La termocamera è uno sensore di temperatura senza-contatto innovativo e molto dinamico. A differenza dei pirometri, o sensori a infrarossi, è in grado di effettuare la misura simultanea delle temperature su una matrice di punti, generando un’immagine termica della superficie o dell’oggetto che si sta analizzando.
Per poter misurare la temperatura in modo preciso ed affidabile, è necessario prendere in considerazione alcuni fattori molto importanti nella scelta dello strumento più idoneo per la propria applicazione.
Il tipo di superficie
La tipologia e la condizione della superficie di misura determina il tipo di telecamera termica e la lunghezza d‘onda da utilizzare per la propria applicazione. Scegliere la termocamera con la lunghezza d’onda più adatta è di grande importanza soprattutto nelle misurazioni dei metalli, in cui l‘emissività ε dipende dalla temperatura e dalla lunghezza d‘onda.
Generalmente, le lunghezze d’onda da 8 - 14 μm sono adatte per le per superfici non metalliche, quelle da 0,5 e 1,0 μm per metalli liquidi e superfici metalliche, mentre la lunghezza d’onda da 7,9 μm è indicata per i film plastici e le superfici di vetro.
Una lunghezza d‘onda corta riduce gli errori di misura su superfici con emissività bassa, sconosciuta o variabile (ciò va preso in considerazione soprattutto con i metalli).
Quale intervallo di temperatura
L’intervallo di temperatura della misurazione è un fattore importante da considerare. L‘intervallo di misura della termocamera deve includere tutte le temperature significative dell‘applicazione.
Generalmente, le lunghezze d’onda da 8 - 14 μm coprono un intervallo da -50 a 1.500°C, quelle da 0,5 e 1,0 μm da 450 a 2.000 °C ed infine quella da 7,9 μm da 200 a 1.500 °C
Hai preso in considerazione la velocità dell’evento?
Per ottenere una misurazione precisa della temperatura, è importante conoscere la velocità con cui gli oggetti analizzati si muovono di fronte al sensore o la velocità con cui essi modificano la temperatura.
A seconda della velocità del processo o dell’applicazione, sono disponibili termocamere con velocità di frame rate differenti tra loro, che vanno da 27 Hz fino a 1 kHz.
Tutta questione di ottica
La termocamera funziona come una normale telecamera digitale: dispone di un’area di rilevamento ben definita, conosciuta con il termine campo visivo (FOV), che può variare da 6° (ottiche telescopiche) ai 90° (ottiche grandangolari). La maggior parte delle ottiche standard utilizza un campo visivo di 26°.
Più l’oggetto è distante, maggiore sarà l’area osservata e, con essa, anche l’area analizzata dal singolo pixel. Il vantaggio di questa condizione è che l’intensità della radiazione infrarossa è indipendente dalla distanza delle superfici di misura sufficientemente grandi. Le misure di temperatura non sono quindi normalmente influenzate dalla distanza del target di misura.
La distanza dell’oggetto
La possibilità di scegliere tra più ottiche permette di raggiungere una miglior precisione ad ogni specifica distanza, dalle più ravvicinate e standard fino a quelle più elevate. Quando si utilizzano le termocamere ad infrarossi ci sono diversi parametri che mettono in relazione tra la distanza dell’oggetto misurato e la dimensione del pixel nel piano dell’oggetto.
Durante la scelta dell’ottica più appropriata, dovrebbero essere considerati i seguenti dati (vedi immagine):
- HFOV Ingrandimento orizzontale del campo di misura a livello dell‘oggetto
- VFOV Ingrandimento verticale del campo di misura a livello dell‘oggetto
- IFOV Dimensione dei singoli pixel a livello dell‘oggetto
- DFOV Ingrandimento diagonale del campo di misura a livello dell‘oggetto
- MFOV Consigliato, il più piccolo oggetto misurabile di dimensioni 3 x 3 pixel
La risoluzione ottica della termocamera?
Il sensore CMOS delle termocamere rileva i raggi infrarossi emessi dal target e li converte in un segnale elettrico. La risoluzione della termocamera è classificata in pixel ed è un parametro strettamente collegato alla dimensione del sensore. Maggiore è la quantità di pixel che compone il campo visivo, maggiori sono i dettagli termici analizzati.
La risoluzione ottica della termocamera viene scelta tenendo in considerazione la dimensione del target di misura e la distanza tra esso e il sensore. La scelta della lente sbagliata porta a differenze di temperatura notevoli (ΔT).
La regola vuole che l’area del dettaglio termico che si vuole analizzare debba essere coperta da almeno 3 pixel della termocamera.
Il software
La termocamera è un oggetto inutile senza un buon software di analisi e sviluppo.
I migliori software in commercio permetto di definire il proprio layout, selezionare le palette colore più idonea, progettare aree di misura e allarmi in grado di adattarsi alla propria applicazione, fornire analisi grafiche dei valori termici ed essere dotati di funzioni utili come lo snapshot, per non perdere nessun evento importante, il merging, per unire i campi visivi di più termocamere e la Line Scanner per il monitoraggio dei processi in continuo.
