ไมโครมิเตอร์

ระวังสับสนกับ ไมโครเมตร

ไมโครมิเตอร์ (อังกฤษ: Micrometer) หรือไมโครมิเตอร์สกรูเกจ เป็นเครื่องมือวัดละเอียดชนิดหนึ่ง นิยมใช้ในการวัดความกว้างยาวหรือหนาของวัตถุที่มีขนาดเล็กและต้องการความละเอียด เช่นเดียวกับคาลิเปอร์ ไมโครมิเตอร์มีได้หลายลักษณะตามแต่ความต้องการใช้วัดของผู้ใช้งาน โดยมากมักเป็นปากกา หนีบวัตถุ มีสกรูขันที่ปรับตั้งความกว้างไว้ดีแล้ว นอกจากนี้ยังมีไมโครมิเตอร์ภายใน และไมโครมิเตอร์วัดความลึกอีกด้วย

การใช้งานไมโครมิเตอร์ ทำได้โดยการปรับก้ามปูวัดให้เป็นไปตามขนาดของวัตถุที่ต้องการวัด จากนั้นจึงอ่านตัวเลขบนมาตรวัดหลัก ต่อด้วยตัวเลขบนมาตรวัดรองซึ่งจะแสดงความละเอียดในหลักทศนิยม

ไมโครมิเตอร์นอกเหนือจากใช้วัดวัตถุแล้ว ยังสามารถนำไปใช้วัดขนาดปรากฏของวัตถุท้องฟ้า ซึ่งวิลเลียม กาสคอยน์ (William Gascoigne) เป็นผู้คิดค้นในปี พ.ศ. 2181

ประวัติ

 

ภาพเขียนไมโครมิเตอร์ของกาสคอยน์ วาดโดยโรเบิร์ต ฮุก

ไมโครมิเตอร์ถูกประดิษฐ์ครั้งแรกโดยวิลเลียม กาสคอยน์ นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ โดยดัดแปลงมาตรวัดเวอร์เนียร์ที่ทำได้เพียงขยับตามความกว้างยาวของวัตถุ ให้สามารถวัดได้ละเอียดโดยการหมุน ในครั้งนั้นไมโครมิเตอร์ถูกใช้สำหรับวัดระยะทางเชิงมุมระหว่างดาวและขนาดปรากฏของวัตถุท้องฟ้า ต่อมาเฮนรี มอดสลีย์ (Henry Maudsley) วิศวกรชาวอังกฤษได้ประดิษฐ์ไมโครมิเตอร์ตั้งโต๊ะ (bench micrometer) ซึ่งเป็นเครื่องมือรุ่นแรกที่ใช้วัดได้ผลละเอียดดีมาก จนเขาได้สมญานามว่า "รัฐมนตรียุติธรรม" (the Lord Chancellor) ในปี พ.ศ. 2387 โจเซฟ วิตเวิร์ท (Joseph Whitworth) ได้เปิดเผยการออกแบบไมโครมิเตอร์ชนิดตั้งโต๊ะของเขาที่ดัดแปลงมาจากของมอดสลีย์ ในเอกสารกล่าวไว้ว่า "ไมโครมิเตอร์สร้างบนฐานเหล็กหล่อที่ทำแข็งแรง ทั้งสองด้านของฐานมีทรงกระบอกเหล็กขัดมันซึ่งสามารถขยับได้โดยการหมุนสกรู ปลายของกระบอกเหล็กส่วนที่ใช้วัดทำเป็นรูปครึ่งทรงกลม ที่สกรูมีเฟืองขัดไว้ซึ่งจะขยับทีละหนึ่งในพันนิ้ว"

ต่อมาในปี พ.ศ. 2391 ฌ็อง โลร็อง ปาลเม (Jean Laurent Palmer) ชาวกรุงปารีส คิดค้นไมโครมิเตอร์ชนิดมือถือ โดยย่อส่วนของไมโครมิเตอร์ที่ฝั่งอังกฤษได้คิดค้นขึ้น ด้วยเหตุนี้ชื่อปาลเมจึงได้เป็นชื่อเครื่องมือไมโครมิเตอร์ในฝรั่งเศส นอกเหนือจากที่เรียกกันทั่วไปว่า มิกรอแม็ทร์ (micromètre) เครื่องมือที่คิดค้นใหม่นี้ถูกนำไปผลิตขายเชิงพาณิชย์โดยบริษัทบราวน์แอนด์ชาร์ป (Brown & Sharpe) ในปี พ.ศ. 2410 นับแต่นั้นมาไมโครมิเตอร์ได้รับการพัฒนาปรับปรุงมาโดยลำดับ การปรับปรุงที่สำคัญหนึ่งในนั้นได้แก่ การเพิ่มความเที่ยงของการวัด โดยเอ็ดเวิร์ด มอร์ลีย์ (Edward Morley) นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน ซึ่งได้ปรับปรุงเครื่องมือนี้เมื่อปี พ.ศ. 2431

ชนิด

 

(บนลงล่าง) ไมโครมิเตอร์วัดภายนอก วัดภายใน และวัดความลึก

ปัจจุบันไมโครมิเตอร์มีการพัฒนาออกเป็นหลายชนิดเพื่อให้สามารถวัดวัตถุในลักษณะต่าง ๆ ตามความสะดวก จากภาพ มีไมโครมิเตอร์ทั้งหมดสามชนิดได้แก่

• ไมโครมิเตอร์วัดภายนอก (outside micrometer) หรือไมโครมิเตอร์คาลิปเปอร์ เป็นแบบที่นิยมใช้กันมากที่สุด ลักษณะเป็นปากกาหนีบวัตถุ ใช้วัดความหนา ความกว้าง หรือเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด ทรงกลม หรือวัตถุใด ๆ ที่ต้องการ
• ไมโครมิเตอร์วัดภายใน (inside micrometer) ใช้วัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเปิดและท่อ
• ไมโครมิเตอร์วัดความลึก (depth micrometer) ใช้วัดความลึกของช่องเปิด

นอกจากนี้ยังมีไมโครมิเตอร์แบบอื่นอีกหลายชนิด ซึ่งก็ล้วนแต่ดัดแปลงจากไมโครมิเตอร์ทั้งสามแบบตามที่กล่าวมาแล้ว ตัวอย่างเช่น ไมโครมิเตอร์วัดความหนาผนังท่อ ก็อาจปรับให้ส่วนนิ่งของปากกาเป็นทรงกลมโค้งสอดรับกับตัวท่อ หรือหากต้องการวัดความลึกของร่อง หัววัดอาจทำเป็นทรงเข็มแหลม เป็นต้น

หลักการทำงาน

 

ภาพขยายของไมโครมิเตอร์ซึ่งใช้วัดวัตถุกว้าง 4.14 mm

โดยทั่วไปไมโครมิเตอร์มีสองส่วน ได้แก่ สเกลหลัก อยู่ติดกับปากกา บอกถึงระยะอย่างคร่าว ซึ่งจะต้องไปประกอบกับค่าที่อ่านได้จากสเกลหมุน ไมโครมิเตอร์ทำงานโดยใช้หลักของสกรูเปลี่ยนระยะ (differential screw) ซึ่งประกอบด้วยสกรูสองชุดต่างขนาดเชื่อมติดกันในลักษณะที่เมื่อสกรูอันหนึ่งขยับ อีกอันต้องขยับตาม เมื่อสกรูส่วนที่ติดปากกาหมุน ก็จะทำให้สกรูอีกอันขยับตาม สกรูส่วนที่ติดปากกามักมีขนาดเล็ก ส่วนที่ติดสเกลมักมีขนาดใหญ่ ทำให้สามารถขยายระยะทางตามเกลียวของสกรูอันเล็กให้ไกลขึ้น เพื่อวัตถุประสงค์ในการวัดความยาวได้

ไมโครมิเตอร์ทำงานโดยใช้หลักการของสกรู ซึ่งเป็นเครื่องมือกลอย่างง่ายที่ย่อระยะทางยาวไว้บนตัวเกลียวของสกรู การขันสกรูให้ขยับออกหรือเข้าเพียงระยะทางสั้น ๆ ย่อมหมายถึงระยะทางบนเกลียวได้เคลื่อนที่ไปมาก ระยะทางที่เคลื่อนได้บนเกลียวนี้ สามารถนำไปขยายให้เป็นค่าความยาวที่อ่านได้โดยอาศัยหลักการของสกรูเปลี่ยนระยะ (differential screw) ซึ่งเป็นสกรูสองชุดเชื่อมต่อกันแน่นด้วยตัวยึด เมื่อสกรูตัวแรกเลื่อน สกรูตัวหลังจะเลื่อนด้วยระยะทางเท่ากับสกรูตัวแรก แต่อาจมีระยะทางตามเกลียวสูงหรือต่ำกว่าก็ได้ โดยมากมักจะให้สกรูตัวแรก คือตัวที่ต่อกับปากกามีขนาดเล็กกว่าสกรูตัวหลังที่ต่อกับมาตรวัด

ไมโครมิเตอร์บางชนิดต่อสกรูวัดเข้ากับตัวต้านทานปรับค่าได้ ซึ่งความต้านทานที่ได้สามารถนำไปคำนวณเป็นความกว้างของวัตถุด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์

ดูเพิ่ม

• มาตรแวร์นีเย (Vernier scale) หรือที่รู้จักกันในชื่อมาตรวัดเวอร์เนียร์/เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์/เวอร์เนียร์

หมายเหตุ

1. สกรูเปลี่ยนระยะมีวัตถุประสงค์หลักคือ เพื่อผ่อนแรงในการหมุนสกรู โดยให้สกรูอันใหญ่อยู่ด้านที่ติดมือหมุน เมื่อหมุนสกรูอันใหญ่จะได้ระยะทางตามเกลียวมากกว่าสกรูอันเล็ก ทำให้ออกแรงน้อยลงเพื่อให้ได้งานเท่ากับที่สกรูอันเล็กทำ

อ้างอิง

1. * Encyclopedia Amna (1988) "Micrometer" Encyclopedia Americana 19: 500 ISBN 0-7172-0119-8 (set)
2. "Whitworth's workshop micrometer", The Practical Mechanic and Engineer's magazine, Nov 1844, pp43-44
3. Roe 1916:212.
4. Roe 1916:210-213, 215.

เอกสารอื่น

• Roe, Joseph Wickham (1916), English and American Tool Builders, New Haven, Connecticut: Yale University Press, LCCN 16011753. Reprinted by McGraw-Hill, New York and London, 1926 (LCCN 27024075-{{{3}}}); and by Lindsay Publications, Inc., Bradley, Illinois, (ISBN 978-0-917914-73-7).
• ISO 3611: "Geometrical product specifications (GPS). Dimensional measuring equipment. Micrometers for external measurements. Design and metrological characteristics" (2010)
• BS 870: "Specification for external micrometers" (2008)
• BS 959: "Specification for internal micrometers (including stick micrometers)" (2008)
• BS 6468: "Specification for depth micrometers" (2008)