Fatti interessanti sulla tecnica di misura della temperatura

La tecnologia di misurazione della temperatura comprende, dal semplice termometro per ambienti alla termocamera costruita in modo complesso, una vasta gamma di strumenti di misurazione che consentono di rilevare la temperatura di oggetti, corpi o superfici. Scoprite come funzionano i dispositivi e per quali ambiti di applicazione sono adatti.

• Tecnologia di misurazione della temperatura

• Strumenti e accessori per la misurazione della temperatura

• Il nostro consiglio pratico: misurare correttamente la temperatura delle superfici

• Criteri di acquisto per gli strumenti di misurazione della temperatura - cosa è importante?

• FAQ - domande frequenti sulla tecnologia di misurazione della temperatura

Tecnologia di misurazione della temperatura

Tecnologia di misurazione è un termine collettivo per indicare dispositivi, processi e metodi che servono a registrare grandezze fisiche. Nella tecnica di misurazione della temperatura si determina in modo specifico lo stato termico di un corpo. Da un punto di vista puramente fisico, la temperatura indica il livello di energia inerente a un corpo. Si ottiene grazie al movimento disordinato dei suoi atomi o delle sue molecole. Se tutte le particelle sono a riposo, si parla del punto zero assoluto, che viene indicato con 0 kelvin (-273,15 °C). Più profonda di questo punto, la temperatura non può scendere. Secondo le leggi della meccanica quantistica, anche se non può esserci uno stato di completa assenza di movimento, il punto zero indica l'origine della scala di temperatura assoluta o termodinamica.

Gli inizi della tecnologia di misurazione della temperatura risalgono fondamentalmente all'antichità. Già nell'antica Grecia si era reso conto che l'aria si espande all'aumentare della temperatura e si riassorbe quando si raffredda. Sulla base di queste conoscenze, l'inventore greco Filone di Bisanzio sviluppò un semplice dispositivo per indicare le variazioni di temperatura nel 200 a.C.: il cosiddetto termoscopio. È considerato il precursore del termometro ed è stato costruito principalmente come un barometro. Questo era anche lo svantaggio dell'apparato, perché si basava esclusivamente sull'espansione dell'aria. Inoltre, non è stato possibile determinare valori di misura concreti. Con i termoscopi gli attuali strumenti di misurazione della temperatura hanno poco in comune. Consentono misurazioni molto precise e sono a volte costruiti in modo estremamente complesso.

Strumenti e accessori per la misurazione della temperatura

Gli strumenti di misurazione della temperatura consentono di rilevare in modo rapido e comodo la temperatura di superfici, solidi, liquidi e altri mezzi. Gli strumenti di misura elettronici sono generalmente dotati di sensori di temperatura e display di facile lettura. Occasionalmente dispongono di funzioni di memoria che si rivelano utili quando si devono posizionare serie di misurazioni o rilevare in modo permanente le temperature. Gli strumenti di misurazione della temperatura sono disponibili in diverse varianti, sono utilizzati sia nelle case private che nell'industria e sono costruiti in modo diverso a seconda del campo di applicazione.

Ad esempio, i termometri con sonda per alimenti servono specificamente per misurare la temperatura interna degli alimenti. A tale scopo sono dotati di un sensore a penetrazione inserito nell'oggetto da misurare. Può trattarsi, ad esempio, di liquidi, olii, aria e gas, ma anche di masse semiliquide e resistenti come carne, prodotti lattieri o pasta.

Per la misurazione della temperatura senza contatto, i termometri a infrarossi e i pirometri sono la soluzione ideale. Misurano le radiazioni termiche o a infrarossi che ogni corpo emette, la cui temperatura è superiore al punto zero assoluto. I raggi infrarossi sono raggi elettromagnetici che vengono rilevati da un sensore integrato nel termometro, convertiti in un segnale elettrico e infine elaborati. I termometri a infrarossi e i pirometri consentono una misurazione affidabile della temperatura di superfici e possono essere utilizzati anche da una certa distanza dall'oggetto di misurazione. Nelle officine o nell'ambito di lavori di costruzione, gli strumenti di misura offrono un buon servizio.

La radiazione a infrarossi viene rilevata anche dalle termocamere, disponibili come dispositivi singoli o integrate nei termometri a infrarossi. Come suggerisce il nome, le termocamere visualizzano la distribuzione della temperatura di una superficie. La procedura di visione viene definita termografia in modo professionale. Le temperature più basse sono indicate in blu e viola, le alte temperature in rosso e bianco. Le termocamere offrono il vantaggio di poter esaminare anche gli oggetti più lontani e sono adatte, ad esempio, per localizzare ponti termici negli edifici o per identificare le vulnerabilità negli impianti di riscaldamento.

Un'alternativa ai misuratori di temperatura complessi sono strisce di misurazione della temperatura. Si tratta in genere di pellicole adesive, che vengono applicate in modo permanente in un punto e sono quindi ideali per il monitoraggio permanente della temperatura. Le strisce di misurazione della temperatura sono dotate di sostanze sensibili al calore (indicatori) che cambiano colore non appena viene raggiunta una determinata temperatura. Spesso le strisce di misurazione della temperatura sono dotate anche di una scala dei numeri e forniscono quindi valori di misura concreti.

In molti casi i sensori di temperatura costituiscono la base per un rilevamento preciso della temperatura. Si tratta di componenti elettronici che spesso fanno parte di strumenti di misurazione della temperatura. A seconda del campo di applicazione si distinguono, ad esempio, sensori d'aria, sensori di superficie e sensori a immersione. I sensori di temperatura sono sensori che possono essere costruiti in modi diversi. I cosiddetti termistori a caldo, noti anche come termistori NTC (NTC acronimo di Negative Temperature Coefficient = Coefficiente di temperatura negativa), riducono la resistenza all'aumento della temperatura. In caso di conduttori a freddo o termistori PTC (PTC acronimo di Positive Temperature Coefficient = coefficiente di temperatura positivo), invece, la resistenza aumenta con la temperatura. Una caratteristica comune a tutti i sensori di temperatura è che convertono la temperatura rilevata in un segnale elettrico e quindi la rendono misurabile. Con l'aiuto di accessori per sensori di temperatura come adattatori, cavi e kit di connettori, è possibile sostituire le sonde o allinearli al misuratore secondo le proprie esigenze.

Il nostro consiglio pratico: misurare correttamente la temperatura delle superfici

Se un dispositivo di misurazione della temperatura è dotato di un sensore, è importante posizionare il più possibile in verticale sulla superficie di misurazione. L'area da misurare deve essere anche piana. Se il sensore è inclinato o la superficie è irregolare, ciò può distorcere i risultati della misurazione. Per una misurazione della temperatura senza contatto, è importante che la superficie sia priva di interferenze come polvere, sporco, umidità e simili, poiché viene sempre misurato lo strato superiore.

Criteri di acquisto per gli strumenti di misurazione della temperatura - cosa è importante?

Un criterio essenziale per l'acquisto di strumenti di misurazione della temperatura è l'uso previsto. Se si desidera rilevare la temperatura di punti difficili da raggiungere o oggetti in movimento, l'impugnatura è consigliata per termometri a infrarossi o pirometri che consentono una misurazione della temperatura senza contatto. Per la misurazione della temperatura interna di liquidi e alimenti, si consiglia invece una misurazione della temperatura di contatto. Il motivo è che i termometri che misurano senza contatto rilevano sempre solo la temperatura superficiale. Inoltre, una misurazione della temperatura di contatto su superfici lisce e termoconduttive offre una maggiore precisione rispetto a una misurazione senza contatto. Gli strumenti di misura con un set di diversi sensori di temperatura che possono essere sostituiti sono adatti a più campi di applicazione e possono quindi essere utilizzati in modo flessibile.

Inoltre, l'intervallo di misura (temperatura minima e massima) e la precisione di misurazione sono fattori importanti per la scelta di uno strumento di misura adatto. Entrambi dovrebbero essere scelti in modo sensato. In questo modo non è necessario un intervallo di misura compreso tra -50 e +5000 °C per misurazioni domestiche, mentre la tecnica di misurazione della temperatura, che non fornisce valori di misura precisi, non è una buona base per analisi professionali. La velocità di misurazione indica con quale frequenza un sensore di temperatura misura e può svolgere un ruolo importante nella precisione di una misurazione. Inoltre, è necessario prestare attenzione al tipo di calibrazione (DAkkS, ISO) e al tipo di protezione IP, in particolare se si prevede che il termometro o strumento di misura entri in contatto con polvere o acqua.

La dotazione e le funzioni di uno strumento di misura devono essere conformi alle esigenze di misurazione e all'ambito di applicazione. Gli strumenti di misura con registratori di dati integrati per la memorizzazione dei valori di misura sono estremamente utili per effettuare osservazioni e analisi della temperatura. Tramite un'interfaccia (scheda SD, microUSB, WLAN, ecc.) i dati possono essere trasferiti al PC e infine analizzati. Una buona risoluzione del display e l'illuminazione a LED offrono un comfort di utilizzo che non dovrebbe essere ignorato durante le misurazioni di temperatura regolari.

FAQ - domande frequenti sulla tecnologia di misurazione della temperatura

Cosa si intende con il termine calibrazione?

Con il tempo la precisione di misurazione dei termometri può essere minore. Ciò è dovuto da un lato a influenze esterne (corrosione, danni meccanici, temperature troppo elevate), dall'altro a fenomeni di invecchiamento e usura della tecnologia di misurazione stessa (usura del materiale). Utilizzando una calibrazione è possibile determinare se esiste una deviazione tra il valore misurato e quello corretto e quale è questo valore. Nel settore professionale è importante una calibrazione regolare dello strumento di misurazione per ottenere valori affidabili.

Cosa sono le termocoppie?

Le termocoppie sono sensori. Sono composti da due fili di diversi materiali, collegati tra loro su un lato e accoppiati su un altro lato a uno strumento di misura. Se il punto di collegamento ha una temperatura diversa da quella del lato opposto, si crea una tensione che può essere rilevata utilizzando il misuratore e convertita in un valore di temperatura. Le termocoppie misurano sempre la differenza di temperatura.