Termocamera

Termocamera

La termocamera (anche detta telecamera termografica) è una particolare telecamera, sensibile alla radiazione infrarossa, capace di ottenere immagini o riprese termografiche.

A partire dalla radiazione rilevata si ottengono dunque delle mappe di temperatura delle superfici esposte spesso utilizzate a fini scientifici o anche militari. Le termocamere si dividono in radiometriche e non radiometriche. Le prime consentono di misurare il valore di temperatura assoluto di ogni punto dell'immagine. L'immagine, infatti, è costruita su una matrice di un certo numero di pixel per un certo numero di righe. L'elettronica dello strumento "legge" velocemente il valore di energia immagazzinata da ogni singolo pixel e genera un'immagine, in bianco e nero o in falsi colori, dell'oggetto osservato.

Descrizione

Tra le caratteristiche che distinguono tra loro le termocamere:

Campo spettrale

• VIR: Infrarosso vicino al visibile, non termometrico utilizzato per fotografia IR e riflettografia;
• SW: Infrarosso onda corta, adatto a misure di temperature elevate (es.controllo combustione forni);
• MW: Infrarosso medio, utilizzato di norma come confronto per altre frequenze per l'identificazione oggetti o gas es. spettrografia e immagini satellitari
• LW: Infrarosso lontano, la banda più comunemente utilizzata adatta alle misure vicine alle temperature ambientali utilizzata in tutte le applicazioni terrestri
• XLW: Infrarosso verso microonde: adatta per l'osservazione di temperature inferiori a 250 K, utilizzata per osservazioni astronomiche.

Tipo di sensore

Il tipo di sensore influenza direttamente tutte le caratteristiche della termocamera. Per applicazioni comuni è attualmente utilizzato un sensore di tipo microbolometrico a matrice piana, esistono sensori a maggiori prestazioni a cella singola (scansione meccanica) o a matrice di punti. I sensori possono essere sia non raffreddati che raffreddati (in genere con celle peltier o pompa stirling). I sensori raffreddati sono utilizzati per applicazioni di ricerca e sviluppo e hanno sensibilità termica superiore rispetto ai microbolometri non raffreddati. Il materiale costituente il sensore influenza la sensibilità termica della termocamera, i sensori più comuni sono o in silicio amorfo o in ossido di vanadio, quest'ultimo ha una migliore qualità rispetto al silicio amorfo (che ha anche un tempo di vita medio più basso). I produttori di sensori microbolometrici sono statunitensi, francesi o giapponesi (con rare altre eccezioni). Per gli statunitensi è necessario, in Europa, il rilascio di una licenza di esportazione da parte del dipartimento del commercio americano perché il sensore è considerato "strategico" e i tempi di consegna della strumentazione (a meno di non scegliere uno strumento con basse frequenze di acquisizione) sono lunghi (in genere più di 3 mesi).

Risoluzione geometrica

Come per le macchine fotografiche digitali, la risoluzione geometrica della termocamera influenza la qualità dell'informazione acquisita esistono termocamere per le seguenti risoluzioni:

• 4 × 4 Pixel : adatte a sostituire un pirometro ottico
• da 120 × 140 a 160x160 pixel: termocamere adatte a misure indicative nella manutenzione predittiva
• da 240 × 240 a 324x324 pixel: termocamere per manutenzione e la maggior parte delle applicazioni
• da 500 × 500 e superiori: Termocamere alta risoluzione

Minima sensibilità

Capacità di distinguere una minima differenza di temperatura tra 2 punti adiacenti, direttamente influenzata dalla catena di misura sensore, elettronica di controllo.

Frequenza di acquisizione

In funzione dell'applicazione sono disponibili termocamere con caratteristiche differenti

• inferiore a 33 Hz: termocamere in grado di analizzare fenomeni statici non adatte a misurazioni in ambito di manutenzione meccanica o con organi rotanti in movimento.
• da 33 Hz a 60 Hz: termocamere per analisi di eventi brevi e rapidi
• da 60 Hz a 2 kHz: termocamere per analisi particolari come lockin, analisi strutture

La frequenza di acquisizione è un parametro fondamentale nell'utilizzo della termocamera, se si cerca di misurare la temperatura di un oggetto in movimento (o ugualmente l'operatore muove lo strumento durante la misurazione) e lo strumento non ha una frequenza di acquisizione sufficiente, si ha un fenomeno di "smearing" sull'immagine che impedisce di avere una misura di temperatura accurata. A parità di costo sono sicuramente più convenienti le termocamere con frequenza di acquisizione uguale o superiore ai 60 Hz, perché ricoprono una maggior parte di applicazioni.

Misura della temperatura

Con le termocamere è possibile misurare la temperatura in ogni singolo punto dell'immagine ma bisogna inserire nello strumento (o nei software di elaborazione in post processing) due parametri, emissività e temperatura ambiente (o riflessa) che permettono di ottenere la temperatura corretta.

Alcune termocamere incorporano molte funzionalità per facilitare l'uso dello strumento in ambienti industriali e civili: possibilità di memorizzare commenti di testo, commenti vocali, fotografie nello spettro del visibile.

Collegamenti esterni

• (EN) Termocamera in Azione
• Descrizione della termocamera infrarossi