Sebbene vi siano numerosi tipi di trasferimento di calore, la radiazione è quello più importante in relazione alla termografia. La radiazione è la modalità attraverso la quale l'energia viene trasferita dalla superficie del target a una telecamera a infrarossi (nota anche come termocamera). Il contenuto visibile in un'immagine termica è quasi interamente basato sulla quantità di radiazioni emessa o riflessa dalla superficie. Indipendentemente dall'applicazione, tra cui edifici e settori aerospaziale, medico e industriale, l'emissività e la riflettività sono problemi comuni nella termografia a infrarossi.
Queste immagini termiche provengono da due diverse angolazioni di una scultura in acciaio inossidabile situata in una strada cittadina. Guardandole a occhio nudo, potremmo pensare che l'oggetto abbia pressoché la stessa temperatura di quella dell'aria circostante. Le immagini termiche, tuttavia, indicano una situazione diversa.
Le superfici riflettenti sono emettitori inefficienti
La presenza di riflessi è evidente ma, cambiando posizione, i riflessi degli oggetti variano. E, come mostrato nelle immagini precedenti, la temperatura apparente visibile sulla scultura cambia. In queste immagini, potrebbe sembrare che le aree fredde riflettano il cielo limpido e le aree più calde riflettano gli edifici circostanti o anche noi stessi. Tali riflessi sono in realtà "menzogne termiche", poiché in verità le superfici riflettenti sono emettitori inefficienti.
Rilevamento della temperatura corretta
Nella maggior parte dei casi è molto facile distinguere le radiazioni riflesse dalle radiazioni emesse perché, come uno specchio, le radiazioni riflesse si spostano via via che ci muoviamo rispetto alla superficie.
Nella misurazione delle temperature radiometriche, si quantifica solo la radiazione che produce l'immagine termica. Quindi come si arriva dalla quantificazione della radiazione alla misurazione della temperatura effettiva dell'oggetto che stiamo ispezionando?
Le termocamere sono calibrate per correlare una temperatura a un determinato livello di intensità di radiazione. Se la superficie fosse un emettitore efficiente, potremmo rilevare facilmente la temperatura in base alla quantità di radiazioni emessa. Un calore maggiore equivale a una maggiore radiazione. Sfortunatamente, nessuna superficie offre emissioni perfette.
Emissività e riflettività della superficie
Le superfici opache (non trasparenti) producono una combinazione di radiazione emessa e riflessa. Poiché la radiazione riflessa non è correlata alla temperatura superficiale, occorre impostare la termocamera in modo che ignori quella parte di ciò che rileva. A tal fine, bisogna correggere l'emissività (E). Il riflesso (R) equivale a 1 meno E. Anche la temperatura riflessa deve essere corretta. Con queste due correzioni, il processore della termocamera è in grado di fornire una temperatura radiometrica precisa.
Ci sono due situazioni in cui questa correzione non è precisa come vorremmo, ad esempio quando:
- La superficie misurata ha un'emissività inferiore a 0,6
- La temperatura riflessa è estremamente diversa dalla temperatura superficiale
Questa limitazione si applica a tutti i sistemi di termografia. Ciò significa che non è possibile misurare con precisione la temperatura della maggior parte dei metalli nudi. Ma esiste una soluzione.
Maggiore precisione della termografia sulle superfici riflettenti
Quando è necessario un elevato livello di precisione nella misurazione della temperatura su superfici a bassa emissività (altamente riflettenti), è possibile applicare saldamente un piccolo pezzo di nastro isolante sulla superficie (seguendo le procedure di sicurezza appropriate), quindi impostare l'emissività della termocamera su 0,95 e la correzione dello sfondo alla temperatura di ciò che verrebbe riflesso se il nastro fosse uno specchio. Seguendo questa procedura, è possibile ottenere una precisione di +/-2 °C o del 2% della misurazione.
Per acquisire maggiore sicurezza, fai dei semplici esperimenti in ufficio o in cucina finché non sarai certo di apportare le correzioni necessarie. Facci sapere come procede o inviaci le tue domande nella sezione dei commenti.
L'applicazione di un pezzo di nastro isolante sul vetro freddo di una finestra (a sinistra) o su una lamiera in acciaio calda (a destra) con ossidazione variabile consente al termografo di eseguire misurazioni radiometriche della temperatura sempre precise. Entrambi i materiali sono piuttosto riflettenti. In entrambi i casi, l'emissività viene impostata per il valore del nastro (0,95) con un valore di correzione dello sfondo riflesso appropriato.