Relazione laboratorio termocamere

Politecnico di Milano

Scuola dell'ingegneria industriale e dell'informazione

Corso di laurea triennale in ingegneria meccanica

Relazione di laboratorio: Misura dell'emissività di un materiale mediante l'uso di una termocamera

Anno Accademico 2020 - 2021

Indice

• 1 Sommario ................................................................................................................ 3
• 2 Introduzione ............................................................................................................ 3
• 3 Metodi e materiali .................................................................................................. 5
  • Descrizione apparato sperimentale .............................................................................................. 6
  • Ipotesi assunte .............................................................................................................................. 6
  • Metodi ........................................................................................................................................... 6
  • Dati raccolti .................................................................................................................................. 8
• 4 Discussione dei risultati .......................................................................................... 9
  • Elaborazione dati ................................................................................................................................. 9
  • Valutazione incertezza ................................................................................................................ 11
• 5 Conclusione ........................................................................................................... 12

1 Sommario

Questo laboratorio ha il fine di descrivere il procedimento e i risultati di una misura di temperatura effettuata attraverso una termocamera a infrarossi. In particolare, l’esperienza prevede l’utilizzo di una termoresistenza al platino (Pt100) con cui si misurano le temperature di carta e Kapton applicati su un riscaldatore. Dopo aver impostato l’emissività unitaria sulla termocamera, si procede con l’acquisizione dell’immagine che verrà analizzata con il software InfReC Analyzer. Con la temperatura ottenuta, è possibile calcolare l’emissività effettiva di carta e Kapton; tale valore servirà per calcolare la temperatura della carta.

2 Introduzione

L’esperienza di misura della temperatura senza contatto si basa sul principio fisico dell’irraggiamento, ossia il trasferimento di energia tra due corpi per mezzo di onde elettromagnetiche. Per l’irraggiamento vale la relazione di Stefan-Boltzmann:

\( \epsilon \cdot \sigma \cdot F \cdot T^4 \cdot A \)⁴

Dove:

• \( \epsilon \) = emissività. È funzione di lunghezza d’onda e temperatura per corpi reali. Può assumere valori diversi a seconda che si tratti di:
  • Corpo nero (\( \epsilon = 1 \))
  • Corpo grigio (\( 0 < \epsilon < 1 \))
  • Corpo trasparente (\( \epsilon = 0 \))
• \( \sigma = 5,670373 \times 10^{-8} \, \text{W m}^{-2} \text{K}^{-4} \) = costante di Stefan-Boltzmann
• F = fattore di vista (frazione di potenza raccolta rispetto alla potenza totale irradiata)
• T = temperatura del corpo
• A = area complessiva

In secondo luogo, è opportuno fare due considerazioni sulla potenza che raggiunge