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Termocamera vs termocoppia per la misurazione industriale della temperatura

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Se una termocamera e una termocoppia forniscono letture diverse, la prima domanda da porsi non è quale dei due strumenti sia migliore. La prima domanda da porsi è se i due strumenti misurino la stessa cosa.

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Se una termocamera e una termocoppia forniscono letture diverse, la prima domanda da porsi non è quale dei due strumenti sia migliore. La prima domanda è se i due strumenti misurino la stessa cosa.

Una termocamera potrebbe riprendere l’esterno di un componente, mentre una termocoppia è fissata a uno strato diverso, montata su un cuscinetto o posizionata in un punto vicino. Le letture potrebbero anche riflettere condizioni di carico diverse o momenti diversi nel tempo. Quando le misurazioni non coincidono, verificare innanzitutto se i due metodi stanno effettivamente misurando lo stesso punto nelle stesse condizioni.

La risposta breve
Cosa sta succedendo? Inizia da ciò che ti dice. Verifica questi aspetti prima di fidarti del risultato
Diverse parti o aree sono calde. Non sai dove abbia origine il problema. La termocamera individua l’area calda e mostra la distribuzione superficiale. Controlla la finitura superficiale, i riflessi, la messa a fuoco, le dimensioni del bersaglio, la distanza e le impostazioni della termocamera che influenzano la lettura.
Una parte, un tubo o un punto interno noto richiede una registrazione della temperatura o un segnale di controllo. Termocoppia Monitora un punto installato nel tempo. Controlla la posizione della giunzione, il montaggio o l’inserimento, la gestione della temperatura di riferimento, il cablaggio e la verifica.
Avete individuato un punto caldo oppure le due letture non coincidono. È necessario confermare il risultato. In entrambi i casi la termocamera mostra la distribuzione termica. La termocoppia monitora un singolo punto. Verificate la stessa posizione, lo stesso strato, lo stesso carico, la stessa finestra temporale e lo stesso metodo di accettazione.
Si tratta di una scelta relativa al flusso di lavoro di misurazione. Non è una classifica universale di precisione.

Inizia dalla decisione, non dallo strumento
Prima di scegliere uno strumento, scrivi una frase che descriva lo scopo a cui deve servire la misurazione:

Individuare un punto caldo: quale parte dell’assieme è più calda rispetto all’area circostante?
Proteggere un componente: un punto noto rimane entro i propri limiti operativi durante un ciclo di carico definito?
Controllare un processo: quale segnale dovrebbe attivare un allarme, uno spegnimento o un’azione di controllo?
Comprendere il flusso di calore: dove si diffonde il calore e come cambia tale andamento al variare del carico?
Misurare un valore interno: la temperatura richiesta si trova all’interno di un componente, sotto un rivestimento o in un fluido piuttosto che sulla superficie visibile?
Lo stesso dispositivo può richiedere strumenti diversi a seconda delle misurazioni. Una scansione a livello di scheda può richiedere una telecamera, mentre il canale di controllo finale potrebbe comunque necessitare di un sensore a contatto. Definire prima la decisione evita che il confronto si riduca a un generico dibattito “telecamera contro termocoppia”.

Un test elettronico pratico: utilizzare un approccio a due passaggi
Per una scheda sotto tensione, un convertitore, un motore o un altro gruppo con diverse possibili fonti di calore, un flusso di lavoro in due fasi è spesso più facile da interpretare rispetto al tentativo di far svolgere tutto a un unico strumento.

Fase 1: utilizzare la telecamera per individuare l’area
termografia a infrarossi
Eseguire la scansione del gruppo ogni volta nelle stesse condizioni operative. Cercate un componente che si distingua, un percorso di calore o un cambiamento che si manifesti solo sotto un determinato carico.

Registrate le condizioni principali della termocamera: superficie del bersaglio, posizione della termocamera, messa a fuoco, dimensioni del bersaglio, distanza, temperatura riflessa ed eventuali finestre o involucri. Quando confrontate termocamere industriali per la misurazione della temperatura, riportate queste impostazioni nel verbale di prova.

La fase con la termocamera risponde alla domanda «dove dobbiamo guardare?». Non risponde automaticamente a cosa stia accadendo al di sotto della superficie visibile o quale segnale debba utilizzare un controllore.

Fase 2: utilizzare la termocoppia per monitorare un punto specifico
Termocoppie di tipo K collegate a un modulo di acquisizione dati multicanale
Foto: Harke / Wikimedia Commons (dominio pubblico).
Collegare la termocoppia nel punto rilevante ai fini della decisione. Specificare se la giunzione si trova su una superficie, è inserita o separata dal bersaglio da un rivestimento o da materiale di montaggio. Annotare nel verbale il percorso dei cavi, la gestione della temperatura di riferimento (come viene considerata la temperatura di riferimento), il condizionamento del segnale, l’isolamento elettrico e lo stato di funzionamento.

La fase della termocoppia risponde alla domanda: «Come si comporta nel tempo questo punto selezionato?». Ciò che conta è il risultato dopo l’installazione. Un sensore che sembra veloce sulla scheda tecnica può rispondere in modo diverso dopo che il montaggio ha modificato il flusso di calore o aggiunto massa termica. Nelle apparecchiature soggette a rumore elettrico, verificare anche se il cablaggio o la configurazione della messa a terra disturbano il segnale.

Quando una termocamera a infrarossi è più utile
per identificare i punti di guasto su un circuito stampato
Iniziate con la termocamera quando dovete individuare un’area calda. È utile quando è necessario:

controllare molti componenti o un assemblaggio di grandi dimensioni;
confrontare il calore prima e dopo un cambiamento di carico o di progettazione;
osservare un bersaglio in movimento, alimentato o difficile da raggiungere senza applicare un sensore;
individuare l’area che richiede una misurazione di follow-up.
La termocamera non è la scelta ideale quando la temperatura da rilevare si trova all’interno del componente. È inoltre più difficile da utilizzare su superfici lucide o a bassa emissività. Il calore proveniente dalle vicinanze può influenzare il risultato. Un bersaglio di piccole dimensioni può essere visibile ma comunque troppo piccolo per una lettura attendibile. Un’immagine nitida non equivale a una temperatura verificata.

Per ulteriori approfondimenti, consultare la sezione dedicata alla termografia a infrarossi industriale per il monitoraggio delle apparecchiature.

Quando una termocoppia è lo strumento iniziale più indicato
Iniziare con la termocoppia quando la decisione dipende da un singolo punto, da un andamento temporale o da un segnale destinato all’hardware di prova o di controllo. Funziona al meglio quando è possibile installare e verificare la giunzione nella posizione richiesta.

Il compromesso è che l’installazione influisce sulla misurazione. Una giunzione allentata, un supporto che dissipa il calore, un cavo che altera il flusso termico locale, una gestione inadeguata della temperatura di riferimento o il rumore elettrico possono tutti compromettere il risultato. Il “contatto” di per sé non garantisce la correttezza della lettura; rende semplicemente ispezionabili la giunzione e il percorso del segnale.

Per un punto interno o un valore di processo, un sensore inserito può essere il metodo più appropriato poiché un’immagine superficiale non è in grado di vedere attraverso il componente. Per una superficie visibile, tuttavia, non si deve presumere che una termocoppia fissata nelle vicinanze e un pixel della telecamera rappresentino punti intercambiabili.

Perché le due letture non coincidono
Seguire questo ordine quando si risolve un disallineamento:

Posizione: entrambi gli strumenti hanno misurato lo stesso punto fisico, strato o materiale?
Stato operativo: il carico, la portata, lo stato di commutazione e il tempo trascorso erano gli stessi?
Installazione: la giunzione della termocoppia è salda e rappresentativa, oppure è influenzata dal supporto e dai cavi?
Configurazione della telecamera: sono state registrate le condizioni della superficie, l’emissività, la temperatura riflessa, la messa a fuoco, le dimensioni del bersaglio, la distanza e le finestre?
Percorso del segnale: sono stati controllati la gestione della temperatura di riferimento, il cablaggio, la messa a terra, l’isolamento, la conversione e il rumore?
Verifica di riferimento: uno dei due metodi è stato confrontato con un riferimento adeguato in condizioni simili?
Non calcolare la media delle due letture per ottenere un valore di compromesso. Decidi innanzitutto se rappresentano la stessa grandezza misurata. Una stima ottenuta con la termocamera di una superficie esterna e un valore della termocoppia proveniente da una giunzione al di sotto di tale superficie possono essere entrambi internamente coerenti pur rispondendo a domande diverse.

Quando entrambi i metodi sono la risposta giusta
Utilizzateli entrambi quando il test richiede una visione spaziale e una cronologia temporale difendibile. Una sequenza pratica è:

esaminare l’assieme e identificare la regione che cambia o che spicca;
definire il punto esatto e lo strato che il sensore di monitoraggio deve rappresentare;
installare e verificare la termocoppia in quel punto;
ripetere le misurazioni con la termocamera e la termocoppia con lo stesso carico e nella stessa finestra temporale;
definire in anticipo cosa si intende per “concordanza” ai fini della decisione.
Questo approccio è più utile che ribadire che un metodo sia “migliore” dell’altro. La termocamera fornisce il contesto spaziale; la termocoppia fornisce un segnale puntuale selezionato. Nessuno dei due convalida automaticamente ogni altra posizione.

Per l’osservazione continua, valutate l’uso di termocamere fisse per il monitoraggio industriale.

Cosa comunicare al fornitore o al team di collaudo
Prima di scegliere uno strumento, descrivete cosa dovete misurare e come funziona l’apparecchiatura. Questo aiuta il fornitore o il team di collaudo a determinare se avete bisogno di una termocamera, di una termocoppia o di entrambe.

Fornite le seguenti informazioni:

Obiettivo della misurazione: state individuando un punto caldo, monitorando un singolo punto, studiando il flusso di calore o misurando una temperatura interna?
Condizioni del bersaglio: dove si trova il bersaglio? È in movimento, racchiuso, di difficile accesso o alimentato elettricamente?
Requisiti di prova: di quale intervallo di temperatura, area di misurazione, velocità di campionamento, output e durata della prova avete bisogno?
Condizioni della superficie e di osservazione: prendete nota del materiale della superficie, del rivestimento, delle fonti di calore vicine, dell’angolo di osservazione, della distanza e di eventuali finestre o involucri.
Configurazione del sensore a contatto: se si utilizza una termocoppia, descrivere la posizione della giunzione, il metodo di montaggio, il percorso dei cavi, la gestione della temperatura di riferimento e l’isolamento elettrico.
Criteri di accettazione: specificare il carico operativo, la verifica del riferimento e la regola di superamento o fallimento.
Con questi dettagli, diventa più facile selezionare un metodo di misurazione adeguato ed evitare di confrontare letture che rappresentano posizioni o condizioni diverse.

Se la vostra applicazione richiede la misurazione della temperatura senza contatto, il rilevamento di punti caldi o il monitoraggio termico continuo, contattate Raythink | Raytron per discutere l’obiettivo, le condizioni operative e la configurazione della termografia.