Misurazione della temperatura a infrarossi vs termocoppia: capisci davvero la differenza?

La radiazione infrarossa si trova tra la luce visibile e le microonde nello spettro elettromagnetico, con lunghezze d'onda che vanno da 700 nanometri a 1 millimetro, includendo l'infrarosso vicino, l'infrarosso medio e l'infrarosso lontano. L'infrarosso vicino si riferisce alla parte dello spettro infrarosso vicina alla luce visibile, l'infrarosso lontano si riferisce alla parte dello spettro infrarosso vicina alle microonde, e l'infrarosso medio si trova tra i due.

Va notato che la radiazione infrarossa è "invisibile", il che significa che non può essere vista ad occhio nudo. Si trova al di fuori della luce rossa visibile all'occhio umano e ha una frequenza inferiore rispetto alla luce rossa. Lo stesso vale per la luce ultravioletta, che si trova al di fuori della luce viola visibile all'occhio umano e ha una frequenza superiore rispetto alla luce viola.

La radiazione infrarossa è qualcosa che non possiamo osservare ad occhio nudo, e per "vedere" la radiazione infrarossa, sono necessarie apparecchiature speciali. Le due tecniche più comuni per misurare la temperatura superficiale sono i sensori a infrarossi (IR) (senza contatto) e le termocoppie (tipo a contatto). Ognuna ha i suoi vantaggi e applicazioni ideali. Se stai cercando una soluzione affidabile per la misurazione della temperatura sul mercato, potresti chiederti: Quale è adatta a me?

In questo articolo, forniremo un'introduzione dettagliata alle basi dei sensori a infrarossi e delle termocoppie a contatto, confrontando i loro principi di funzionamento, i vantaggi e come determinare quale tecnologia è più adatta alle tue esigenze.

Cosa sono i sensori di temperatura a infrarossi (sensori IR)?
I sensori di temperatura a infrarossi, a volte semplicemente indicati come sensori IR, misurano la radiazione infrarossa emessa dalla superficie di un oggetto. Poiché tutti gli oggetti al di sopra dello zero assoluto emettono radiazioni infrarosse, questi sensori possono misurare la temperatura superficiale senza toccare fisicamente l'oggetto.

1. Come funzionano
I sensori IR rilevano l'intensità dell'energia infrarossa utilizzando un rilevatore e una lente integrati che focalizzano l'energia sull'elemento di rilevamento. Il sensore calcola quindi la temperatura in base all'intensità delle onde infrarosse.

2. Vantaggi principali

• Misurazione senza contatto: ideale per superfici pericolose, in movimento o estremamente calde.
• Tempo di risposta rapido: le misurazioni possono essere quasi istantanee.
• Rischio minimo di contaminazione: poiché non entrano in contatto, riducono i problemi di contaminazione incrociata (particolarmente utile in ambienti alimentari e medici).

3. Considerazioni

• Emissività: materiali diversi emettono radiazioni infrarosse a velocità diverse; la comprensione dell'emissività è fondamentale per letture accurate.
• Superfici riflettenti: materiali altamente riflettenti o lucidi possono causare letture imprecise a meno che il sensore non sia configurato correttamente.
• Rapporto distanza-punto: i sensori a infrarossi hanno un certo rapporto che determina le dimensioni del punto di misurazione a una data distanza. Rimanere all'interno dell'intervallo ottimale è importante per l'accuratezza.

Cosa sono le termocoppie a contatto?
Una termocoppia a contatto è un tipo di sensore semplice ma estremamente comune per le misurazioni della temperatura. Utilizza due metalli diversi che generano una piccola tensione quando esposti al calore. La tensione varia con la temperatura, consentendo alla termocoppia di misurare la temperatura dell'oggetto con cui entra in contatto.

1. Come funzionano
Le termocoppie sono realizzate saldando insieme due fili metallici in una giunzione (la "giunzione calda"). Quando questa giunzione viene riscaldata, i metalli producono una tensione. Un misuratore o un registratore di dati legge la tensione e la traduce in una lettura della temperatura.

2. Vantaggi principali

• Ampio intervallo di temperatura: le termocoppie possono misurare qualsiasi cosa, dalle temperature criogeniche alle temperature estremamente elevate, a seconda del tipo di metallo utilizzato.
• Convenienti: sono in genere economici e ampiamente disponibili.
• Robuste e versatili: molti modelli di termocoppie sono progettati per resistere ad ambienti difficili, come forni o processi industriali corrosivi.

3. Considerazioni

• Tempo di risposta più lento: le termocoppie devono raggiungere fisicamente la temperatura dell'oggetto, il che può essere più lento rispetto ai metodi senza contatto.
• Usura: come soluzione a contatto, le termocoppie possono degradarsi o danneggiarsi in ambienti abrasivi o corrosivi.
• Installazione: il posizionamento diretto sull'apparecchiatura o sul prodotto o al suo interno potrebbe essere impraticabile o pericoloso in alcuni scenari.

Quale ti serve?
Scegli i sensori a infrarossi (sensori IR) se...

• Hai bisogno di letture rapide e senza contatto a distanza.
• Le superfici che stai misurando sono pericolose, in movimento o fuori portata.
• Stai lavorando con processi in cui la contaminazione deve essere evitata (alimentare, medico).
• Vuoi "controllare a campione" più elementi rapidamente.

Scegli una termocoppia se...

• Stai misurando temperature estreme all'interno di macchinari, forni o fornaci.
• Hai bisogno di una soluzione durevole ed economica per il monitoraggio della temperatura integrato o continuo.
• Il contatto diretto è sicuro e fattibile (ad esempio, le superfici sono accessibili e non facilmente contaminabili).

Suggerimenti per la selezione del sensore giusto
1. Determina il tuo ambiente
Considera se la superficie di destinazione è in movimento, pericolosa o altrimenti inaccessibile.

2. Controlla l'intervallo di temperatura richiesto
Sia i sensori IR che le termocoppie sono disponibili in modelli progettati per intervalli di temperatura specifici.

3. Valuta le esigenze di accuratezza
Entrambi i tipi di sensori offrono accuratezze variabili; abbina i requisiti di precisione della tua applicazione.

4. Considera la manutenzione
Le termocoppie potrebbero aver bisogno di sonde di ricambio nel tempo; i sensori a infrarossi potrebbero aver bisogno della pulizia delle lenti.

5. Budget e scala
Il costo per unità, la quantità necessaria e l'integrazione complessiva del sistema possono influenzare la tua scelta.

I sensori a infrarossi (IR) e le termocoppie a contatto funzionano bene in diversi campi. I sensori a infrarossi sono altamente adatti per misurazioni rapide e senza contatto, soprattutto quando si tratta di superfici difficili da raggiungere o pericolose. Le termocoppie sono strumenti comprovati per la misurazione diretta della temperatura che offrono opzioni durevoli ed economiche per far fronte a condizioni difficili.