מד טמפרטורה: אינפרא אדום, פרוב או משולב – איך עובדת כל שיטה

מד טמפרטורה נראה כמו מכשיר פשוט: מכוונים, לוחצים וקוראים מספר. בפועל, מאחורי המספר עומדות שתי שיטות מדידה שונות לגמרי, וכל אחת מהן עונה על שאלה אחרת. מד אינפרא אדום עונה על השאלה "כמה חם פני השטח", מד עם פרוב עונה על השאלה "כמה חם בתוך החומר או בנוזל", ומד לחות משלים את התמונה עם נתוני האוויר. במאמר נעבור על העקרונות הפיזיקליים, על המונחים שמופיעים במפרטים ועל הטעויות הנפוצות במדידה, תוך התייחסות לדגמים שמופיעים בקטגוריית מדי טמפרטורה.

הקטגוריה כוללת כרגע שישה מכשירים מבית UNI-T: אקדח אינפרא אדום, מכשיר משולב של אינפרא ופרוב, שני מדי פרוב, מד חום ומד לחות דיגיטלי. זה הרכב שמאפשר להבין היטב את ההבדלים בין השיטות, כי כמעט כל גישה מקובלת למדידת טמפרטורה בשטח מיוצגת בו.

שתי דרכים למדוד חום: במגע וללא מגע

כל גוף שהטמפרטורה שלו גבוהה מהאפס המוחלט פולט קרינה תת-אדומה. ככל שהגוף חם יותר, הוא פולט יותר קרינה. על העיקרון הזה בנויים מדי האינפרא אדום: עדשה מרכזת את הקרינה שמגיעה מהמשטח אל חיישן, והמעבד ממיר את עוצמת הקרינה לטמפרטורה. המדידה מהירה, נעשית מרחוק ולא משפיעה על החפץ הנמדד.

מדידה במגע עובדת אחרת. בקצה הפרוב נמצא חיישן שהתכונות החשמליות שלו משתנות עם הטמפרטורה. כשהחיישן נוגע בחומר או טובל בו, הוא מגיע בהדרגה לאותה טמפרטורה, והמכשיר מתרגם את השינוי החשמלי למעלות. המדידה איטית יותר, אבל היא מודדת את מה שהחיישן נמצא בתוכו ולא רק את המעטפת החיצונית.

מתי כל שיטה נותנת תשובה שונה

נניח שמודדים סיר מים על הכיריים. מד אינפרא אדום שמכוון אל דופן הסיר המבריקה עלול להראות ערך נמוך מהמציאות בגלל ההחזרות מהמתכת. אם מכוונים אותו אל פני המים, מתקבלת טמפרטורת השכבה העליונה בלבד. פרוב שטובל במים מודד את הטמפרטורה בעומק שבו נמצא החיישן. שלושת המספרים יכולים להיות שונים, וכולם נכונים ביחס למה שנמדד.

הדוגמה הזאת ממחישה את הכלל המרכזי: לפני שבוחנים את המספר, חשוב להבין מה בדיוק נמדד. מד ללא מגע מתאים למשטחים רחוקים, מסתובבים, מחושמלים או חמים מאוד. מד מגע מתאים לנוזלים, לחומרים רכים, לאוויר בתוך תעלה ולמקומות שבהם פני השטח אינם מייצגים את מה שקורה בפנים.

המכשירים בקטגוריה ומה ההבדלים ביניהם

הטבלה הבאה מסכמת את סוגי המכשירים לפי מה שמופיע בשמות המוצרים. נתונים כמו טווח מדידה, דיוק וזמן תגובה משתנים בין דגמים ומופיעים במפרט היצרן.

דגם	שיטת מדידה	מה מודדים בדרך כלל בשיטה הזאת
UT301A – אקדח אינפרא אדום	ללא מגע	משטחים, צנרת, מנועים, קירות וחלונות
UT300A – מד חום	לפי מפרט היצרן	מדידות כלליות בבית ובסדנה
UT320T – 2 ב-1 אינפרא עם פרוב	ללא מגע ובמגע	השוואה בין טמפרטורת פני שטח לטמפרטורה פנימית
UTA61 – פרוב IP65	במגע	נוזלים, חומרים רכים, אוויר בתעלות, סביבה רטובה
UTA63 – פרוב אחד	במגע	נוזלים וחומרים רכים
UT377A – מד לחות דיגיטלי	חיישן סביבתי	לחות יחסית באוויר

אקדח אינפרא אדום

הצורה של אקדח, עם הדק ומסך בגב, לא נבחרה במקרה. היא מאפשרת לכוון ביד אחת, לראות את המסך בזמן המדידה ולסרוק משטח בתנועה איטית. רוב המכשירים מהסוג הזה כוללים נקודת לייזר שמסמנת לאן המכשיר מכוון. ההבדלים בין דגמים נמצאים בדרך כלל בטווח הטמפרטורות, ביחס המרחק לנקודה, באפשרות לכוון את מקדם הפליטה ובפונקציות כמו שמירת ערך מרבי ומזערי.

מכשיר משולב: אינפרא ופרוב בגוף אחד

המכשיר המשולב שימושי כשרוצים להשוות. לדוגמה, אפשר לסרוק במהירות קיר כדי למצוא אזור קר, ואז להכניס פרוב לתוך חור קיים או לתעלת אוויר כדי לבדוק מה קורה מאחורי המשטח. המדידה במגע יכולה גם לשמש בדיקת שפיות לקריאת האינפרא אדום: אם שתי הקריאות על אותו משטח מט קרובות, כנראה שההגדרות נכונות.

מדי פרוב

מד פרוב הוא בדרך כלל מכשיר קטן עם מוט מתכת דק. הוא מתאים למדידה בתוך נוזלים, באדמה או בחומרים רכים, וגם למדידה בתוך תעלות מיזוג. הדירוג IP65 שמופיע בכותרת של UTA61 מתאר הגנה מפני אבק ומפני סילוני מים חלשים, נתון רלוונטי בסביבה רטובה או מאובקת. חשוב לזכור שהדירוג אינו מתייחס לטבילה של המכשיר כולו.

מד לחות

מד הלחות משלים את מדי הטמפרטורה. הוא מודד לחות יחסית באוויר, ומדי לחות סביבתיים מציגים לרוב גם את טמפרטורת האוויר. השילוב של שני הנתונים חשוב בבית: עובש, עיבוי על חלונות וריח של טחב קשורים לא רק לכמות המים באוויר, אלא גם לטמפרטורה של המשטחים בחדר.

המונחים במפרט: מה המספרים אומרים

מפרטים של מדי טמפרטורה מלאים במונחים טכניים. הנה ההסבר לחשובים שבהם:

• טווח מדידה: הטמפרטורה הנמוכה והגבוהה ביותר שהמכשיר מסוגל למדוד. מחוץ לטווח המכשיר מציג בדרך כלל הודעת חריגה.
• דיוק: הסטייה האפשרית מהערך האמיתי, למשל פלוס מינוס מעלה וחצי או אחוז מהקריאה, הגדול מבין השניים. לעיתים הדיוק משתנה לאורך הטווח.
• רזולוציה: הצעד הקטן ביותר שהמסך מציג. רזולוציה של 0.1 מעלה אינה אומרת שהמכשיר מדויק עד 0.1 מעלה.
• יחס מרחק לנקודה (D:S): מתאר את גודל האזור הנמדד ביחס למרחק. ביחס 12:1 נמדד ממרחק מטר עיגול שקוטרו כ-8 ס"מ.
• מקדם פליטה: מספר בין 0 ל-1 שמתאר כמה קרינה החומר פולט. יש מכשירים עם ערך קבוע, לרוב 0.95, ויש מכשירים שמאפשרים לשנות אותו.
• זמן תגובה: הזמן שעובר עד שהקריאה מתייצבת. במדי אינפרא אדום הוא קצר מאוד, ובמדי פרוב הוא תלוי במסה של החיישן ובחומר הנמדד.
• החזקת ערך, מקסימום ומינימום: פונקציות שמקפיאות את הקריאה או שומרות את הערך הקיצוני בזמן סריקה.

יחס מרחק לנקודה: הטעות הנפוצה ביותר

רבים מניחים שהמכשיר מודד בדיוק את הנקודה האדומה. בפועל, הלייזר הוא רק כוונת. המכשיר מודד ממוצע של כל הקרינה שמגיעה מאזור עגול, והאזור הזה גדל ככל שמתרחקים. אם מודדים צינור דק ממרחק של שני מטרים, ייתכן שרוב האזור הנמדד הוא בכלל הקיר שמאחוריו.

הדרך המעשית להתמודד עם זה היא להתקרב עד שהאזור הנמדד קטן מהחפץ. כלל אצבע מקובל הוא שהחפץ יהיה גדול לפחות פי שניים מקוטר האזור הנמדד. למשל, במכשיר עם יחס 12:1, כדי למדוד צינור בקוטר 4 ס"מ, המרחק המקסימלי הוא בערך 24 ס"מ.

זווית המדידה

מדידה בזווית חדה מאוד ביחס למשטח מגדילה את האזור הנמדד והופכת אותו לאליפסה. בנוסף, משטחים מחזירים יותר קרינה כשמסתכלים עליהם בזווית נמוכה. לכן מדידה שנעשית בניצב למשטח, או קרוב לכך, נותנת בדרך כלל תוצאה עקבית יותר.

מקדם פליטה: למה מתכת מבריקה "מרמה"

מקדם הפליטה הוא הסיבה העיקרית לקריאות מוזרות במדי אינפרא אדום. חומרים מט וכהים פולטים קרינה ביעילות גבוהה, ולכן הקריאה עליהם קרובה למציאות. מתכות מלוטשות פולטות מעט קרינה ומחזירות הרבה מהקרינה של הסביבה. כשמודדים סיר נירוסטה מבריק, המכשיר קולט חלק מהקרינה של התקרה, של הקירות ושל האדם שמחזיק אותו.

הנה ערכים כלליים להמחשה, ולא נתונים של מוצר מסוים:

• עץ, נייר, גומי, בטון וטיח: קרוב ל-0.9 ומעלה.
• צבע, לא משנה מה הגוון שלו, ופלסטיק: בדרך כלל 0.9 עד 0.95.
• מים: קרוב ל-0.95.
• פלדה מחומצנת או חלודה: גבוה יחסית.
• אלומיניום, נחושת ונירוסטה מלוטשים: נמוך, לפעמים מתחת ל-0.1.

כשהמכשיר מאפשר לשנות את מקדם הפליטה, מכוונים אותו לחומר. כשהוא קבוע, שיטה מקובלת היא להדביק פיסת סרט הדבקה מט על המשטח, לחכות שתגיע לטמפרטורה שלו ולמדוד עליה. במכשיר משולב כמו UT320T אפשר להשוות את הקריאה עם מדידה בפרוב.

לחות, טמפרטורה ועיבוי בבית

הקשר בין לחות לטמפרטורה הוא אחד הנושאים הפחות מוכרים, ובו המדידה יכולה לחסוך הרבה ניחושים. אוויר חם מסוגל להכיל יותר אדי מים מאוויר קר. כשאוויר לח פוגש משטח קר, למשל קיר חיצוני בחורף או צינור מים קרים בקיץ, הוא מתקרר מקומית ועלול להגיע לנקודת הטל. בנקודה הזאת אדי המים מתעבים לטיפות.

כאן נכנס השילוב בין המכשירים: מד הלחות מודד את הלחות היחסית ואת טמפרטורת האוויר, ומד האינפרא אדום מודד את טמפרטורת הקיר, המשקוף או החלון. אם המשטח קר מנקודת הטל של האוויר, עיבוי צפוי להופיע עליו. המדידה לבדה לא פותרת את הבעיה, אבל היא עוזרת להבין אם מדובר בעיבוי, בחדירת מים או בדליפה בצנרת. האבחנה בין המקרים היא עבודה של איש מקצוע, והמספרים הם נקודת פתיחה טובה לשיחה איתו.

לחות באוויר ולחות בחומר

מד לחות סביבתי מודד את האוויר, לא את הקיר. כדי לדעת אם טיח, עץ או בטון רטובים מבפנים משתמשים במכשיר אחר, שמודד לחות בחומר. מכשירי מדידה נוספים, ובהם מד לחות של STANLEY, מופיעים בקטגוריית גלאים, ושם המכשיר והמפרט שלו מבהירים אם הוא מודד את האוויר או את החומר.

שימושים נפוצים במדידת טמפרטורה

הנה כמה מצבים שבהם בעלי בתים ואנשי מקצוע משתמשים במדי טמפרטורה, ומה מודדים בכל אחד מהם:

• מיזוג אוויר: מודדים את האוויר שיוצא מהמפזר בעזרת פרוב, או את פני המפזר באינפרא אדום. ההפרש בין האוויר החוזר לאוויר היוצא נותן מושג על פעולת המערכת.
• צנרת וחימום מים: סריקה של צינורות חשופים מראה איפה המים החמים מגיעים ואיפה הם מתקררים. על צינורות נחושת מבריקים חשוב לזכור את בעיית מקדם הפליטה.
• בידוד וחלונות: סריקה איטית לאורך קיר או משקוף מגלה אזורים קרים יותר, שעשויים להצביע על גשר תרמי או על חדירת אוויר.
• מקרר ומקפיא: פרוב בתוך כוס מים שנמצאת במקרר כמה שעות מראה את הטמפרטורה האמיתית של התא, ולא רק את טמפרטורת האוויר שנכנס כשפותחים את הדלת.
• מנועים, מיסבים ומכונות: מדידה ללא מגע של חלקים שמתחממים בזמן עבודה, בלי להתקרב לחלקים נעים.
• מערכות חשמל: אנשי מקצוע מודדים חיבורים שמתחממים יותר מהרגיל. עבודה בלוח חשמל נעשית בדרך כלל על ידי חשמלאי מוסמך, ובדיקות חשמליות נעשות במכשירים מתאימים כמו אלה שבקטגוריית רבי מדידה.

מדידה מדויקת יותר: הרגלי עבודה

גם מכשיר טוב ייתן קריאות לא עקביות כשתנאי המדידה משתנים. אלה העקרונות שמשפיעים על התוצאה:

1. התייצבות: אחרי מעבר בין סביבות בטמפרטורות שונות, המכשיר זקוק לזמן כדי שהחיישן הפנימי יתייצב. קריאות שנלקחות מיד אחרי המעבר עלולות לסטות.
2. ניקיון העדשה: אבק, טביעות אצבע או אדים על העדשה מחלישים את הקרינה שמגיעה לחיישן.
3. תנאי הדרך: אדים, עשן ואבק בין המכשיר למשטח בולעים קרינה. גם זכוכית חוסמת את רוב הקרינה, ולכן אי אפשר למדוד דרכה.
4. זמן מגע מספיק: בפרוב, הקריאה נחשבת רק אחרי שהיא מפסיקה להשתנות. פרוב שנוגע רק בקצה במשטח מוצק ייתן ערך נמוך מהמציאות.
5. השוואה עקבית: כשעוקבים אחרי שינוי לאורך זמן, מודדים מאותו מרחק, באותה זווית ובאותה נקודה.

בטיחות ושמירה על המכשיר

נקודת הלייזר במדי אינפרא אדום משמשת לסימון בלבד, אבל גם קרן חלשה עלולה לפגוע בעין. אסור לכוון אותה אל עיניים של אדם או של בעל חיים, ואין להסתכל ישירות לתוך הקרן. דרגת הלייזר מופיעה על תווית המכשיר.

מדידה ללא מגע מאפשרת לשמור מרחק ממשטחים חמים, אבל היא לא הופכת את הסביבה לבטוחה. ליד חלקים נעים, מקורות חום או מתח חשמלי חלים כללי הבטיחות הרגילים: ביגוד מתאים, כפפות כשנדרש ושמירת מרחק. פרוב מתכת שנוגע בחלק מחושמל מהווה סכנה, ולכן מדידה במגע ליד מערכות חשמל אינה מתאימה למי שאינו מוסמך.

לשמירה על המכשיר מנקים את העדשה בעדינות, מנגבים את הפרוב אחרי כל שימוש, שומרים את המכשיר בנרתיק ומוציאים סוללות לפני אחסון ארוך. מדי טמפרטורה אינם מיועדים לחום ישיר על הגוף שלהם, ולכן משאירים אותם מחוץ לרכב חם בקיץ.

מדי טמפרטורה וקטגוריות קרובות

מדי הטמפרטורה הם חלק ממשפחה רחבה של מכשירי מדידה. מי שמחפש מכשיר למדידת חום גוף ימצא אותו בקטגוריית מודדי טמפרטורה ולחות, שבה מוצג אקדח ייעודי לכך. מדידות חשמליות, כולל רבי מודד שחלקם מציגים גם טמפרטורה, נמצאות בקטגוריית רבי מדידה. התמונה המלאה של מכשירי הלייזר והגלאים נמצאת בקטגוריית לייזר וגלאים.

לקריאה על כלי מדידה מכניים, כמו מטר, פלס וקליבר, אפשר לעיין במאמר כלי מדידה וסימון: מה המספרים אומרים. כל המכשירים שהוזכרו כאן מרוכזים בקטגוריית מדי טמפרטורה, לצד שמות הדגמים וקישור למפרט של כל אחד.

סיכום

מדידת טמפרטורה מתחילה בשאלה מה רוצים לדעת. פני שטח נמדדים היטב באינפרא אדום, בתנאי שמבינים את יחס המרחק לנקודה ואת מקדם הפליטה. נוזלים, אוויר וחומרים רכים נמדדים במגע עם פרוב. בעיות לחות ועיבוי דורשות שילוב של מד לחות עם מדידת טמפרטורה של המשטחים. כשמכירים את ההבדלים, קל יותר לפרש את המספר שמופיע על המסך ולהבין מה הוא באמת מייצג.

הבהרה: המאמר נכתב למטרות מידע כללי ובידור בלבד, ואינו מהווה המלצה, ייעוץ מקצועי או התחייבות מכל סוג. כל החלטה על בחירת מוצר, התקנה או שימוש היא באחריות הקורא בלבד, והחנות אינה נושאת באחריות לכל נזק או תוצאה הנובעים מהסתמכות על התוכן.