Come funziona una termocamera, una tecnologia che sembra uscita da un film

Quanti di noi, vedendo un film di azione, non si siano chiesti come fosse possibile vedere attraverso le pareti le sagome delle persone illuminate di varie tonalità di rosso, a dispetto dell’ambiente circostante che invece era di un verde acido. Tutte queste tonalità, viste da dietro uno schermo led, non possono che riportare alla mente le telecamere termiche, ossia quei dispositivi in grado di “vedere oltre”. Le termocamere sono dispositivi che traducono l’energia termica (calore) in luce visibile per analizzare un particolare oggetto o scena. L’immagine prodotta è nota come termogramma e viene analizzata attraverso un processo chiamato termografia. Le termocamere sono dispositivi sofisticati che elaborano l’immagine catturata e la visualizzano su uno schermo. Queste immagini possono essere utilizzate per una diagnosi immediata o elaborate attraverso un software specializzato per un’ulteriore valutazione, accuratezza e produzione di report. Le termocamere portano la misurazione della temperatura a un livello superiore: invece di ottenere un numero per la temperatura, si ottiene un’immagine che mostra le differenze di temperatura di una superficie.

Cosa vedono le termocamere?

La luce visibile è quella che vediamo ogni giorno intorno a noi. È l’unica parte dello spettro elettromagnetico che possiamo vedere. La luce visibile occupa solo una piccola area dello spettro elettromagnetico, mentre la radiazione infrarossa (IR) rappresenta una percentuale maggiore. Se vogliamo vedere cosa succede nelle altre parti dello spettro, abbiamo bisogno di apparecchiature specializzate. Tutti gli oggetti assorbono, riflettono e talvolta trasmettono energia a livelli diversi. Materiali diversi emettono energia calda o fredda a ritmi diversi. È questa energia che può essere rilevata dalle apparecchiature a infrarossi e visualizzata sotto forma di immagini.

Applicazioni e usi delle termocamere

Originariamente sviluppate per uso militare durante la guerra di Corea, le termocamere sono passate ad altri campi e hanno trovato molti usi. I vigili del fuoco le utilizzano per vedere attraverso il fumo, individuare le persone e localizzare i punti caldi degli incendi. Le forze dell’ordine utilizzano questa tecnologia per gestire le attività di sorveglianza, localizzare e arrestare i sospetti, indagare sulle scene del crimine e condurre operazioni di ricerca e salvataggio. I tecnici della manutenzione delle linee elettriche individuano i giunti e le parti che si surriscaldano per eliminare potenziali guasti. Quando l’isolamento termico diventa difettoso, i tecnici delle costruzioni possono vedere le perdite di calore per migliorare l’efficienza del raffreddamento o del riscaldamento. Questo è il caso d’uso più “comune”, tant’è che a differenza dei primi impieghi, questo tipo di telecamere è tranquillamente acquistabile su internet su siti specializzati, certo è che a meno che non siate degli idraulici o abbiate un’impresa di costruzione, acquistare una telecamera termica potrebbe rappresentare uno sfizio un po’ troppo dispendioso considerato che la cifra media è compresa tra i 600 e i 1400 euro. Anche le attività fisiologiche, come la febbre, negli esseri umani e in altri animali a sangue caldo possono essere monitorate con le immagini termografiche. Sono anche strumenti comuni utilizzati dagli ispettori domestici. Caratteristiche delle termocamere Le termocamere possono essere acquistate con il minimo indispensabile di funzioni che si limitano a leggere la temperatura del reticolo centrale fisso sul display o con funzioni multiple che consentono all’utente di selezionare più reticoli mobili e di fare confronti tra di essi per mostrare le temperature alte, basse e medie sul display. Le termocamere hanno palette di colori multiple selezionabili dall’utente, come bianco/nero, ferro o arcobaleno. La tavolozza del ferro è quella più comunemente utilizzata dagli ispettori domestici. La tavolozza bianco/nero aiuta a identificare i dettagli dell’immagine, mentre la tavolozza arcobaleno ha la migliore sensibilità termica per visualizzare le differenze di temperatura. Di seguito sono riportate alcune immagini di esempio di alcune tavolozze di colori.

Le telecamere più sofisticate possono includere

• Una funzione di allarme a colori che consente all’utente di selezionare una temperatura. La termocamera visualizzerà un’immagine termica a colori solo di tutto ciò che si trova al di sopra o al di sotto della temperatura selezionata.
• Una funzione picture-in-picture che visualizza un’immagine termica a colori (di dimensioni pari a un quarto del display) all’interno di un’immagine digitale standard. Le letture della temperatura sono limitate alla parte termica di questa funzione.
• Una funzione di fusione o di fusione consente all’utente di fondere la temperatura massima, minima o media dell’immagine termica con un’immagine digitale standard.

Cosa cercare in una termocamera

Ci sono diversi componenti che contribuiscono alla qualità e al costo di una termocamera. I due fattori più importanti sono la risoluzione del rilevatore e la sensibilità termica. La risoluzione del rilevatore descrive il numero di pixel. Le risoluzioni più comuni sono 160 x 120, 320 x 240 e 640 x 480 pixel. Un rilevatore da 320 x 240 produce un’immagine composta da 76.800 pixel. Poiché a ogni pixel è associata una temperatura, si tratta di 76.800 punti di dati di temperatura. Le risoluzioni più elevate producono anche immagini visibilmente più chiare. La sensibilità termica è la minima differenza di temperatura che la termocamera è in grado di rilevare. Una sensibilità di 0,05° significa che la termocamera può distinguere tra due superfici con una differenza di temperatura di soli cinque centesimi di grado. Un altro fattore importante da considerare è l’intervallo di temperatura della termocamera. L’intervallo indica le temperature minime e massime che la termocamera è in grado di misurare (tipicamente da -4°F a 2200°F). Per ottenere la migliore immagine termica da analizzare, la maggior parte delle termocamere può essere sottoposta a quattro regolazioni: la messa a fuoco, la modifica dell’impostazione dell’emissività, la modifica dell’impostazione della temperatura di riflessione e la sintonizzazione termica. Ciascuna di queste regolazioni deve essere presa in considerazione quando si sceglie una termocamera. Proprio come una normale fotocamera, l’obiettivo della termocamera deve essere messo a fuoco per migliorare la nitidezza dell’immagine. La maggior parte delle termocamere può essere messa a fuoco ruotando l’obiettivo. Le termocamere più sofisticate hanno una messa a fuoco a pulsante. L’emissività è la quantità di radiazioni emesse da un oggetto rispetto a quella di un perfetto emettitore di radiazioni quando entrambi sono alla stessa temperatura. La regolazione dell’emissività è importante quando si effettuano misure di temperatura o si confrontano le temperature di due oggetti diversi. Non tutte le fotocamere consentono all’utente di inserire la temperatura di riflessione. L’impostazione della temperatura di riflessione consente all’utente di compensare la temperatura degli oggetti circostanti che si riflettono su un oggetto. Come l’emissività, anche la temperatura di riflessione è importante quando si effettuano misure di temperatura o si confrontano le temperature di due oggetti. Non tutte le termocamere consentono all’utente di inserire la temperatura di riflessione. La sintonizzazione termica della termocamera comporta la regolazione dell’intervallo di temperatura che la termocamera vede in modalità di visualizzazione manuale. La modalità manuale consente all’utente di regolare l’intervallo su un intervallo desiderato e la termocamera visualizzerà sempre questo intervallo di temperatura. L’uso della modalità manuale è ideale per evidenziare le differenze di temperatura dell’oggetto osservato. Limitazioni della termocamera Poiché l’energia termica può essere riflessa dalle superfici lucide, le termocamere non possono vedere attraverso il vetro. Le termocamere possono essere utilizzate per raccogliere informazioni sull’interno di una parete, ma non possono vedere attraverso i muri. È inoltre importante sapere che le termocamere non devono essere utilizzate come unico fattore decisivo per l’esistenza di un problema. Per confermare il problema è sempre necessario utilizzare altri strumenti.