Relazione di laboratorio misure meccaniche e termiche: Termocamera

Rilevazione termica e calcolo dell'emissività di un corpo tramite termocamera a infrarossi

Sommario

L’obiettivo dell'esperimento è calcolare l'emissività di un corpo per ottenere una misura della sua temperatura tramite una termocamera. L'emissività del corpo, supposto come grigio, verrà utilizzata per calibrare la termocamera e permettere rilevazioni accurate di corpi di eguale materiale. Si procederà facendo delle misurazioni della temperatura di un corpo attraverso un termometro a resistenza al platino per poi ricavare il valore dell’emissività ed inserirne il valore effettivo nella relazione di Boltzmann.

Introduzione

Le termocamere sono degli strumenti di misura della temperatura senza contatto di notevole importanza. Sono molto utili quando devo effettuare misurazioni della temperatura di oggetti con i quali è difficile entrare in contatto diretto. Le termocamere vedevano inizialmente largo utilizzo solo in campo militare, mentre sono ad oggi diffuse nei più svariati ambiti tra cui quello medico, quello industriale e quello edile. La diffusione di questi strumenti è facilitata grazie al costo contenuto e la semplicità di utilizzo, oltre a ciò garantiscono campi complessi di temperature, una sicurezza notevole per l’utente e l’eliminazione dell’errore di inserzione.

Per avere rilevazioni termiche con basse incertezze, le termocamere devono essere tarate in maniera ottimale, è quindi necessaria una conoscenza fondamentale della teoria della radiazione termica. Per una corretta taratura dello strumento bisogna calcolare l’esatta emissività dell’oggetto da misurare e tenere conto della temperatura dell’ambiente (temperatura di background). Infatti, la temperatura di un oggetto calcolata attraverso la potenza emessa dipende dall’emissività secondo la legge di Boltzmann:

La temperatura dell’ambiente influisce sulla rilevazione della temperatura dell’oggetto perché lo strumento assorbe una potenza termica emessa dall'ambiente circostante e riflessa sull'oggetto in questione.

Per calcolare la temperatura tenendo conto dell’emissività, il misurando è stato rivestito con scotch di Kapton e scotch di carta. Usando una prima immagine dalla termocamera e la temperatura rilevata con un termometro al platino siamo riusciti a calcolare l’emissività specifica dello scotch di Kapton e dello scotch di carta. Con i valori ricavati delle emissività sarà quindi possibile calcolare la temperatura dell’oggetto rivestito con uno dei due scotch.

Elaborato

Saranno utilizzati durante l'esperimento i seguenti strumenti:

• Una termocamera FLIR B335 (datasheet allegato) e software di acquisizione dati FlirTools+.
• Due riscaldatori a differenti temperature rivestiti di scotch Kapton e scotch di carta.