วไปแล้วเครื่องวัด TDS จะวัดปริมาณการนำไฟฟ้านี้เป็นไมโครซีเมนส์แต่ถูกแปลงเป็นค่าในหน่วย ppm (ppm ย่อมาจากส่วนต่อล้าน) เช่นค่า 40 ppm หมายความว่าจากอนุภาคหนึ่งล้านอนุภาคมีไอออนที่ละลายน้ำได้ 40 ไอออนส่วนที่เหลือ (= 999 960) เป็นโมเลกุลของน้ำ
กล่าวโดยย่อน้ำที่มีค่า ppm ต่ำแทบจะปราศจากเกลือ และแร่ธาตุ แต่สามารถซ่อนสารเคมีที่ไม่ใช่ไอออนิกได้ในตัว ผลลัพธ์ของเครื่องวัด TDS จึงไม่มีความหมายมากนักสำหรับคุณภาพน้ำที่แท้จริง วิธีการวิเคราะห์อื่นๆ หรือการวิเคราะห์น้ำโดยห้องปฏิบัติการที่มีชื่อเสียงอาจเหมาะสมกว่าเพื่อหาข้อมูลเกี่ยวกับคุณภาพน้ำที่แท้จริง
TDS (Total Dissolved Solids) เป็นค่าผลรวมของของแข็งที่ละลายในน้ำ ของแข็งเหล่านี้ได้แก่ เกลือ แร่ธาตุ และโลหะ
เครื่องวัดความหนาโลหะ (Thickness Meter)
ในด้านการทดสอบทางวิทยาศาสตร์การวัดความหนาด้วยอัลตราโซนิก (Ultrasonic Thickness Measurement) เป็นวิธีการวัดโดยไม่ทำลายวัตถุ ของความหนาของชิ้นส่วนที่เป็นของแข็ง
เครื่องวัดความหนาอัลตราโซนิก ทำงานเป็นเครื่องมือวิทยาศาสตร์ โดยการวัดระยะเวลาด้วยความแม่นยำ สำหรับคลื่นเสียงในย่านอัลตร้าโซนิกส์ ที่สร้างขึ้นโดยหัววัดขนาดเล็ก เพื่อให้คลื่นเสียงนี้เดินทางผ่านชิ้นทดสอบ และสะท้อนกลับจากพื้นผิวด้านใน หรือผนังด้านไกล จากการวัดนี้ความหนาของชิ้นทดสอบจะถูกคำนวณ และแสดงบนหน้าจอดิจิตอล
เครื่องวัดความหนาทำงาน โดยการวัดระยะเวลาการเดินทางของคลื่นอัลตร้าโซนิกส์ ด้วยความแม่นยำ
เครื่องวัดระดับเสียง (Sound Level Meter)
เครื่องวัดระดับเสียงใช้สำหรับการวัดอะคูสติก (เสียงที่เคลื่อนที่ผ่านอากาศ) เป็นเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่มีไมโครโฟนคอนเดนเซอร์ ซึ่งผสมผสานความแม่นยำเข้ากับความเสถียร และความน่าเชื่อถือ ไดอะแฟรมของไมโครโฟนตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความกดอากาศที่เกิดจากคลื่นเสียง นั่นคือเหตุผลที่บางครั้งเรียกเครื่องมือนี้ว่าเครื่องวัดระดับความดันเสียง (SPL) การเคลื่อนที่ของไดอะแฟรมจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า (โวลต์ V) จะใช้การแปลงลอการิทึม และระบุระดับความดันเสียงแทนในหน่วยเดซิเบล dB
เครื่องวัดระดับเสียงใช้ในการวัดเสียงรบกวนจากแหล่งต่างๆ รวมถึงโรงงานอุตสาหกรรม การจราจรทางถนน และงานก่อสร้าง และใช้ในสถานการณ์อื่นๆ เช่นวัดความดังเสียงจากการแข่งขันกีฬา คอนเสิร์ตกลางแจ้ง
เครื่องวัดระดับเสียงใช้ในการวัดเสียงรบกวนจากแหล่งต่างๆ รวมถึงโรงงานอุตสาหกรรม การจราจรทางถนน และงานก่อสร้าง
เครื่องวัดความเร็วลม และ CFM CMM
เครื่องวัดความเร็วลมเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความเร็ว หรือความเร็วของก๊าซทั้งในการไหลที่มีอยู่เช่นการไหลของอากาศในท่อ หรือในการไหลที่ไม่มีการกำหนดเช่นลมในบรรยากาศ ในการกำหนดความเร็วของลมเครื่องวัดความเร็วลมจะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างของของเหลว หรือผลกระทบของของเหลวที่มีต่ออุปกรณ์เชิงกลที่สอดเข้าไปในการไหล
เครื่องวัดความเร็วลมถูกใช้ในสถานีตรวจอากาศ และนักฟิสิกส์ด้านการบิน และอวกาศมักใช้เครื่องวัดความเร็วลมแบบเลเซอร์ เครื่องวัดความเร็วลมชนิดนี้ใช้ในการทดลองความเร็ว ความเร็วคือการวัดอัตรา และทิศทางของการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของวัตถุ เครื่องวัดความเร็วลมเลเซอร์จะคำนวณความเร็วลมรอบๆ รถยนต์เครื่องบิน และยานอวกาศเป็นต้น เครื่องวัดความเร็วลมช่วยให้วิศวกรทำให้ยานพาหนะเหล่านี้มีอากาศพลศาสตร์มากขึ้น
เครื่องวัดความเร็วลมเป็นเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่ใช้ในการวัดความเร็วลม อากาศ หรือก๊าซ รวมถึงอัตราการไหล CFM CMM
เครื่องวัดอุณหภูมิ (Thermometer)
เครื่องวัดอุณหภูมิบางครั้งเรียกทับศัพท์ภาษาอังกฤษว่าเทอร์โมมิเตอร์เป็นเครื่องมือวัดอุตสาหกรรมที่ใช้วัดอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดอุณหภูมิ สามารถวัดอุณหภูมิของของแข็งเช่นอาหารของเหลว เช่น น้ำ หรือก๊าซ เช่น อากาศ หน่วยวัดอุณหภูมิที่พบบ่อยที่สุดสามหน่วยคือเซลเซียสฟาเรนไฮต์ และเคลวิน
เครื่องวัดอุณหภูมิเป็นเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่จำเป็นสำหรับวัตถุประสงค์หลายประการตั้งแต่ในครัวเรือนไปจนถึงภาคอุตสาหกรรม ในห้องครัวสามารถวัดอุณหภูมิของอาหารได้ เช่นเดียวกันในตู้เย็นจะช่วยรักษาอุณหภูมิที่ตั้งไว้ ในโรงงานเทอร์โมมิเตอร์ในเตาเผาจะช่วยให้เปิด และปิดเตาได้ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องเลือกประเภทของเทอร์โมมิเตอร์ให้เหมาะสมกับการใช้งานที่ต้องการ การใช้งานเครื่องวัดอุณหภูมิที่สำคัญได้แก่:
- ในการตรวจสอบเครื่องยนต์ หรือแบริ่ง
- ระบบปรับอากาศ
- การตรวจสอบการขนส่ง และยานยนต์
- การปรุงอาหาร
- ในห้องปฏิบัติการ
เครื่องวัดอุณหภูมิเป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่สิ่งจำเป็น สำหรับวัตถุประสงค์ในการหาค่าอุณหภูมิตั้งแต่ในครัวเรือน ไปจนถึงภาคอุตสาหกรรม
เครื่องวัดความหนืดของของเหลว
เครื่องมือวัดความหนืด (Viscometer) ใช้วัดความต้านทานต่อการไหลของของเหลว โดยทั่วไปของเหลวจะอยู่นิ่ง และวัตถุเคลื่อนที่ผ่าน หรือวัตถุอยู่นิ่ง และของไหลเคลื่อนที่ผ่านไป ลักษณะสำคัญของเครื่องวัดความหนืดนั้นเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์หมุน ซึ่งเรียกว่าแกนหมุน ซึ่งจมอยู่ใต้น้ำในของเหลวทดสอบ จากนั้นจะใช้แรงบิดบนเพลาหมุนเพื่อวัดความต้านทานของของเหลวต่อการไหล
เนื่องจากการวัดนี้ไม่เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วง แต่เป็นการทำงานของความเค้นเฉือนภายในของของไหลเครื่องวัดความหนืดแบบหมุนจะคำนวณความหนืดสัมบูรณ์ของของเหลว รูปแบบทั่วไปของ viscometer ประเภทนี้เรียกว่า viscometer ของ Brookfield
เครื่องมือวัดความหนืด (Viscometer) เป็นเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่ใช้วัดความต้านทานต่อการไหลของของเหลว เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมอาหาร น้ำมัน และอื่นๆ
เครื่องวัดความชื้น
ความชื้นสามารถพบได้ในวัสดุใดๆ แม้แต่วัสดุที่ถือว่าแห้งก็ยังมีความชื้นเล็กน้อย ความไม่สมดุลของความชื้นไม่ว่าจะเป็นความชื้นที่มากเกินไป หรือความชื้นน้อยเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหาตั้งแต่การเจริญเติบโตของเชื้อรา และแบคทีเรียที่ไม่ต้องการไปจนถึงรอยแตก และข้อบกพร่อง เพื่อหลีกเลี่ยงความไม่สมดุลของความชื้น จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจสอบปริมาณความชื้น ด้วยเครื่องวัดความชื้นที่ให้ผลการวัดที่แม่นยำ และเชื่อถือได้
เครื่องวัดความชื้นใช้เพื่อวัดเปอร์เซ็นต์ของน้ำในสารที่กำหนด ข้อมูลนี้สามารถใช้เพื่อตรวจสอบว่าวัสดุพร้อมใช้งานเปียก หรือแห้ง ผลิตภัณฑ์ไม้ และกระดาษมีความไวต่อความชื้นมาก คุณสมบัติทางกายภาพได้รับผลกระทบอย่างมากจากความชื้น และความชื้นที่สูงเป็นระยะเวลาหนึ่งอาจทำให้วัสดุเสื่อมคุณภาพลงได้ เครื่องวัดความชื้นสามารถวัดความชื้นของทุกสิ่งได้ตั้งแต่อากาศ (ความชื้นสัมพัทธ์) ไปจนถึงวัสดุก่อสร้าง และสิ่งก่อสร้าง (คอนกรีตไม้) ไปจนถึงชีวมวล และผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร (หญ้าแห้งฟางเมล็ดพืชข้าวโพดถั่วเม็ด) ไปจนถึงขยะมูลฝอย (เยื่อกระดาษ , สารละลาย) และอื่นๆ
เครื่องวัดความชื้นเป็นเครื่องมือวิทยาศาสตร์ใช้เพื่อวัดเปอร์เซ็นต์ของน้ำในวัตถุ หรือสารที่กำหนด เช่น วัดความชื้นในกระดาษ ไม้ อาหาร เป็นต้น