Le termocamere sono strumenti utili, se non indispensabili, per moltissimi professionisti nel settore edile, impiantistico, elettronico e in molti altri campi.
Consentono di individuare agevolmente guasti, monitorare prestazioni, scoprire difetti e in generale vedere a colpo d’occhio informazioni legate alla temperatura degli oggetti che ci circondano.
Tuttavia per poter scegliere correttamente il nostro strumento dobbiamo sapere, in base all’uso che intendiamo farne, fino a che distanza è possibile misurare con una determinata termocamera.
Per rispondere ci affideremo ad una guida tecnica pubblicata da Flir, un noto costruttore di termocamere, che spiega nel dettaglio quali devono essere i criteri di scelta legati alla distanza dell’oggetto di cui misurare la temperatura e alle sue dimensioni.
I fattori da tenere in considerazione sono:
- risoluzione della termocamera;
- campo visivo istantaneo (IFOV);
- ottiche;
- dimensioni del soggetto;
- altre variabili.
Il concetto fondamentale per conoscere a quale distanza è ancora possibile ottenere una rappresentazione termica fedele di un oggetto con una termocamera è il cosiddetto rapporto spot/distanza.
Posto che per ottenere una misura di temperatura più accurata possibile è importante che il soggetto occupi il maggior numero di pixel del sensore della termocamera, per avere un’idea di massima delle potenzialità del nostro strumento dobbiamo affrontare qualche calcolo.
Ipotizziamo di voler eseguire una misurazione di temperatura accurata di un soggetto di 20 millimetri a 15 metri di distanza dalla termocamera.
Come si fa a capire se la termocamera è in grado di misurare con accuratezza?
È necessario controllare nelle specifiche della termocamera il campo visivo e la risoluzione. Per questo esempio, ipotizziamo che la risoluzione sia 320 x 240, e il campo visivo orizzontale dell’ottica di 24 gradi.
È necessario prima calcolare l’IFOV in milliradianti (mrad) con questa formula:
IFOV = (FOV/numero di pixel*) x [(3,14/180)(1000)]
*Il numero di pixel che corrisponde all’orientamento (orizzontale/verticale) del FOV
Poiché l’ottica ha un FOV orizzontale di 24 gradi, si divide 24 per la risoluzione pixel orizzontale della termocamera, in questo caso 320. Poi si moltiplica per 17,44, che è il risultato di (3,14/180)(1000) nell’equazione sopra.
(24/320) x 17,44 = 1,308 mrad
Sapendo che l’IFOV è 1,308 mrad, si deve trovare il proprio IFOV in millimetri con questa formula:
IFOV (mm): (1,308/1000) x 15000* mm = 19,62 mm
*La distanza dal soggetto
Il rapporto spot/distanza è quindi 19,62:15000. Questo numero è la dimensione misurabile di un singolo pixel (1 x 1). Semplificando, questo calcolo indica che la termocamera è in grado di misurare uno spot (punto) di 19,62 mm a una distanza di 15 metri.
Questa misura è chiamata “rapporto spot/distanza teorico“. Anche se può essere considerato il vero rapporto punto/distanza, non è necessariamente il più accurato. Questo dato fornisce infatti solo la temperatura di un’area molto piccola all’interno di un singolo pixel.
La misurazione di un singolo pixel può essere imprecisa per vari motivi:
- Differenze rispetto al pixel più vicino;
- Riflessi o imperfezioni della superficie degli oggetti misurati;
- Oggetti di forma diversa da quella quadrata dei pixel;
- Distorsioni nei sistemi ottici.
Per tutte queste ragioni Flir utilizza un bbbpixel così da garantire una misura accurata anche a distanza. È sufficiente moltiplicare per tre il rapporto punto/distanza teorico in millimetri, per ottenere un rapporto punto/distanza di 3 x 3 pixel invece di 1 x 1.
Questo valore sarà più accurato. Quindi moltiplicando l’IFOV in mm (19,62) per 3, si ottiene: 58,86 mm. Ciò significa che è possibile misurare un punto di 58,86 millimetri a 15 metri di distanza.