Termocamere: Misurare facilmente le temperature superficiali con la radiazione infrarossa

Le termocamere sono dispositivi di misurazione delle immagini simili a una convenzionale camera digitale per la misurazione della temperatura senza contatto. Una termocamera a infrarossi rende visibile la radiazione termica e quindi visualizza la temperatura superficiale degli oggetti in un'immagine. Il termine tecnico per questo metodo di misura è termografia.

La radiazione termica è una radiazione a infrarossi che non è visibile a occhio nudo.  I raggi infrarossi vengono prodotti da qualsiasi oggetto che è più caldo del punto zero assoluto con -273,15 °C o 0 kelvin. La quantità di radiazione termica emessa dipende dalla temperatura dell'oggetto e dalla natura della sua superficie. La luce del sole, ad esempio, emette grandi quantità di radiazioni infrarossa che possiamo sentire come calore sulla pelle. Anche gli oggetti freddi come l'acqua congelata emettono onde a infrarossi.

Una termocamera visualizza le temperature superficiali registrate dell'ambiente in un'immagine bidimensionale.

• Dispositivi di immagine termica per la risoluzione dei problemi e per le ispezioni

• Dove vengono utilizzate le termocamere?

• Come funziona una termocamera?

• Queste caratteristiche sono importanti per le termocamere

• Telecamere IR con rilevatore a infrarossi

   

Dispositivi di immagine termica per la risoluzione dei problemi e per le ispezioni

L'immagine risultante sul display di una termocamera consente di leggere le diverse temperature superficiali, rilevare immediatamente le zone calde e fredde e ottenere un'impressione precisa della distribuzione della temperatura. Oltre al controllo visivo dell'immagine a infrarossi sul display, è possibile analizzare l'immagine della telecamera tramite appositi programmi di valutazione e salvarlo a scopo di documentazione.

Le moderne termocamere si distinguono per la facilità di utilizzo, i tempi di risposta brevi e un buon rapporto qualità-prezzo. Forniscono immagini chiare ad alta risoluzione. L'acronimo FLIR è sinonimo di Forward Looking Infrared e identifica l'immagine a infrarossi che guarda in avanti. FLIR è spesso utilizzato per indicare le termocamere o è sinonimo di termografia.

Tra i più noti fornitori di telecamere termiche si ricordano Beha Amprobe, Dostmann Electronic, FLIR Systems, Fluke, LA CO Industries, Laserliner, PCE Instruments, RS PRO, Seek Thermal, Testboy e Testo.

 

Dove vengono utilizzate le termocamere?

La tecnologia delle immagini termiche si è sviluppata in un importante processo diagnostico nel settore edile e nella manutenzione meccanica ed elettrica. Per le termocamere si applicano molteplici campi di applicazione nella diagnostica edilizia, nell'elettronica, nell'elettrotecnica, e nella sicurezza.

Diagnostica edilizia

Nella diagnostica di edifici e strutture, la termografia può essere utilizzata per testare l'efficienza energetica e la compatibilità con il clima. Le immagini termiche visualizzano le perdite di energia su muri, pareti, porte, finestre e balconi. Aiutano a individuare difetti di costruzione come distacchi di intonaco o formazione di condensa.

La misurazione termica tramite telecamera a infrarossi aiutano a rilevare la mancanza o la presenza di isolamento termico, la localizzazione di ponti termici e perdite. La rilevazione dell'umidità nell'isolamento o nelle pareti può fornire informazioni sulle cause della formazione di muffa. Ulteriori applicazioni nel settore delle costruzioni sono il controllo delle funzioni di riscaldamento a pavimento, radiatori e impianti fotovoltaici, la pianificazione di isolamenti di edifici e la valutazione delle condizioni di costruzione e dei valori.

 

Monitoraggio dell'impianto

La termografia è utile per la valutazione dello stato di macchine e impianti tecnici. In base alle temperature superficiali è possibile rilevare tempestivamente usura, anomalie e difetti. L'immagine termica mostra, ad esempio, il riscaldamento delle parti dovuto all'attrito, le crepe e le perdite in cui i liquidi di esercizio fuoriescono. Vengono rilevati anche motori surriscaldati, cuscinetti usurati o alberi sovraccarichi. Ciò consente di valutare lo stato di usura e manutenzione e la sicurezza di funzionamento degli impianti. L'analisi termica degli impianti industriali rende i lavori di manutenzione dei sistemi programmabili prima che si verifichi un guasto. Poiché le termocamere FLIR funzionano senza contatto, è possibile l'uso anche durante il funzionamento.

Termografia elettrica

Durante l'analisi termografica vengono rilevati errori nell'impianto elettrico. Il processo sfrutta la proprietà che i componenti elettrici si riscaldano in modo diverso a seconda del loro carico. Come strumento per la verifica degli impianti elettrici, le telecamere FLIR mostrano lo sviluppo di calore associato a perdite ohmiche. Basta un leggero riscaldamento.

In base alle anomalie termiche, durante la misurazione della temperatura nei distributori, negli armadi elettrici, nelle scatole di sicurezza, negli impianti di illuminazione e nei cablaggi è possibile rilevare componenti difettosi, distribuzione del carico non uniforme e collegamenti difettosi, che comportano il rischio di surriscaldamento. Tali punti deboli elettrici sui componenti sono altrimenti difficili da individuare. Con una termocamera potrete eseguire il test in caso di possibili danni con pochi semplici interventi. La misurazione IR è possibile anche su distanze maggiori, ad esempio per linee ad alta tensione o impianti elettrici in aree protette.

I termogrammi aiutano a rilevare il consumo di energia strisciante e i grandi consumatori di energia. A differenza dei dispositivi separati dalla rete elettrica, i dispositivi in standby di solito si riscaldano.

Test dei materiali

Con il supporto di termocamere è possibile effettuare, nell'ambito di applicazioni industriali, un test non distruttivo dei materiali e dei componenti. A tale scopo, il pezzo viene riscaldato o deformato in modo mirato, in modo che i difetti nascosti possano essere misurabili grazie al loro diverso comportamento termico.

Impianti sanitari, riscaldamento e climatizzazione

Le registrazioni di termocamere FLIR aiutano nella pianificazione della distribuzione del calore e della climatizzazione e nella progettazione di impianti di ventilazione. Nell'ambito del riconoscimento e dell'eliminazione delle perdite su tubi, conduttori e valvole, le immagini termiche consentono risparmio di tempo e denaro svolge un ruolo sempre più importante. Altre applicazioni sono la verifica dell'isolamento del cavo e la diagnosi di possibili danni alle linee di alimentazione e riscaldamento remoto.

Applicazioni di sicurezza

Nelle aree di sicurezza, nel controllo degli accessi e nella prevenzione degli incidenti, la termografia rileva persone non autorizzate. Nel settore agricolo, i campi gestiti possono essere controllati con macchine per la scoperta di animali nascosti.

I vigili del fuoco e i responsabili della sicurezza nelle aziende utilizzano termocamere per il rilevamento degli incendi, quando effettuano operazioni antincendio e per la ricerca di persone. In produzione e in magazzino, il riconoscimento impedisce che si siano scoperti altri campi di calore che potrebbero causare incendi.

 

Come funziona una termocamera?

Le termocamere sono composte principalmente da quattro componenti: Lente, rilevatore, elettronica e schermo.

Ed è così che funziona: la radiazione di calore passa attraverso la lente del sistema al rivelatore a infrarossi come sensore. Questo converte i raggi infrarossi in segnali elettrici a seconda della loro intensità. L'elettronica calcola le informazioni sulla temperatura dalle informazioni elettriche e le rende visibili sul display come immagine termica.

La radiazione a infrarossi è più a onde lunghe rispetto alla luce normale visibile. Le onde più lunghe si diffondono in modo diverso dalla luce e possono penetrare, ad esempio il fumo. Questa caratteristica, ad esempio, viene usata dei vigili del fuoco per guardare attraverso il fumo utilizzando le termocamere.

Le termocamere FLIR possono monitorare la distribuzione della temperatura di un'intera superficie. A differenza di un termometro a infrarossi a funzionamento puntuale, l'immagine di una termocamera mostra molte più informazioni termiche. La misurazione di un'area più ampia riduce il rischio di dimenticare singoli punti critici e hotspot.

La nostra pratica

Un punto importante per l'utilizzo di termocamere sono le caratteristiche della superficie. Le superfici molto lisce come vetro o metalli lucidati riflettono la radiazione termica. Questo aspetto deve essere preso in considerazione durante la valutazione delle immagini termiche.

 

Queste caratteristiche sono importanti per le termocamere

L'acquisto di una termocamera è un investimento a lungo termine. Per questo motivo, il dispositivo deve adattarsi in modo ottimale alle vostre esigenze individuali. Le seguenti caratteristiche vi aiuteranno nella scelta del prodotto.

• Sensibilità termica

   

  La sensibilità termica o anche la risoluzione della temperatura sono indicate in °C o mK (millikelvin) e indicano quanto la telecamera possa separare due valori di temperatura vicini l'uno all'altro. Migliore è la sensibilità termica, minore può essere la differenza di temperatura che la telecamera registra.

   

• Intervallo di misurazione della temperatura e precisione

   

  L'intervallo di misura della temperatura è l'area di lavoro di una termocamera e può variare tra -40°C e +2.000°C. La precisione indica la deviazione massima della temperatura misurata dal valore effettivo della temperatura e quindi la tolleranza agli errori.

   

• Matrice bolometrica

   

  La matrice bolometrica rappresenta il numero di punti di misurazione e quindi la risoluzione termica della telecamera. Insieme alla sensibilità termica forma le due caratteristiche principali di una termocamera. La matrice bolometrica si estende solitamente da 60 x 60 pixel per dispositivi a basso costo per principianti fino a 648 x 480 pixel per i modelli più professionali e per le attività più impegnative. Regola generale: Con una matrice bolometri ca più grande, misurate in modo più preciso.

   

• Risoluzione del display

   

  La dimensione del display e la risoluzione dipendono dalla comodità di poter valutare le registrazioni. La risoluzione del display indica la risoluzione dello schermo del dispositivo e il grado di dettaglio delle vostre registrazioni a infrarossi. La risoluzione del display LCD è tecnicamente indipendente dalla matrice bolometrica e generalmente più alta.

  Un'elevata risoluzione è importante anche per la fotocamera digitale tradizionale integrata in molte termocamere. Con l'aiuto di Picture-in-Picture o di Overlay View (Thermal Fusion), le immagini visive sul display vengono combinate con immagini a infrarossi, che possono semplificare l'assegnazione, l'interpretazione e l'analisi delle immagini.

   

• Frequenza immagine

   

  Se si desidera registrare oggetti in movimento o scattare in serie, la frequenza dell'immagine è un fattore importante. Più alta è la frequenza dell'immagine, più veloce è il funzionamento della telecamera e più fotogrammi al secondo può scattare.

   

• Calibrazione

   

  Per misurazioni precise della temperatura, le telecamere con procedura di imaging termico sono calibrate in fabbrica.

   

• Interfacce e collegamenti

   

  Le telecamere dotate di USB possono essere facilmente collegate a un PC o a un notebook. La telecamera viene visualizzata come un disco rimovibile esterno per una comoda copia dei file immagine o per trasferire l'immagine dal vivo al computer. È possibile visualizzare e analizzare tramite un software di termografia e registrare video termici. Le comuni varianti di collegamento per le telecamere FLIR sono USB-C, micro-USB e mini-USB.

  I modelli con WLAN o Bluetooth sono wireless e trasmettono le registrazioni o l'immagine dal vivo senza cavi di collegamento a un PC, un notebook, uno smartphone o un tablet.

  Le telecamere IR dotate di Apple Lightning sono ottimizzate per il collegamento ai dispositivi mobili del produttore Apple. Tramite il connettore Lightning vengono accoppiati con iPhone o iPad.

  HDMI e DisplayPort consentono di riprodurre l'immagine termica su monitor, televisori e videoproiettori.

  Se la telecamera a infrarossi è dotata di uno slot SD o di una porta MicroSD, è possibile salvare le registrazioni su una scheda SD.

   

• Combinazioni di colori

   

  Le dimensioni della tavolozza dei colori determinano il grado di sfaccettatura dei colori delle vostre riprese a infrarossi. Molte termocamere vi offrono la possibilità di cambiare la modalità colore tramite un menu. Con le modalità a colori è possibile impostare il modo in cui la telecamera rappresenta le diverse temperature. Le impostazioni del colore sono specifiche del produttore e quindi dipendono dal modello. Tra le gamme di colori disponibili nella maggior parte dei produttori è inclusa la modalità in scala di grigi, in cui il calore in aumento viene rappresentato dalle gradazioni di luminosità del bianco.

  Con la tavolozza dei colori piena o l'impostazione del colore Rainbow, potete vedere un'immagine termica colorata, in cui diverse temperature sono in contrasto e quindi ben visibili in diversi colori.

  La gamma di colori per la ricerca del calore fornisce una rappresentazione monocromatica, in cui le zone più calde sono bianche e le zone più calde sono colorate per una migliore identificazione. La gamma di colori per la marcatura del calore è una variante della gamma di colori di rilevamento del calore, in cui zone di temperatura specifiche vengono colorate dalla telecamera IR, che sono di particolare importanza per l'utente.

   

Telecamere IR con rilevatore a infrarossi

Chi desidera eseguire misurazioni a infrarossi particolarmente precise e ha le massime esigenze, dovrebbe pensare all'acquisto di una termocamera con rilevatore a infrarossi raffreddato. Questi modelli offrono un'eccellente qualità dell'immagine rispetto alle altre senza raffreddamento. Tuttavia, in genere sono molto più costosi e non molto maneggevoli.