Una termocamera a infrarossi è uno strumento di misura elettronico che rileva la radiazione mettendola in relazione con la temperatura superficiale delle strutture o dell’apparecchiatura che si sta inquadrando.

E’ un sensore termico (radiometrico) che ha numerose applicazioni, ad esempio nel campo della manutenzione predittiva e correttiva degli impianti elettrici ed industriali, oppure in laboratorio per verificare l’eventuale presenza di surriscaldamenti all’interno di apparecchiature meccaniche, elettriche e schede elettroniche.

Uno dei grandi vantaggi offerti dalla termocamera è quello di essere uno strumento senza contatto, ossia capace di rilevare le mappe termiche nelle spettro della lunghezza d’onda a infrarossi pur rimanendo a distanza dalla zona che si intende misurare.

Il sensore radiometrico vero e proprio che costituisce il cuore di una termocamera moderna è chiamato matrice su piano focale (FPA), un dispositivo sensibile alle immagini composto da una matrice, solitamente di forma rettangolare, di rilevatori sensibili all’infrarosso sul piano focale dell’obiettivo.

Concettualmente, è lo stesso sistema utilizzato con le comuni macchine fotografiche digitali, ma con la fondamentale differenza che il sensore termico, anziché essere sensibile alla radiazioni della luce visibile, produce un segnale elettrico che dipende invece dalla radiazione infrarossa incidente.

La radiazione infrarossa preveniente dall’oggetto che si intende esaminare viene proiettata dall’ottica delle termocamere sul sensore termico provocandone la reazione, solitamente una variazione di tensione o di resistenza elettrica, che viene successivamente digitalizzata ed elaborata elettronicamente dal sistema di controllo integrato nella termocamera.

Il risultato della misura è un termogramma, una visualizzazione a scala di colore su un display i cui differenti toni di colore corrispondono alla distribuzione dell'intensità della radiazione infrarossa sulla superficie dell’oggetto esaminato.

L’utilizzo pratico è pertanto molto semplice. Puntando la termocamera sull’oggetto da esaminare si ottiene la sua immagine virtuale nella quale vengono evidenziati i rispettivi punti caldi e freddi.

Una termocamera a onda lunga è uno strumento in grado di rilevare energia infrarossa in una banda di lunghezza d’onda compresa tra 8 µm e 15 µm. Una termocamera a onda media è uno strumento in grado di rilevare energia infrarossa in una banda di lunghezza d’onda compresa tra 2,5 µm e 6 µm.

Così come per le macchine fotografiche, anche per le termocamere i sensori possono avere risoluzioni differenti, ad esempio 640 x 480 pixel. Attenzione a non confondere la risoluzione del sensore termico da quella del display della termocamera, che possono differire. Quello che conta veramente per la risoluzione delle misura è proprio la risoluzione del sensore termico.

Una risoluzione del display più elevata può essere comunque un utile funzionalità supplementare, ad esempio per visualizzare con una grafica più nitida le informazioni accessorie sulla misura.

Come per ogni altro strumento di misura, anche per le termocamere valgono le stesse accortezze per la scelta del modello più adatto in base all’accuratezza e ripetibilità delle misure che si intendono effettuare.

Nel caso delle termocamere, però, assumono particolare importanza i parametri di accuratezza e ripetibilità non solo in condizioni standard di funzionamento a temperatura ambiente, ma anche le loro variazioni in base alle condizioni ambientali.

Proprio per la natura delle sue applicazioni tipiche, le termocamere sono spesso esposte a variazioni notevoli nella temperatura di funzionamento, pertanto è importante verificare che i valori di precisione e accuratezza siano appropriati anche nel funzionamento all’aperto o alle condizioni di presunto utilizzo dello strumento.

Il progresso della microelettronica ha consentito negli ultimi anni di potenziare il sistema di elaborazione e visualizzazione delle immagini presente nelle termocamere, trasformandole in strumenti molto più compatti e, soprattutto, molto più semplici da usare.

Pertanto, nella scelta della termocamera più adatta alla propria applicazione, oggi è opportuno prestare attenzione alle varie funzioni di usabilità, che sono spesso il vero fattore di differenziazione tra un prodotto e un altro, oltre ovviamente a quelle delle caratteristiche di base del sensore termico.

Ergonomia e possibilità di generare report automatici esportabili su un PC sono fattori sempre più importanti, ma comodissima si è rivelata un’altra innovazione presente in molti prodotti commerciali: la possibilità di miscelare le immagini termiche con le immagini nel campo del visibile.

Al di là dei nomi commerciali scelti dai vari produttori, le immagini combinate visibile/infrarossi semplificano notevolmente l’individuazione dei punti di interesse sull’apparecchiatura e rappresentano un importante valore aggiunto per le termocamere.

Altre funzioni che semplificano l’utilizzo degli strumenti più moderni sono la possibilità di acquisire non solo immagini statiche, ma anche sequenze video per studiare fenomeni dinamici, così come la possibilità di inserire appunti testuali o vocali durante l’esecuzione delle misure, eventualmente con geolocalizzazione automatica.

Ma vediamo ora alcuni esempi significativi di moderne soluzioni commerciali adatte per esempio all’utilizzo in applicazioni di manutenzione e in applicazioni da laboratorio.

Termocamere per la manutenzione di ambienti industriali e commerciali

Le termocamere Fluke Ti125 e Ti110 sono due ottimi esempi di strumenti particolarmente adatti alle applicazioni nel settore delle manutenzione di apparecchiature elettriche e industriali.

La risoluzione del sensore termico è di 160 x 120 pixel e lo strumento ha una forma ergonomica compatta pensata per facilitare l’utilizzo dello strumento con anche con una sola mano.

La gamma di misura della temperatura si estende da -20 °C a +350 °C (Ti125) o +250 °C (Ti110) con una precisione a temperatura ambiente di +- 2% o 2 °C.

L’esclusivo sistema di focalizzazione automatico IR-OptiFlex progettato da Fluke per questa serie di termocamere garantisce la messa a fuoco delle immagini da 1,2 metri e oltre.

Quando si devono acquisire immagini da una distanza inferiore, è possibile impostare la messa a fuoco manuale con un semplice gesto. Lo scopo di questo sistema automatico è quello di evitare di perdere tempo a regolare la messa a fuoco o a cercare di interpretare un'immagine fuori fuoco.

Il sistema di annotazione IR-PhotoNotes serve invece per avere sempre a disposizione tutti i riferimenti di ogni specifica misura eseguita, tenendo traccia dei percorsi di ispezione, aggiungendo immagini digitali delle aree circostanti e altre informazioni importanti. In pratica, utilizzando la funzione di annotazione vocale, i valori rilevati dalla bussola elettronica incorporata e il sistema di annotazione IR-PhotoNotes, i report di analisi si scrivono praticamente da soli.

La modalità AutoBlend definisce invece un particolare sistema di elaborazione delle immagini che fonde le immagini digitali acquisite nel campo del visibile con quelle delle misure a infrarossi. La modalità AutoBlend unisce immagini digitali e parzialmente trasparenti in una singola immagine ricca di informazioni e di immediata comprensione per l’utilizzatore.

Termocamere ad alte prestazioni per i professionisti più esigenti

Le termocamere Testo 885 e 890 nel nuovo design a pistola sono caratterizzata da un’elevata risoluzione delle immagini a infrarossi e un'eccellente sensibilità termica.

La nuova ergonomia con l'impugnatura rotabile e il display orientabile, insieme al funzionamento intuitivo (tramite joystick o touchscreen), garantiscono le migliori condizioni d'impiego in una vasta gamma di applicazioni di misura.

La gamma di temperatura misurabili può essere commutata tra -20° C e 100 °C e da 0° C a + 350 °C con la possibilità di estensione opzionale fino a 1200 °C.

La combinazione del rilevatore ad alta risoluzione da 320 x 240 pixel (Testo 885) oppure 640 x 480 pixel (Testo 890) e di un'eccellente sensibilità termica < 30 mK (Testo 885) e < 40 mK (Testo 890) assicura immagini termografiche nitide e significative, che possono essere ulteriormente migliorate sfruttando la particolare funzione SuperResolution ideata da Testo.

La tecnologia Super Risoluzione migliora la risoluzione geometrica utilizzabile dell'immagine a infrarossi di un fattore di 1,6, con il quadruplo dei valori  di misura. Ciò significa che si possono visualizzare più informazioni termiche su ogni immagine a infrarossi e che le ispezioni termografiche possono essere eseguite in maniera più dettagliata e affidabile.

Il risultato viene ottenuto tramite un algoritmo di elaborazione brevettato che sfrutta acquisizioni multiple a breve distanza temporale e leggermente sfalsate per ricostruire un’immagine con un maggior livello di dettaglio.

Inoltre, il miglioramento della qualità dell'immagine a infrarossi registrata con la tecnologia Super  Risoluzione significa in pratica che il cosiddetto "più piccolo oggetto misurabile" diventa ancora più piccolo a parità di distanza tra la termocamera e l'oggetto da misurare. Ciò consente di effettuare ispezioni termografiche persino sulle strutture più piccole fino a 0,07 mm (con testo 890), o di visualizzare più valori di misura e dettagli da una distanza elevata.

Durante la misura su oggetti di grandi dimensioni, la funzione panoramica assistita inserita nelle termocamere Testo 885 e 890 consente di analizzare e documentare un'immagine unica derivante dall'unione di diverse immagini individuali evitando di dover gestire, visualizzare e confrontare diverse immagini singole.

Inoltre, per facilitare le ispezioni termografiche ripetitive su oggetti simili, la tecnologia di riconoscimento di locazione facilita il riconoscimento, l'assegnazione e l'archiviazione diretta delle locazioni di misura, oltre all'assegnazione e all'archiviazione automatica delle immagini termografiche.