Come funzionano le termocamere

Risoluzione a infrarossi / risoluzione rilevatore

Come in una videocamera digitale, il rilevatore nella termocamera registra i punti dell’immagine (pixel) che vengono poi ordinati nella cosiddetta matrice sensore in un termogramma. Una matrice sensore di 160 x 120 pixel registra un totale di 19.200 pixel, che rappresentano 19.200 valori di misura individuali. Una videocamera con un rilevatore da 320 x 240 pixel (= 76.800 pixel) produce quindi quattro volte più valori di misura di una videocamera con 160 x 120 pixel.

Conclusione: quanto maggiore è la risoluzione, tanto meglio una termocamera sarà in grado misurare oggetti di piccole dimensioni da una distanza più elevata, fornendo comunque immagini nitide.

Risoluzione rilevatore: 160 x 120

 Risoluzione rilevatore: 320 x 240

Sensibilità termica (NETD)

La sensibilità termica (differenza di temperatura equivalente al rumore, NETD) indica la più piccola differenza di temperatura che può essere visualizzata da una termocamera. Il valore è solitamente espresso in millikelvin (mK). Ad esempio, un valore di 120 mK indica che la termocamera è in grado di registrare differenze di temperatura a partire da 120 mK (= 0,12 °C).

Conclusione: quanto minore è il valore NETD, tanto maggiore sarà la qualità della misura.

Emissività, fattore di riflessione, fattore di trasmissione

L’emissività è una misura della capacità di un materiale di emettere raggi infrarossi. Anche se l’ideale sarebbe un’emissione al 100% e quindi un’emissività pari a 1, ciò non si verifica mai nella vita di tutti i giorni. Il cemento vi si avvicina con un’emissività di 0,93, che significa che il 93% dei raggi infrarossi è emesso dal cemento stesso. Sono considerati adatti per la termografia gli oggetti con un’emissività pari o superiore a 0,8. Questo valore può essere impostato nella termocamera.

Il fattore di riflessione è la misura della capacità di un materiale di riflettere i raggi infrarossi. In generale, le superfici lisce e lucidate riflettono di più delle superfici ruvide e opache fatte dello stesso materiale. Applicato all’esempio già menzionato del cemento, questo significa che il cemento riflette il 7% dei raggi infrarossi. La temperatura riflessa deve essere tenuta in considerazione nella misura degli oggetti a bassa emissività. Un fattore di offset nella videocamera permette di calcolare la riflessione e di migliorare così la precisione della misura della temperatura. Questo valore può essere impostato nella termocamera.

La trasmissione è la capacità di un materiale di farsi attraversare dai raggi infrarossi. Tuttavia, la maggior parte dei materiali non si lascia attraversare dai raggi infrarossi a onda lunga, quindi il grado di trasmissività può essere generalmente trascurato.

Campo visivo (FOV)
Risoluzione spaziale (IFOV)

Il campo visivo (FOV) determina la sezione d’immagine visibile di una termocamera. È espresso in gradi di angolazione e dipende dalla risoluzione del rilevatore e dall’obiettivo della termocamera. Può essere confrontato con il campo visivo di una persona.

L’IFOVgeo è espressa in milliradianti (mrad) e descrive l’oggetto più piccolo che può essere rappresentato da un pixel nella termocamera e visualizzato sul display, in base alla distanza di misura. Che cosa significa? A una distanza di 1 m, una risoluzione del rilevatore di 160 x 120 pixel e un FOV di 31°, l’IFOVgeo è 3,4 mrad. Un pixel rappresenta quindi un punto di misura con una lunghezza del lato di 3,4 mm, che viene visualizzato sul display della termocamera.

Alcuni calcoli esemplificativi:
Distanza: 2 m, risoluzione del rilevatore = 160 x 120, campo visivo = 31°: punto di misura = 6,8 mm (3,4 mrad x 2)
Distanza: 5 m, risoluzione del rilevatore = 160 x 120, campo visivo = 31°: punto di misura = 17 mm (3,4 mrad x 5)

L’IFOVgeo è però soltanto un valore teorico. Nella realtà, un oggetto da misurare non starà nella griglia prescritta dalla risoluzione della termocamera. Per questo esiste l’IFOVmeas.

L’IFOVmeas è il più piccolo oggetto reale misurabile.
La regola pratica è: IFOVmeas = IFOVgeo x 3
Esempio: 3,4 mrad x 3 = 10,2 mm.
Ciò significa che da una distanza di 1 m si possono misurare correttamente oggetti fino a una dimensione di 10,2 mm.

Suggerimento: se l’oggetto che deve essere registrato dalla termocamera è più piccolo dell’IFOVgeo, la misura dell’oggetto non sarà corretta. Raccomandazioni: ridurre la distanza di misura, selezionare un obiettivo differente o usare una termocamera con una IFOVgeo migliore.