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Strumentazione elettronica di misura
di parametri fisici e chimici
Manuale per la tecnologia
di misura a infrarossi
°C
1ª edizione
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Durante la compilazione di queste informazioni, la nostra società ha messo in campo tutta la cura e la conoscenza specialistica necessaria ai fini della loro compilazione, preparazione e pubblicazione. Tuttavia, non si
fornisce alcuna garanzia in merito alla loro applicazione e al loro utilizzo, anche in relazione al progresso
scientifico o tecnologico o agli aggiornamenti delle norme giuridiche applicabili. È fatto divieto di riprodurre
le informazioni contenute nella presente pubblicazione senza il previo consenso dell’autore, o di utilizzarle
per scopi diversi da quelli descritti.
Prefazione
Il presente “Manuale per la tecnologia di misura a infrarossi” è il risultato della
raccolta di una serie di domande poste giornalmente dai nostri clienti sul tema
della tecnologia di misura della temperatura senza contatto.
La misura senza contatto delle temperature superficiali è tecnicamente possibile
dal 1960 circa, ma il costo elevato dei sensori e dei dispositivi di valutazione
richiesti ne ha sempre ostacolato l’utilizzo su vasta scala nel commercio e nell’industria. Grazie alle nuove tecnologie di produzione e al calo dei prezzi dei componenti, questa tecnologia è riuscita ad affermarsi negli anni Novanta. Ciò è
ampiamente dimostrato, per esempio, dagli interruttori a infrarossi il cui impiego
è cresciuto in modo esponenziale nel settore delle installazioni elettriche. Così,
oggi, per la misura senza contatto sono disponibili dispositivi di misura della temperatura piccoli, portatili e dal prezzo ragionevole, a un costo non superiore a
quello dell’elemento sensore in un dispositivo paragonabile degli anni Settanta.
I dispositivi di misura della temperatura senza contatto trovano impiego in tutti i
casi in cui gli altri metodi di misura (ad es. i termometri a contatto) non possono
essere utilizzati o possono essere usati in modo solo condizionato. È questo il
caso delle parti in tensione, delle parti rotanti di macchinari o degli alimenti confezionati, che potrebbero danneggiarsi con l’inserimento di una sonda.
Tuttavia, poiché con la tecnologia di misura a infrarossi si registrano e misurano
le radiazioni termiche emesse dalla superficie dell’oggetto di misura, occorre
osservare alcune regole elementari di base rispetto alla misura a contatto, onde
evitare errori di misura. Questi “trucchi e consigli” sono stati integrati con esempi
tratti dalle prassi giornaliere di misura, in modo da fornire all’utente un’assistenza
pratica e preziosa.
Testo AG
79849 Lenzkirch
Germania
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Indice
Prefazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Indice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1. Cos’è una radiazione termica? – Principi . . . . . . . . . . . . . . . .6
1.1 Vantaggi della tecnologia di misura a infrarossi . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
1.2 Storia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
1.3 Spettro elettromagnetico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Finestre atmosferiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
1.4 Emissione, riflessione, trasmissione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
1.5 L’oggetto di misura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Corpo nero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Corpo reale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Corpo grigio, corpo colorato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
2. Struttura di un dispositivo di misura a infrarossi . . . . . . . . .17
2.1 Schema logico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
2.2 Il sensore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
2.3 Layout di misura/Sistema di misura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
2.4 Quali parametri sono compresi nel risultato di misura? . . . . . . . . . . . .19
Oggetto di misura, dispositivo di misura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
3. Emissività . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
3.1 Emissività tipiche: alimenti, industria, metalli lucidi, ossidi metallici, . . . .
non metalli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Effetto dei colori sul risultato di misura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
3.2 Esempi dell’effetto sul risultato di misura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
3.3 Tabelle dell’emissività di materiali importanti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
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Indice
4. Applicazioni e consigli pratici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
4.1 Fonti di errore/cause/compensazione degli strumenti di misura a
infrarossi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
4.2 Assolvimento dei vari compiti di misura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Esempi di misura senza contatto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Esempi applicativi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
4.3 Altri consigli pratici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
Strumenti di misura a infrarossi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
Prova e taratura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
Emissività . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
4.4 Sommario: misura senza contatto o misura a contatto? –
Le raccomandazioni di Testo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Misura della temperatura a infrarossi senza contatto . . . . . . . . . . . . .41
Misura della temperatura a contatto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
Appendice: Tabelle dell’emissività . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
Indirizzi Testo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
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1. Cos’è una radiazione termica? – Principi
È fatto risaputo che nella vita quotidiana tutti i corpi emettono onde elettromagnetiche, o radiazioni, a seconda della loro temperatura. Durante la dispersione delle
radiazioni avviene il trasporto dell’energia: ciò significa che è possibile utilizzare
le radiazioni per misurare senza contatto la temperatura del corpo.
L’energia irradiata e le sue lunghezze d’onda tipiche dipendono principalmente
dalla temperatura del corpo radiante.
In condizioni ideali, un oggetto assorbe tutta l’energia (assorbimento) e la converte nella sua radiazione termica (emissione). In questo caso si parla di “corpo
nero”. In natura questo comportamento non si riscontra praticamente mai; piuttosto, si verifica una riflessione e trasmissione aggiuntiva della radiazione su o
attraverso un corpo. Tuttavia, nella pratica, al fine di ottenere risultati di misura
affidabili con i sistemi di misura a infrarossi, è necessario identificare con esattezza questo comportamento di emissione, riflessione e trasmissione (cfr. anche
1.4) o eliminarne l’influenza usando misure appropriate.
Ciò è reso possibile dalle misure di riferimento con termometri a contatto o attraverso una modifica voluta della superficie di misura, in modo che quest’ultima
possa essere facilmente trattata per la tecnologia di misura a infrarossi, per
esempio applicando un rivestimento colorato tramite pittura, usando un agente
legante e colla, coperture in plastica o adesivi di carta.
Il successo delle misure viene deciso in ultima istanza dall’oggetto di misura e
dall’ambiente di misura. Un’assistenza nella valutazione è fornita dalla classificazione dei casi applicativi in base all’aspetto degli oggetti di misura e delle loro
superfici.
Di questo si tratterà più diffusamente al Punto 4 “Applicazioni e consigli pratici”.
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Esempio di radiazione termica:
Sole
Radiazione termica
Fiammifero
F
Radiazione luminosa
Specchio parabolico
Se, per esempio, si punta uno specchio parabolico con un fiammifero direttamente verso il sole, il fiammifero si accenderà dopo poco tempo. Questo fenomeno è
dovuto al fatto che la radiazione termica del sole viene concentrata dallo specchio parabolico su un punto F (Fuoco = punto focale).
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1.1 Vantaggi della tecnologia di misura a infrarossi
Negli ultimi anni si è registrato un considerevole incremento delle applicazioni
basate sui sistemi di misura a infrarossi. Senza dubbio, i fattori seguenti svolgono
un ruolo importante in questo sviluppo.
• La tecnologia di misura a infrarossi permette la facile registrazione della temperatura anche in presenza di processi veloci e dinamici. Ciò è favorito dal
breve tempo di reazione dei sensori e dei sistemi.
• I sistemi forniscono una tecnologia moderna e perfezionata con un’ingegneria
affidabile del sensore e una moderna elettronica dei microprocessori.
• Data la mancanza di retroattività, ossia l’assenza di influenza sull’oggetto di
misura, è possibile eseguire misure online su superfici sensibili e prodotti sterili, nonché misure su punti pericolosi o punti difficili da raggiungere.
Un altro aspetto non trascurabile di questo sviluppo, in aggiunta ai vantaggi tecnici, è dato dai prezzi vantaggiosi per il cliente di questi sistemi, dovuti ai costi ottimizzati della produzione che è stata specificamente progettata per una vasta
quantità di pezzi.
Gli strumenti di misura della temperatura a infrarossi sono adatti in
particolare:
冑
...per i materiali a bassa conduzione termica, quali la
ceramica, la gomma, la plastica ecc. Un sensore
per la misura a contatto può visualizzare la temperatura corretta soltanto se riesce ad assorbire la
temperatura del corpo misurato. Nel caso dei
materiali a bassa conduzione termica ciò non è
solitamente possibile e i tempi di impostazione
sono molto lunghi.
冑
...per determinare la temperatura superficiale di
ingranaggi, alloggiamenti e cuscinetti in motori
grandi e piccoli.
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...per parti mobili, ad es. nastri di carta, pneumatici e
nastri di lamiera in movimento, ecc.
冑
冑 ...per parti che non si possono toccare, ad es. superfici con vernice fresca,
parti sterili o mezzi aggressivi.
冑 ...per misure su aree grandi e piccole, selezionando lenti diverse.
冑 ...per parti in tensione, ad es. componenti elettronici, sbarre collettrici, trasformatori ecc.
冑 ...per parti piccole e con massa ridotta, ad es. i componenti e tutti gli oggetti di
misura per i quali una sonda a contatto rimuoverebbe troppo calore, rilevando così valori scorretti.
1.2 Storia
1800
Herschel scopre lo spettro dei raggi infrarossi attraverso prove con un
termometro a liquido con sfera di assorbimento dei raggi infrarossi
1900
Leggi di Planck sulla radiazione
1938
Libro "Pirometria ottica" (applicazione della tecnica di misura)
La misura delle temperature molto elevate è stata l’applicazione fondamentale
dei termometri a radiazione fino al 1960. Da allora sono stati però sviluppati vari
tipi di ricevitori di radiazioni sensibili anche a lunghezze d’onda superiori a 5µm,
che consentono quindi una misura precisa e affidabile della temperatura molto al
di sotto del punto di congelamento dell’acqua.
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1.3 Spettro elettromagnetico
Frequenza
3x1024 Hz
10-16 m
ca. 1017 Hz
3x1023
10-15 m
Hz
10-13 m
3x1020
Hz
10-12 m
3x1015 Hz
3x1014 Hz
3x1013 Hz
3x1012 Hz
3x1011 Hz
3x1010 Hz
3x109 Hz
3x108 Hz
3x107 Hz
10-8 m
110-7m0-1010-6 m
10-5 m
10-4 m
1 mm
1 cm
1 dm
1m
3x104 Hz
10 km
3x103 Hz
100 km
300 Hz
1000 km
107 m
Lunghezza
d’onda
visibile
6,1x1014 Hz
5,2x1014 Hz
C
490 nm
E
575 nm
4,6x1014 Hz
650 nm
4x1014 Hz
750 nm
UKW
KW
MW
1 km
U
luce
10 m
3x105 Hz
430 nm
7x1014 Hz
10-7 m
100 m
Frequenza
10
10-9 m
3x106 Hz
30 Hz
L
10-10 m
LW
Corr.
ca.1011 Hz
infrarossi
3x1016 Hz
ca. 3 nm
380 nm
7,9x1014 Hz
UV
3x1017 Hz
10-11 m
INFRAROSSI
3x1018 Hz
Microonde e
radar
3x1019 Hz
3ª finestra atmosferica (8-14 µm),
in cui le misure
sono eseguite
con strumenti di
misura Testo
10-14 m
3x1021
Audiofrequenza
corr. alternata
Hz
3x1022 Hz
Lunghezza
d’onda
ultra-violetti
Lunghezza
d’onda
raggi X - /raggi Gamma
Frequenza
ca. 3 mm
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Spiegazione:
La luce è un’onda elettromagnetica che si disperde in una linea retta e alla velocità della luce. In base alla frequenza o equivalente lunghezza d’onda, essa
segue sempre la stessa legge fondamentale di natura, ma viene percepita in
modo completamente diverso dalle persone. Le percezioni sono di luce o calore,
mentre altre aree, come ad esempio i raggi X, non sono affatto percepite o lo
sono soltanto a causa del loro effetto (la luce UV provoca ustioni). Lo spettro
delle radiazioni elettromagnetiche si estende approssimativamente su 23 potenze
decimali.
In generale, la luce è solo la parte visibile della radiazione elettromagnetica, che
viene chiamata VIS (visibile), e copre le gamme di lunghezze d’onda da 380 nm
(violetto) a 750 nm (rosso). I limiti di quest’area sono definiti dalla sensibilità dell’occhio umano.
Alla lunghezza d’onda più corta segue la luce ultravioletta (UV), che alle lunghezze d’onda sotto i 200 nm è nota anche come ultravioletto del vuoto (VUV).
Nella gamma delle onde lunghe, gli infrarossi vicini (NIR) confinano con la luce
visibile e la loro gamma è compresa tra 750 nm e 2,5 µm. Segue quindi la
gamma spettrale degli infrarossi medi (MIR o semplicemente IR). Questa copre
la gamma tra 2,5 µm e 25 µm. La gamma degli infrarossi lontani (FIR) comprende le gamme di lunghezze d’onda da 25 µm a circa 3 mm.
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Finestre atmosferiche:
Cosa sono le finestre atmosferiche e perché si effettuano misure in
quest’area?
• 1ª finestra atmosferica 2 µm - 2,5 µm
• 2ª finestra atmosferica 3,5 µm - 4,2 µm
• 3ª finestra atmosferica 8 µm - 14 µm
Nella gamma delle cosiddette finestre atmosferiche, l’assorbimento o l’emissione
di radiazione elettromagnetica da parte dell’aria tra l’oggetto di misura e lo strumento di misura è assente o presente solo in misura molto ridotta. Pertanto, in
particolare a distanze inferiori a 1m dall’oggetto di misura, non si verificano effetti
dovuti ai gas solitamente contenuti nell’aria.
Le gamme spettrali adatte sono, per esempio per le misure delle temperature
> 1000 °C, la gamma della luce visibile e degli infrarossi vicini, mentre per le
misure delle temperature medie, la gamma spettrale da 2 a 2,5 µm e da 3,5 a
4,2 µm. In questi casi, l’energia interessata è conseguentemente elevata.
Per le misure delle basse temperature (per le quali sono progettati gli strumenti di
misura Testo) è idonea la gamma delle lunghezze d’onda da 8 a 14 µm, perché
per generare un segnale utilizzabile è necessaria un’ampia banda energetica per
la valutazione.
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1.4 Emissione, riflessione, trasmissione
Come già detto all’inizio, ogni corpo emette una radiazione elettromagnetica
sopra il punto di zero assoluto (0 Kelvin = -273,15°C).
La radiazione registrata dallo strumento di misura è costituita dall’emissione
prove-niente dal corpo di misura e dalla riflessione e trasmissione risultanti
dalla radiazione esterna. La somma è sempre uguale a 100% o a 1. L’intensità
della radiazione emessa dipende dall’emissività ε del materiale.
In sintesi:
L’emissività ( ε)
è la capacità di un materiale di emettere una radiazione a infrarossi.
Il grado di riflessione (R)
è la capacità di un materiale di riflettere una radiazione a infrarossi; dipende dalla qualità della superficie e dal tipo di materiale.
Il fattore di trasmissione (T)
è la capacità di un materiale di trasmettere una radiazione a infrarossi; dipende dallo spessore e dal tipo del materiale. Specifica la
permeabilità del materiale alla radiazione a infrarossi.
Questi tre fattori possono corrispondere a valori tra 0 e 1 (o tra 0 e 100%).
Riflessione
Oggetto di
misura
Emissione
Trasmissione
Nota:
Per selezionare l’emissività corretta, vedere il Capitolo 4.3 "Ulteriori consigli pratici sull’emissività".
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1.5 L’oggetto di misura
Per ogni applicazione l’oggetto di misura è innanzitutto posizionato in primo
piano. Il compito consiste nel determinare la temperatura in modo esatto e preciso.
Che si tratti di corpi solidi, liquidi o gas, ogni oggetto di misura viene rilevato in
modo singolo e specifico dal sensore a infrarossi. Ciò è dovuto al suo materiale
specifico e alla sua condizione superficiale. In tal modo si possono misurare
diversi prodotti organici e liquidi senza intraprendere particolari azioni. Al contrario i metalli, in special modo quelli con superfici riflettenti, richiedono un’attenzione particolare.
Se il grado di riflessione e il fattore di trasmissione sono uguali a 0, significa che
si ha un oggetto di misura ideale, il cosiddetto “corpo nero", la cui energia irradiata può essere calcolata per mezzo della legge di Planck sulla radiazione. Un
corpo ideale di questo tipo ha una capacità di emissione di ε = 1.
• Corpo nero (corpo ideale)
Assorbimento
Emissione
Assorbe ed emette al 100 %. Emissività
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ε = 1.
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Struttura schematica di un corpo nero:
Foro annerito
Temperatura
Corpo in metallo/ceramica
Riscaldamento
In realtà, tuttavia, queste condizioni ideali non esistono. La trasmissione e la riflessione sono sempre considerate come interferenze nella misura. Quindi, un
corpo reale può essere rappresentato schematicamente come segue:
• Corpo reale
Assorbimento
Assorbimento
Riflessione
Trasmissione
Emissione
Parte della radiazione viene riflessa o passa attraverso. Emissività ε < 1.
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• Corpo grigio (ε inferiore a 1)
La maggior parte dei corpi che si trovano in natura sono detti "corpi grigi". Essi presentano le stesse caratteristiche dei corpi neri. Solo l’intensità della radiazione
emessa è inferiore. Questa viene corretta regolando l’emissività. L’emissività è
perciò il rapporto tra l’intensità di radiazione “nera” e “grigia”.
• Corpo colorato
I corpi colorati sono materiali per i quali l’emissività dipende dalla lunghezza d’onda e quindi dalla temperatura. Ciò significa che un corpo di questo genere ha un’emissività diversa ad es. a 200 °C piuttosto che a 600 °C. Questo vale per la maggior parte dei materiali metallici. In tal caso ci si deve assicurare che l’emissività ε
sia determinata alla temperatura di misura corretta.
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Struttura di un dispositivo di misura a infrarossi
2.1 Schema logico
Sensore
Amplificatore
Compensazione
della
temperatura
Calcolo
36,2C
2.2 Il sensore
Radiazione termica
Lente
Rilevatore infrarossi, compreso sensore
Temperatura di riferimento
Termoelementi
microstrutturali
Tensione termica infrarossi
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2.3 Layout di misura/ Sistema di misura
Pulsanti
LCD
Processore
Lente
Amplificatore
Sensore
Sezione trasversale di un termometro Quicktemp 825
La radiazione termica viene concentrata con l’ausilio di una lente (in questo caso
una lente Fresnel) e trasferita sul sensore. Il sensore trasforma la radiazione termica in una tensione elettrica, che viene incrementata dall’amplificatore e trasferita al microprocessore. Il processore confronta la temperatura misurata con la
temperatura ambiente e mostra il risultato sul display.
Poiché in linea di principio il metodo di misura è di tipo ottico, la lente deve
essere mantenuta sempre priva di polvere e pulita.
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2.4 Quali parametri sono compresi nel risultato di misura?
a) Oggetto di misura
• Temperatura dell’oggetto di misura
• Emissività dell’oggetto di misura
b) Dispositivo di misura
• Temperatura caratteristica (punto di confronto)
Il dispositivo di misura determina i seguenti va
alori:
SM = segnale ricevuto dall’oggetto di misura
SU = segnale dalla temperatura ambiente (di solito uguale alla temperatura dello strumento)
Da questi valori si calcola il segnale effettivo SW, se è nota l’emissività ε:
SW =
SM _ SU
ε
+ SU
La temperatura dell’oggetto di misura è una funzione del segnale effettivo SW
così determinato:
T oggetto di misura= f (SW)
Nel dispositivo di misura, la temperatura dell’oggetto di misura viene calcolata dal
segnale effettivo SW tramite una funzione di linearizzazione.
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3. Emissività
3.1 Emissività tipiche
• Alimenti
Come tutti i materiali organici, gli alimenti hanno buone proprietà di emissione e
sono relativamente facili da misurare tramite la misura a infrarossi.
• Industria
Gamma di strumenti di misura Testo (8-14µm)
ε
nero
argilla refrattaria
bianco
carta bianca
legno
foglie verdi
argilla refrattaria
alluminio bronzato
ferro, tungsteno
argento
Lunghezza d’onda
L’emissività dei vari materiali refrattari dipende dalla lunghezza d’onda
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Gamma degli strumenti di misura Testo (8-14µm)
non metalli scuri
limite superiore
ε
non metalli chiari
ossido metallico
limite inferiore
metalli
Lunghezza d’onda
L’emissività dei vari materiali dipende dalla lunghezza d’onda (rappresentazione
schematica)
• Metalli lucidi
Hanno un’emissività molto bassa nella gamma 8 - 14 µm e sono quindi difficili
da misurare.
⇒ Applicare rivestimenti che aumentano l’emissività, quali pittura, pellicola d’olio
o nastro adesivo di emissione (ad es. testo n° 0554 0051), all’oggetto di misura o misurare con un termometro a contatto.
• Ossidi metallici
Non presentano nessun comportamento standard. L’emissività è compresa tra
0,3 e 0,9 ed è di solito fortemente condizionata dalla lunghezza d’onda.
⇒ Determinare l’emissività attraverso una misura di confronto con termometro a
contatto o applicare un rivestimento con un’emissività definita.
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• Non metalli chiari/non metalli scuri/plastica/alimenti
Questi materiali, tra cui carta bianca, ceramica, gesso, legno, gomma, legno
scuro, pietra, pitture e colori scuri ecc. hanno un’emissività di circa 0,95 alle lunghezze d’onda superiori a 8 µm.
⇒ La maggior parte dei materiali organici (ad es. gli alimenti) hanno un’emissività di circa 0,95. Pertanto, questo valore viene inserito in modo permanente
in molti dispositivi, al fine di evitare errori di misura dovuti a emissività impostate (accidentalmente) in modo scorretto.
Effetto dei colori sul risultato di misura
I non metalli chiari e scuri presentano pertanto differenze irrisorie in merito al loro
comportamento di emissione nel caso delle lunghezze d’onda più lunghe. Per
esempio, non fa differenza che i colori e le pitture siano neri, blu, rossi, verdi o
bianchi. Un corpo verniciato di bianco con una temperatura da +40 °C a +70 °C
emette la stessa radiazione di un corpo di colore nero, in quanto la sua radiazione di temperatura è emessa principalmente alle lunghezze d’onda lunghe > 6 µm
(fuori dalla gamma visibile).
Si può ritenere una felice coincidenza che i non metalli, la plastica, la gomma
ecc. alla loro temperatura di lavorazione da +50 °C a +300 °C emettano radiazioni principalmente con lunghezze d’onda superiori a 5 µm (dove l’emissività è considerevole).
Lo stesso vale per i metalli, in particolare per le leghe di ferro, che alla temperatura di lavorazione superiore a +650 °C emettono radiazioni con lunghezze d’onda
basse (e con emissività molto elevata).
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3.2 Esempi di vari effetti sul risultato di misura
Esempio 1:
Oggetto di misura (pizza, surgelata T= -22 °C)
Emissività = 0,92
Misura a infrarossi alla temperatura ambiente di 22 °C
Emissività impostata in modo permanente di 0,95
Display dello strumento di misura a infrarossi: -21 °C
Ciò significa che il display dello strumento di misura non è corretto di circa 1 °C
⇒ trascurabile.
Esempio 2:
Oggetto di misura (piastra di ottone ossidato, T= +200 °C)
Emissività = 0,62
Misura a infrarossi alla temperatura ambiente di +22 °C
Emissività impostata di 0,70
Display dello strumento di misura a infrarossi: +188 °C
Ciò significa che il display dello strumento di misura non è corretto di circa 12 °C
⇒ non trascurabile
Risultato:
• Quanto maggiore è la differenza tra la temperatura dell’oggetto
di misura e la temperatura ambiente e quanto minore è l’emissività, tanto maggiori saranno gli errori nel caso di emissività
non corretta!
A temperature sopra la temperatura ambiente
• Un’impostazione di emissività troppo alta darà una temperatura
visualizzata troppo bassa
• Un’impostazione di emissività troppo bassa darà una temperatura
visualizzata troppo alta
A temperature sotto la temperatura ambiente
• Un’impostazione di emissività troppo alta darà una temperatura
visualizzata troppo bassa
• Un’impostazione di emissività troppo bassa darà una temperatura
visualizzata troppo alta
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3.3 Tabelle dell’emissività di materiali importanti
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Materiale
Temperatura
ε
Alluminio, laminato a freddo
Asbesto
Asfalto
Cotone
Calcestruzzo
Piombo, ossidato grigio
Piombo, fortemente ossidato
Cartone catramato
Ghiaccio, liscio
Ghiaccio, strato ruvido di brina
Ferro, smerigliato
Ferro, inciso a freddo
Ferro con pelle
Ferro con pelle di laminazione
Ferro, leggermente arrugginito
Ferro, fortemente arrugginito
Terra, terreno coltivato
Terra, argilla nera
Piastrelle
Gesso
Vetro
Oro, lucidato
Gomma, dura
Gomma, morbida grigia
Legno
Ciottoli
Sughero
Corindone, smeriglio (ruvido)
Dissipatore, anodizzato nero
Rame, leggermente ossidato
Rame, ossidato
Rame, lucidato
Rame, ossidato nero
Plastica (PE,PP, PVC)
Foglie
Marmo, bianco
Mano di minio
Ottone, ossidato
Verde NATO
Carta
Porcellana
Ardesia
Vernice nera (opaca)
Seta
Argento
Acciaio (sup. con tratt. termico)
Acciaio ossidato
Argilla, cotta
Vernice per trasformatori
Acqua
Mattone, malta, intonaco
Bianco di zinco (vernice)
170 °C
20 °C
20 °C
20 °C
25 °C
20 °C
20 °C
20 °C
0 °C
0 °C
20 °C
150 °C
100 °C
20 °C
20 °C
20 °C
20 °C
20 °C
25 °C
20 °C
90 °C
130 °C
23 °C
23 °C
70 °C
90 °C
20 °C
80 °C
50 °C
20 °C
130 °C
20 °C
20 °C
20 °C
20 °C
20 °C
100 °C
200 °C
50 °C
20 °C
20 °C
25 °C
80 °C
20 °C
20 °C
200 °C
200 °C
70 °C
70 °C
38 °C
20 °C
20 °C
0,04
0,96
0,93
0,77
0,93
0,28
0,28
0,93
0,97
0,99
0,24
0,13
0,80
0,77
0,61
0,85
0,38
0,66
0,93
0,90
0,94
0,02
0,94
0,86
0,94
0,95
0,70
0,86
0,98
0,04
0,76
0,03
0,78
0,94
0,84
0,95
0,93
0,61
0,85
0,97
0,92
0,95
0,97
0,78
0,02
0,52
0,79
0,91
0,94
0,67
0,93
0,95
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4. Applicazioni e consigli pratici
4.1 Fonti di errore/cause/compensazione degli strumenti di
misura a infrarossi
• Influenza di mezzi intermedi (variabili di disturbo) sul risultato di misura
Nella misura della temperatura senza contatto, la composizione del percorso di
trasmissione tra lo strumento e l’oggetto di misura può avere anch’essa un effetto sul risultato di misura, in aggiunta alle influenze specifiche del materiale e
della superficie.
Dispositivo
di misura
Variabile di disturbo, ad es.
polvere, vapore, ecc.
Oggetto di
misura
Gamma di misura a
infrarossi
Le variabili di disturbo includono ad esempio:
- Particelle di polvere e sporco
- Umidità (pioggia), vapore, gas
Vedere anche le finestre atmosferiche (cfr. 1.3).
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• Le emissività non impostate correttamente possono portare a errori
considerevoli (cfr. 4.2).
• Dopo una variazione di temperatura, lo strumento di misura non è ancora allineato alla nuova temperatura (punto di confronto) − tempi di allineamento, vedere il manuale d’istruzioni. Ciò determinerà considerevoli
errori di misura, problemi simili ai dispositivi a termoelemento.
⇒ Se possibile, conservare lo strumento nel luogo in cui deve essere eseguita
la misura! Ciò eviterà il problema del tempo di allineamento (ma: osservare la
temperatura di funzionamento dello strumento!).
• La misura a infrarossi è una misura puramente ottica:
⇒ per una misura precisa è indispensabile una lente pulita.
⇒ non misurare con lenti appannate, ad es. a causa del vapore.
• La misura a infrarossi è una misura di superficie:
⇒ se sulla superficie ci sono sporco, polvere, brina ecc., sarà misurato solo lo
strato superiore, in altre parole lo sporco. Perciò, assicurarsi sempre che le
superfici siano pulite!
⇒ Non misurare in corrispondenza di bolle d’aria.
• La distanza tra il dispositivo di misura a infrarossi e l’oggetto di misura
è troppo ampia, ad es. l’area di misura è più grande dell’oggetto di
misura. In questo caso si applicano i seguenti schemi delle aree di
misura, che mostrano il rapporto tra la distanza di misura e l’area di
misura:
Ø Area di misura mm
∅16
∅33
100
∅66
200
Distanza di misura mm
26
∅170
Quicktemp 825-T1 /-T2 /-T3 /-T4
826-T1 /-T2 /-T3 /-T4
Distanza di mis./area di mis. 3:1
500
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Ø Area di misura mm
∅2,5
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∅32,4
Quicktemp 850-1
∅10,1
30
50
100
Distanza di misura mm
Ø Area di misura mm
∅14
∅72
∅40
500
1000
Distanza di misura mm
∅140
1150
Quicktemp 860-T1/T2
∅58
∅29
∅19
Campo vicino 60:1
Campo lontano 35:1
1500
Distanza di misura mm
2500
Ø Area di misura mm
Ø 25 a 0mm
∅15,5
Distanza di mis./area di mis. 12:1
2000
Ø Area di misura mm
Ø 25 a 0mm
Quicktemp 850-2
Quicktemp 860-T3
∅70
∅23
Campo vicino 50:1
Campo lontano 12:1
150
500
Ø 6 a 300mm
1000
Distanza di misura mm
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Nota importante sulle dimensioni dell’area di misura!
Gli schemi dell’area di misura rappresentati nella documentazione dello strumento riportano solitamente la cosiddetta area di misura al 95%, che significa che il
95% dell’energia convertita nel sensore proviene da questa area.
Tuttavia, a causa della mancanza di definizione nell’illustrazione, l’area che esercita un’influenza (anche se piccola) sul risultato di misura è maggiore.
Perciò, occorre assicurarsi che l’oggetto di misura sia sempre più grande dell’area di misura riportata nella documentazione, onde prevenire influenze non desiderate dall’area marginale.
Quanto maggiore è la differenza di temperatura tra l’oggetto di misura e lo sfondo, tanto maggiore saranno gli effetti sul risultato di misura.
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4.2 Assolvimento dei vari compiti di misura
• Compiti di misura facili da assolvere:
Tutte le parti e le superfici non metalliche, i materiali organici come le pitture e le
tinture, la carta, la plastica e la gomma, il legno, i materiali sintetici, gli alimenti, il
vetro, i tessuti, i minerali, le pietre, ecc.
Per questo gruppo non è necessario adottare particolari precauzioni. L’emissività
è sufficientemente ampia, di solito circa 0,95, e non cambia nella gamma di temperature.
• Compiti di misura difficili da assolvere:
Le superfici lucide e riflettenti dei metalli, le strutture superficiali variabili, ad es. a
causa di scorie.
Le applicazioni per questo gruppo possono essere assolte solo con difficoltà e
solo in condizioni speciali. L’emissività è nota soltanto a una determinata larghezza di banda. I valori sono piccoli e oscillano nell’intervallo di temperatura.
⇒ Se qui non è possibile eseguire la misura con termometri a contatto, all’oggetto di misura devono essere applicati dei rivestimenti, quali pittura, olio o
nastro adesivo di emissione con un’emissività definita, per consentire la misura senza contatto.
piti di misura che possono essere assolti in modo condizio• Comp
nato:
Superfici metalliche d’aspetto opaco e pellicole trasparenti.
Occorre differenziare tra i singoli casi per stabilire se e come affrontare il problema di misura.
⇒ Determinare l’emissività attraverso la misura di confronto con un termometro
a contatto o applicare anche rivestimenti con un’emissività definita.
Nota sul nastro adesivo di emissione:
È importante che il nastro adesivo possa assorbire facilmente la temperatura dell’oggetto di misura; ciò è garantito nel caso di corpi con una buona capacità termica (massa ampia) e buona conduzione termica, ad es. i metalli.
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Esempi di misura senza contatto:
햳
햲
햴
햷
햵
햹
햸
햶
햻 햽
햺
햿
헆
헀
헂
헃
헁
햲
햾
Misura su sistemi di tubi in PVC
햳
헄
헅
Misura su cappa di latta
- Temperatura a circa +25 °C
- Temperatura a circa +38 °C
- Emissività della plastica 0,84.
- Emissività della latta 0,05
Ideale per la tecnologia di misura a
infrarossi.
Applicare un rivestimento che aumenta
l’emissività, ad es. pittura o nastro adesivo di emissione, altrimenti misurare
con termometro a contatto.
Consiglio: Usare uno strumento di
misura con una piccola area di misura
a distanza elevata e termometro a contatto integrato (strumento di misura
combinato ad es. testo 860 o 825).
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햴
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Misura su tubo zincato di scarico dell’aria
- Temperatura a circa +24 °C
햹
Misura su armadio elettrico
(contattore)
- Temperatura a circa +74 °C
- Emissività dello zinco 0,23
- Emissività della plastica 0,92
Applicare un rivestimento come pittura Attenzione: Misurare sulla superficie
o nastro adesivo di emissione o misura plastica, non sul metallo!
di confronto con un termometro a contatto.
Consiglio: Strumento di misura combinato
햵
Misura su strato di asfalto
- Temperatura a circa +24 °C
- Emissività dell’asfalto 0,93
Può essere misurata senza problemi.
햶
햺
Misura su cuscinetto (verniciato)
- Temperatura a circa +68 °C
- Emissività della pittura nera 0,93
Può essere misurata senza problemi.
햻
Misura su radiatore del motore
elettrico
Misura su muro di mattoni
- Temperatura a circa +21 °C
- Temperatura a circa +50 °C
- Emissività del mattone, (rosso) 0,93
- Emissività della pittura verde 0,93
Può essere misurata senza problemi.
Può essere misurata senza problemi.
햷
햽
Misura su estrattore a soffitto
(verniciato)
Misura del prodotto alimentare
sul nastro di raffreddamento
- Temperatura a circa +24 °C
- Temperatura a circa +8 °C
- Emissività dello zinco (verniciato)
0,96
- Emissività degli alimenti 0,95
Può essere misurata senza problemi.
햸
Può essere misurata senza problemi.
Misura su interruttore della luce
- Temperatura a circa +20 °C
- Emissività 0,85
Può essere misurata senza problemi.
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햾
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Misura su scambiatore di calore
- Temperatura a circa +10 °C
- Emissività dell’acqua di condensa
0,93
Nota: Misurabile attraverso l’acqua di
condensazione, altrimenti applicare un
rivestimento ad alta emissività.
햿
Misura su blocco motore
- Temperatura a circa +100 °C
Può essere misurata senza problemi.
헃
Misura su tubi fluorescenti
- Temperatura a +42 °C
- Emissività del vetro, liscio 0,92 - 0,94
Può essere misurata senza problemi.
헄
Misura su tubi verniciati
- Temperatura a circa +10 °C
- Emissività della pittura blu 0,94
Può essere misurata senza problemi.
- Emissività dell’alluminio fortemente
ossidato 0,2
헅
Applicare un rivestimento con olio o
nastro adesivo di emissione, in modo
che ε > 0,9.
- Temperatura a circa 38 °C
Misura su tubo zincato di scarico dell’aria
- Emissività dello zinco 0,23
헀
Misura su unità di raffreddamen- Applicare un rivestimento come pittura
o nastro adesivo di emissione o misura
to
di confronto con un termometro a con- Temperatura a circa +36 °C
tatto.
- Emissività della lamiera verniciata
Consiglio: Strumento di misura combi0,92
nato.
Può essere misurata senza problemi.
헆 Misura su trasformatore (verni헁 Misura su pneumatico
ciato)
- Temperatura a circa +40 °C
- Temperatura a circa +70 °C
- Emissività della gomma morbida 0,86 - Emissività della pittura tras. 0,94
Può essere misurata senza problemi.
헂
Misura all’uscita del forno
- Temperatura a circa +70 °C
- Emissività dell’argilla, cotta 0,91
32
Può essere misurata senza problemi.
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Esempi applicativi:
- dal settore delle “Applicazioni industriali”
• Rilevamento delle temperature troppo elevate
in armadi di comando, misura su circuiti elettrici, come ad es. resistenze, transistor nei
circuiti stampati ecc.
Aspetti da considerare:
- Area di misura / Distanza di misura
- Non misurare su superfici lucide (riflettono la
temperatura ambiente), ma su plastica con impostazione ε 0,95.
Consiglio:
Strumento di misura a infrarossi con area di
misura piccola (ad es. testo 850-1, testo 860-T3).
• Misura della temperatura su unità di raffreddamento
Aspetti da considerare:
- Area di misura / Distanza di misura
- Misura su superficie ad alta emissività (ad es.
superficie verniciata)
Consiglio:
Strumento di misura con piccola area di misura a
distanza elevata e predisposto per la misura di confronto con un termometro a contatto (ad es. set
testo 860-T2 o 825-T4).
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• Verifica e registrazione dei valori di
temperatura su generatori e trasmissioni, su unità Diesel, su collettori di
scarico.
Aspetti da considerare:
- Area di misura / Distanza di misura
- Misura sulla superficie ad alta emissività oppure inumidire per esempio la
superficie con olio.
Consiglio:
Strumento di misura con piccola area di
misura a distanza elevata e predisposto per
la misura di confronto con un termometro a
contatto.
• Controllo della temperatura su veicoli su
rotaie, ad es. “Determinazione della boccola
calda” su vagoni ferroviari tramite la misura
delle temperature della copertura dell’assale.
Aspetti da considerare:
- Usare uno strumento di misura con piccola area
di misura a distanza elevata.
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- dal settore “Riscaldamento, ventilazione e impianti di raffreddamento”:
• Controllo della temperatura dei condotti di
ventilazione.
Aspetti da considerare:
- Non si misura l’aria, ma la temperatura delle griglie.
- Non misurare i metalli lucidi.
- Non misurare troppo vicino al punto di misura.
• Controllo dei percorsi termici negli edifici.
Aspetti da considerare:
- I materiali come tappezzeria, legno, intonaco,
telai verniciati delle finestre e vetro sono facili da
misurare per via della loro alta emissività tra 0,9
e 0,95.
- Misurare i telai in metallo lucido con un termometro a contatto o applicare un rivestimento che
aumenta l’emissività.
Consiglio:
Strumento di misura con piccola area di misura a
distanza elevata. Inoltre, la misura a contatto deve
essere eseguita ad es. con uno strumento di misura combinato (ad es. testo 860-T3).
• Controllo dell’isolamento termico negli edifici.
Aspetti da considerare:
- Non misurare i metalli lucidi.
- Tenere conto di emissività diverse.
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- dal settore delle “Applicazioni generali”
• Per la protezione antincendio
Aspetti da considerare:
- non eseguire misure su porte in metallo lucido.
Consiglio:
Strumento di misura combinato (ad es. set
testo 860-T2 o 825-T4).
• Misura veloce della temperatura durante
la costruzione di strade all’aperto.
Aspetti da considerare:
- Temperatura di funzionamento ammessa
dello strumento di misura
- Area di misura / Distanza di misura
- Lo strumento di misura deve essere allineato alla temperatura ambiente.
- Misurare solo materiali ad alta emissività,
perché la "radiazione atmosferica fredda” a
-50...-60°C costituisce una variabile di
disturbo. Eventualmente applicare una
schermatura, ad es. un ombrello sopra il
punto di misura.
Consiglio:
Strumento di misura con piccola area di misura a distanza elevata.
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•
Nell’ispezione degli alimenti
Aspetti da considerare:
- Solo la temperatura superficiale viene determinata senza contatto.
⇒ Nel caso di valori critici, verificare sempre con un
termometro a contatto!
- Area di misura / Distanza di misura
- Lo strumento di misura deve essere allineato alla
temperatura ambiente.
- La distanza ideale tra lo strumento di misura e gli
alimenti/imballaggi è di 1 - 2 cm (con ottica 3:1).
- Se gli alimenti sono contenuti in confezioni di cartone, aprire la confezione e misurare al suo interno.
- Con gli alimenti sigillati in pellicola si misura soltanto la temperatura della pellicola. Quindi, misurare solo nei punti in cui la pellicola è a contatto
diretto con gli alimenti.
- Non misurare in corrispondenza di bolle d’aria.
Consiglio:
Strumento di misura combinato (es. set testo 860T3 o 826-T4)
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Altre applicazioni in breve:
• Impostazione del punto di commutazione dei bimetalli misurando la temperatura della linguetta interna mobile in una corrente calda.
• Monitoraggio della temperatura nei processi di termofissaggio, essiccazione e
placcatura.
• Misura della temperatura su pneumatici di gomma in movimento sotto carico.
Rilevamento degli errori materiali attraverso riscaldamento non uniforme.
• Misura della temperatura nei processi di essiccazione e deformazione nell’industria della plastica.
• Misure della temperatura in medicina, durante la diagnosi e per il controllo
delle terapie.
• Indicazione di perdite nei condotti di riscaldamento a distanza attraverso la
misura dell’aumento di temperatura a livello del suolo.
4.3 Altri consigli pratici:
• Strumenti di misura a infrarossi:
- Fibre di plastica e fili metallici
sono pirometricamente difficili da misurare, perché sono solitamente molto sottili
(più piccoli dell’area di misura) e perché possono fuoriuscire dall’area di misura
se i movimenti non sono abbastanza precisi.
⇒ Misurabili con strumenti in parte fissi, altrimenti solo con strumenti speciali ma
non con strumenti di misura Testo a infrarossi.
- Oggetti naturali all’aperto
come l’acqua, le pietre, la terra, la sabbia, le piante, il legno ecc. hanno emissività tra 0,8 e 0,95 nella gamma spettrale tra 8 e 14 µm. Se si deve eseguire una
misura all’aperto, potrebbe essere necessario tenere conto della “radiazione
atmosferica fredda” nel caso di piccole emissività. Ovunque possibile, questa
“radiazione ambientale” dovrebbe però essere vicina alla temperatura dell’aria.
Ciò si ottiene schermando la radiazione di disturbo, ad es. con un “ombrello”
sopra il punto di misura.
⇒ Misurabili con strumenti di misura Testo a infrarossi
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- Vetro e quarzo
hanno alte emissività comprese tra circa 0,95 e 0,98 nella gamma di lunghezze
d’onda sopra 8 µm. Non permeabili ai raggi infrarossi, ad es. si misura la lastra di
vetro.
⇒ Misurabili con strumenti di misura Testo a infrarossi.
- Materie plastiche
sono misurate nella gamma di temperature tra +20 °C e +300 °C durante i processi di essiccazione e deformazione, durante l’estrusione, la calandratura, l’imbutitura ecc. L’emissività di quasi tutte le materie plastiche è compresa tra 0,8 e
0,95 ed è perciò facile da misurare.
⇒ Misurabili con strumenti di misura Testo a infrarossi.
- Pellicole trasparenti
con determinate lunghezze d’onda hanno una banda caratteristica di assorbimento in cui il grado di trasmissione è veramente basso. Poiché il grado di riflessione è basso (0,05...0,20), l’emissività è molto alta. Tuttavia, il grado di trasmissione e quindi l’emissività dipendono dallo spessore della pellicola. Quanto più
sottile è la pellicola, tanto più bassa è l’emissività. Poiché le pellicole sottili sono
spesso permeabili nella gamma dei raggi infrarossi, bisogna tenere conto dello
sfondo.
⇒ Misurabili con strumenti di misura Testo a infrarossi
- Fiamme e gas caldi
sono "radiatori di volume con proprietà selettive di emissione”. Il punto di misura
non è più puntiforme. Il valore medio della temperatura viene rilevato da una
sezione all’interno della fiamma. Questo valore è anche spesso influenzato dalle
pareti dei forni situate dietro la fiamma o i gas.
Analogamente ai materiali trasparenti, le fiamme e i gas irradiano innanzitutto in
determinate gamme spettrali, ad es. nella gamma attorno a 4,3 µm (banda CO2 ).
⇒ Misurabili con strumenti speciali.
⇒ Non misurabili con strumenti di misura Testo a infrarossi.
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• Prova e taratura
Per testare e tarare il display dei pirometri a radiazione è necessario un corpo
nero. Durante la taratura ci si deve assicurare che il rispettivo campo di misura
del termometro a radiazione da testare sia più piccolo dell’apertura del corpo
nero.
Nel caso di emissività impostata in modo permanente (ad es. 0,95), il display
deve essere convertito a ε = 1.
• Emissività
Anche se l’emissività è impostata correttamente, possono verificarsi degli errori
di misura!
Con emissività inferiori a 1, il valore di misura è estrapolato sulla base della
temperatura dello strumento = temperatura ambiente.
-
Se la temperatura dello strumento non corrisponde alla temperatura ambiente, la correzione dell’emissività eseguita dallo strumento non sarà corretta. Ad
es. se la temperatura dello strumento è più bassa, il risultato di misura è troppo alto e se la temperatura dello strumento è più alta, il risultato di misura è
troppo basso.
-
Se singoli radiatori di calore o freddo (ad es. elementi termici, lampade, unità
di raffreddamento ecc.) sono riflessi sulla superficie dell’oggetto di misura, allora questa radiazione non corrisponde alla temperatura ambiente = temperatura dello strumento, e quindi anche in questo caso la correzione di emissività
eseguita dallo strumento non sarà corretta.
Rimedio: Schermare questi radiatori ad es. con una scatola di cartone. Questa
assorbirà i raggi di disturbo ed emetterà la sua radiazione = temperatura ambiente.
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4.4 Sommario: misura senza contatto o misura a contatto? –
Le raccomandazioni di Testo
Misura della temperatura a infrarossi senza contatto
1) Ideale per misurare le temperature superficiali di:
a) Materiali a bassa conduzione termica come ceramica, plastica, gomma,
legno, carta, tappezzeria, intonaco, tessuti, materiali organici, alimenti.
Lo strumento di misura misura senza reazione, ossia senza influenzare l’oggetto
di misura. La radiazione a infrarossi dell’oggetto di misura mantiene perciò sempre la stessa velocità ed è indipendente dalla radiazione termica.
b) Materiali ad alta emissività, ad es. materiali a bassa conduzione termica (cfr.
a), vernici, pitture, vetro, minerali, piastrelle, pietre, catrame e tutti i materiali
non metallici.
In questo caso, un’impostazione di emissività di 0,95 (solo il 5% della radiazione
ambientale è riflessa sulla superficie di misura) è solitamente corretta. Gli errori
dovuti alla riflessione di una radiazione estranea sulla superficie sono solo di piccola entità.
c) Parti mobili (a patto che il materiale abbia un’alta emissività o si possa applicare un materiale con un’emissività definita), ad es. nastri di carta e pneumatici in movimento, parti in acciaio ossidato su un nastro trasportatore.
d) Parti che non si possono toccare, ad es. parti con vernice fresca, parti sterilizzate o mezzi aggressivi, parti in tensione come elementi elettronici, sbarre
collettrici, trasformatori.
e) Parti piccole e con massa ridotta, ad es. i componenti e tutti gli oggetti di
misura per i quali una sonda a contatto rimuoverebbe troppo calore, rilevando
così valori scorretti.
Ci si deve comunque sempre assicurare che l’area di misura dello strumento di
misura sia più piccola dell’oggetto di misura!
2) Idonea in modo solo condizionato per:
Gli ossidi metallici, in quanto la loro emissività dipende principalmente dalla finitura superficiale e dalla temperatura (tra 0,3 e 0,9).
In questo caso si dovrebbe applicare un rivestimento con un’emissività definita
(ad es. nastro adesivo di emissione testo n° 0554 0051, pittura od olio) o determinare l’emissività per mezzo di una misura di confronto con un termometro a
contatto.
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3) Non idonea:
Per i metalli lucidi (emissività inferiore a 0,1; ossia oltre il 90% della radiazione
ambientale è riflessa sulla superficie di misura), ai quali non è possibile applicare
materiali che aumentano l’emissività come ad es. nastro adesivo, pittura od olio.
Qui ci si deve attendere un alto tasso di errore dovuto al livello elevato di riflessione sulla superficie dell’oggetto di misura.
Misure tipiche di controllo della temperatura tramite infrarossi nell’industria:
-
Generatori, trasmissioni, gruppi
Cuscinetti
Armadi di comando
Circuiti elettronici
Impostazione del punto di commutazione dei bimetalli
Processi di termofissaggio, essiccazione e placcatura
Pneumatici di gomma in movimento
Materie plastiche nei processi di essiccazione e deformazione.
Misure tipiche di controllo della temperatura tramite infrarossi nella tecnologia
degli edifici / climatizzazione:
-
Condotti di ventilazione
Percorsi termici e isolamento termico negli edifici
Localizzazione dei ponti termici e dei punti deboli di isolamento
Applicazioni tipiche a infrarossi nella costruzione di installazioni termiche:
Misure superficiali su:
- Radiatori, tubi di riscaldamento verniciati
- Rivestimenti dei pavimenti, legno, sughero, piastrelle, granito e superfici non
finite dei muri per la localizzazione dei tubi di riscaldamento.
Applicazioni tipiche a infrarossi nell’ispezione degli alimenti:
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Prova rapida all’entrata merci o nel congelatore.
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Misura della temperatura a contatto
1) Ideale per:
a) Misura di superfici liscie a buona conduzione termica come ad es. tutti i metalli. In questo caso, la misura a contatto è solitamente anche più precisa della
misura a infrarossi.
b) Determinazione delle temperature interne di liquidi e alimenti.
2) Idonea in modo condizionato per:
a) Misure di materiali a bassa conduzione termica (per gli esempi vedere la misura a infrarossi)
Una sonda per la misura a contatto può visualizzare temperature corrette solo se
riesce ad assorbire la temperatura del corpo misurato. Nel caso dei materiali a
bassa conduzione termica, questo significa errori di misura e tempi molto lunghi
di impostazione prima che la sonda assorba la temperatura del corpo da misurare.
b) Parti piccole con massa ridotta.
Qui la sonda a contatto rimuove calore dall’oggetto di misura influenzando di conseguenza il risultato di misura.
3) Non idonea per:
- Parti che non si possono toccare (vedere sopra)
- Parti mobili.
Misure tipiche a contatto nell’industria su:
- Strumenti per i processi di deformazione
- Trasmissioni, ingranaggi, cuscinetti
- Tutte le superfici metalliche
e per la misura di confronto con la misura a infrarossi, al fine di poter stabilire l’emissività della superficie.
Misure tipiche a contatto nella tecnologia degli edifici / climatizzazione su:
-
Condotti di ventilazione
Superfici dei muri.
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Misure tipiche a contatto nella costruzione di installazioni termiche:
-
Misura della temperatura di mandata/ritorno sui tubi di rame lucido
Ispezione del radiatore
Localizzazione dei tubi di riscaldamento nel pavimento e nella parete
Misure tipiche a contatto nell’ispezione degli alimenti:
-
Misura della temperatura interna in presenza di temperature critiche del prodotto
Risultato:
Testo non raccomanda la misura a contatto o senza contatto, quanto piuttosto l’uso di un termometro a infrarossi senza contatto e di un termometro
a contatto in un dispositivo compatto. Questa combinazione permette di
svolgere quasi tutti gli incarichi di misura in modo rapido e preciso.
Idealmente, l’emissività può essere impostata sugli infrarossi nelle applicazioni industriali, di climatizzazione e di riscaldamento.
Nel caso dell’ispezione di alimenti è solitamente adeguato un valore impostato permanente di 0,95.
Nel caso delle misure superficiali, sul lato di contatto si dovrebbe integrare
una testa di misura a molla ad azionamento rapido, che permette misure
precise e affidabili anche su superfici metalliche convesse. In tal modo è
possibile eseguire rilevazioni esatte anche su superfici di emissività sconosciuta, sfruttando i vantaggi della misura senza contatto.
Nel caso di misure a inserimento o immersione si dovrebbe usare il punto
di misura più fine possibile quando si esegue una misura a contatto per
determinare la temperatura interna, di modo che anche nel caso di inserimenti a bassa profondità il valore misurato possa essere determinato in
modo rapido e affidabile.
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Appendice: Tabelle dell’emissività
Le tabelle seguenti servono da linee guida per impostare il fattore di emissione
durante la misura della temperatura a infrarossi. Esse riportano il fattore di emissione ε di alcuni metalli e non metalli comuni. Poiché il fattore di emissione varia
con la temperatura e la qualità della superficie, i valori qui elencati devono essere considerati solo come principi guida per la misura dei rapporti o delle differenze di temperatura. Se si deve misurare il valore assoluto della temperatura, il fattore di emissione deve essere definito esattamente.
Metalli
Materiale
Tipo/Qualità/Elemento
Temperatura (°C)
ε
Alluminio
Non ossidato
Non ossidato
Non ossidato
Ossidato
Ossidato
Fortemente ossidato
Fortemente ossidato
Molto lucidato
Poco lucidato
Lucidato
Ruvido
Ossidato
Ossidato grigio
Cromo
Cromo
Cromo, lucidato
Ossidato
Ossidato
Non ossidato
Pellicola di ruggine
Arrugginito
Laccato
Lucidato
Ossidata
Ossidata
Non ossidata
Fortemente ossidata
Foglio di Inconel
Foglio di Inconel
Cadmio
Non ossidato
Ossido di rame
Ossido di rame
Ossido di rame
Nero, ossidato
Inciso
Lucidato
Laminato
Naturale
Fuso
25
100
500
200
600
93
500
100
100
38 – 260
40
40
40
40
540
150
100
500
100
25
25
100
38 – 260
200
600
100
40 – 250
540
650
25
500
100
260
540
40
40
40
40
40
540
0,02
0,03
0,06
0,11
0,19
0,20
0,31
0,09
0,18
0,06 – 0,08
0,43
0,43
0,28
0,08
0,26
0,06
0,74
0,84
0,05
0,70
0,65
0,37
0,02
0,64
0,78
0,21
0,95
0,28
0,42
0,02
0,31
0,87
0,83
0,77
0,78
0,09
0,03
0,64
0,74
0,15
Piombo
Cromo
Ferro
Oro
Ghisa
Foglio di Inconel
Cadmio
Cobalto
Rame
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Metalli
Materiale
Tipo/Qualità/Elemento
Temperatura (°C)
ε
Leghe
Ni-20, Cr-24, Fe-55, ossidate
Ni-60, Cr-12, Fe-28, ossidate
Ni-80, Cr-20, ossidate
Magnesio
73 % Cu, 27 % Zn, lucidato
62 % Cu, 37 % Zn, lucidato
Smerigliato
Brunito
Ossidato
Non ossidato
Molibdeno
Molibdeno
Molibdeno
Ni-Cu
Monel
Monel
Ossidato
Lucidato
Ossidato
Non ossidato
Non ossidato
Non ossidato
Elettrolitico
Platino
Platino
Nero
Nero
Ossidato a 600 °C
Ossidato a 600 °C
Mercurio
Mercurio
Mercurio
Lucidato
Lucidato
Lucidato
Smussato
Smussato
Liscio
Lucidato
Laminato a freddo
Foglio lucidato
Foglio lucidato
Foglio lucidato
Dolce, acciaio non legato, lucidato
Dolce, acciaio non legato, lucidato
Non ossidato
Ossidato
Tipo 301, lucidata
Tipo 316, lucidata
Tipo 321, lucidata
Lucidate
Non ossidato
200
270
100
40 – 260
250
260
20
20
200
25
40
250
540
200
400
600
20
40
40 – 260
25
100
500
40
40 – 260
540
40
260
260
540
0
25
100
40
260
540
25
350
40
40
93
40
260
540
25
25
100
25
25
25
150 – 815
20
727
0,90
0,89
0,87
0,07
0,03
0,03
0,07
0,40
0,61
0,04
0,06
0,08
0,11
0,41
0,44
0,46
0,43
0,05
0,31
0,05
0,06
0,12
0,04
0,05
0,10
0,93
0,96
0,07
0,11
0,09
0,10
0,12
0,01
0,02
0,03
0,94
0,94
0,35
0,28
0,75
0,07
0,00
0,14
0,10
0,12
0,08
0,80
0,27
0,28
0,18
0,18
0,14
Magnesio
Ottone
Molibdeno
Monel
Nichel
Platino
Mercurio
Argento
Ferro fucinato
Acciaio
Lega d’acciaio
Stelliti
Tantalio
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– 0,13
– 0,46
– 0,85
– 0,49
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Metalli
Materiale
Tipo/Qualità/Elemento
Temperatura (°C)
ε
Bismuto
Chiaro
Non ossidato
Non ossidato
Purezza norm. in commercio (99,1%)
Galvanizzato
Lucidato
Lucidato
Lucidato
Lucidato
Non ossidato
Non ossidato
80
25
100
260
40
260 – 540
38
260
540
25
100
0,34
0,05
0,06
0,05
0,28
0,11
0,02
0,03
0,04
0,04
0,05
Zinco
Stagno
Non metalli
Materiale
Tipo/Qualità/Elemento
Temperatura (°C)
ε
Pittura d’alluminio
Pittura d’alluminio
10 % Al
26 % Al
Asfalto, manto stradale
Asfalto, cartone catramato
-tessuto
-cartone
-lastre
-cemento
Basalto
Tessuto di cotone
Minio
Polvere di bronzo
Liscio
Ruvido
Generica
Terreno argilloso scuro
Campo arato
Blu, Cu 203
Nera, CuO
Verde, Cu 203
Rossa, Fe 203
Bianca, Al 203
Gesso
Vetro piano in lastre
Convesso D
Convesso D
Nonex
Granito
Gomma dura
Morbida, grigia
Legno
Faggio, piallato
Quercia, piallata
Abete rosso, carteggiato
Malta di calce
Arenaria calcarea
40
40
40
20
20
93
38 – 370
40
0 – 200
20
20
100
bassa
0
0
40
20
20
25
25
25
25
25
20
0 – 90
100
500
100
20
25
25
bassa
70
40
40
40 – 260
40
0,27 –
0,52
0,30
0,93
0,72
0,90
0,93
0,96
0,96
0,72
0,77
0,93
0,34 –
0,97
0,98
0,38
0,66
0,38
0,94
0,96
0,92
0,91
0,94
0,80 –
0,92 –
0,80
0,76
0,82
0,45
0,94
0,86
0,80 –
0,94
0,91
0,89
0,90 –
0,95
Asbesto
Basalto
Tessuto di cotone
Minio
Polvere di bronzo
Ghiaccio
Terra
Pitture
Gesso
Vetro
Granito
Gomma
Legno
Malta di calce
Arenaria calcarea
0,67
0,80
0,90
0,94
0,90
0,92
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Non metalli
Materiale
Tipo/Qualità/Elemento
Temperatura (°C)
ε
Ceramica
Porcellana
Gres, vetrinato
Gres, opaco
Ghiaia
Fuliggine di fiamma
Non ossidato
Non ossidato
Non ossidato
Fuliggine di candela
Fibre
Grafitizzato
Grafitizzato
Grafitizzato
Blu, su pellicola d’alluminio
Gialla, 2 strati su pellicola d’alluminio
Trasparente, 2 strati su pellicola d’allu.
Trasparente, su rame chiaro
Trasparente, su rame opaco
Rossa, 2 strati su pellicola d’alluminio
Nera, CuO
Bianca
Bianca, 2 strati su pellicola d’alluminio
Argilla
- cotta
Ardesia
Bianco
Liscio, bianco
Lucidato, grigio
Muratura
Spessore dello strato 0,02 mm
Spessore dello strato 0,05 mm
Spessore dello strato 0,10mm
Tutte le pitture
Grigio-verde
Verde, Cu 203
Rossa
Nera, CuO
Nera, brillante
Pittura mimetica, verde
Bianca
1,98 mm
6,88 mm
Vetro opaco
Acetilene
Canfora
Fuliggine di candela
Carbone
Sabbia
Arenaria
Segatura
Ardesia
20
20
20
40
25
25
100
500
120
260
100
300
500
40
40
90
90
90
40
90
90
40
20
70
20
40
40
40
40
22
22
22
90
20
90
90
90
20
50
90
280
280
300
25
25
120
20
20
40
20
20
0,92
0,90
0,93
0,28
0,95
0,81
0,81
0,79
0,95
0,95
0,76
0,75
0,71
0,78
0,79
0,09
0,65
0,64
0,74
0,96
0,95
0,88
0,39
0,91
0,69
0,95
0,56
0,75
0,93
0,27
0,46
0,72
0,92 – 0,96
0,95
0,95
0,95
0,92
0,90
0,85
0,94
0,90
0,93
0,92
0,97
0,94
0,95
0,95
0,76
0,67
0,75
0,69
Ghiaia
Carbonio
Vernice
Argilla
Marmo
Muratura
Olio, su nichel
Pitture a olio
Vetro di quarzo
Fuliggine
Sabbia
Arenaria
Segatura
Ardesia
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Non metalli
Materiale
TIpo/Qualità/Elemento
Temperatura (°C)
ε
Neve
Fine
Grossi fiocchi
Smeriglio
Seta
Carburo di silicio
Acqua
Vetro solubile
2 strati
Essiccato all’aria
Rosso, ruvido
-7
-8
80
20
150 – 650
40
20
20
20
20
0,82
0,89
0,86
0,78
0,83 – 0,96
0,67
0,96
0,34
0,90
0,93
Smeriglio
Seta
Carburo di silicio
Acqua
Vetro solubile
Collante in cellulosa
Mattone
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Casa madre
Testo AG
Postfach 1140
D-79849 Lenzkirch
Testo-Straße 1
D-79853 Lenzkirch
Tel. +49 76536810
Fax +49 7653681109
E-Mail: [email protected]
http://www.testo.de
Testo Italia
LA SEDE
Testo SpA
Via F.lli Rosselli, 3/2
20019 Settimo Milanese (MI)
Tel: 02/33519.1
Fax: 02/33519.200
http://www.testo.it
e-mail: [email protected]
LA FILIALE DI PADOVA
Testo SpA
Via delle Industrie, 13/C
35010 Limena (PD)
Tel: 049/8840003
Fax: 049/769414
http://www.testo.it
e-mail: [email protected]
GLI UFFICI DI ROMA
Testo SpA - Sig. Carmine Toscano
Via Furio Camillo 99, 00181 ROMA
Tel: 06/7856530
Fax: 06/7801351
Cell: 333/2422581
e-mail: [email protected]
[email protected]
L’organizzazione commerciale Testo Italia
ALLEMANO METROLOGY
Via Livorno 60, 10144 TORINO
Tel: 011/2258371, Fax: 011/2258379
e-mail: [email protected]
www.allemanometrology.com
CALLEGARO OMAR
Via Paolo Borsellino, 8
27015 Landriano (PV)
Tel. e Fax: 0382/615647
e-mail: [email protected]
CLIMART SAS
Viale della Repubblica, 73100 LECCE
Tel: 0832/240041, Fax: 0832/256057
e-mail: [email protected]
www.pezzuto.it
COGESI Sas
Via Aterno, Zona Commerciale
66020 S. GIOVANNI TEATINO (CH)
Tel: 085/4463080, Fax: 085/4463002
e-mail: [email protected]
www.cogesisas.it
DAMIAN GEOM. LORENZO
Via Pareto, 11
31030 DOSSON DI CASIER (TV)
Tel: 0422/331835, Fax: 0422/633732
e-mail: [email protected]
www.agenziadamian.com
DI.VI. SNC
di Viceconti e Di Stefano
Via N. Paganini, 7
21013 Gallarate (VA)
Tel: 0331/230830, Fax: 0331/249168
e-mail: [email protected]
www.divisnc.com
50
ERREDUE SAS
Via A. Magliani, 64/66
00148 ROMA
Tel: 06/6556805, Fax: 06/6553475
e-mail: [email protected]
www.erreduesas.com
SIME di Masneri Emilio & Figli SNC
Galleria Vittorio Veneto, 28
25128 Brescia
Tel: 030/392525, Fax: 030/392017
e-mail: [email protected]
www.tzm.it/sime
GUARINI MAURO
V.le delle Alpi, 92/94
90144 PALERMO
Tel: 091/512922 - 6707785, Fax: 091/512679
e-mail: [email protected]
S.M. RAPPRESENTANZE
Via Forlì, 19/9
16127 GENOVA
Tel: 010/267525, Fax: 010/2463940
e-mail: [email protected]
www.gesm.it
KLIM ACQUA E ARIA SNC
Via Pietro Nenni, 72 A/B int. I/L/M
Loc. Capalle
50013 CAMPI BISENZIO (FI)
Tel: 055/8974416, Fax.: 055/8974533
e-mail:[email protected]
www.klim.it
M&A SNC
Via S. Faustino, 155/P
41100 MODENA
Tel: 059/357600, Fax: 059/355408
e-mail: [email protected]
PAPA GAETANO
Via Gibilrossa, 4
95121 CATANIA
Tel. e Fax: 095/208157
e-mail: [email protected]
REIM SAS
Via Carlo di Tocco, 46
80142 NAPOLI
Tel: 081/7340072, Fax: 081/7340093
e-mail: [email protected]
TECNO GAS/ Centro Assistenza
P.zza C. Alberto Dalla Chiesa, 47
94015 PIAZZA ARMERINA (EN)
Tel: 0935/683009, Fax: 0935/686277
e-mail: [email protected]
TOMBOLINI CARLO & C. SAS
Via Ghirardi, 14
63010 Lido di Fermo (AP)
Tel: 0734/673777, Fax: 0734/685659
e-mail: [email protected]
ZENIT DI PANTIERI ROBERTO SAS
Via Cerchia, 38/B
47100 FORLì (FC)
Tel: 0543/62353, Fax: 0543/414522
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ZERBETTO GIANFRANCO SNC
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15.11.2006
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