Emissivita e correzioni di misura

L’emissività è il parametro più importante, e più spesso trascurato, della misura di temperatura a infrarossi. Tutti gli strumenti senza contatto, pirometri e termocamere, misurano la radiazione che una superficie emette e la convertono in temperatura; ma a parità di temperatura, superfici diverse emettono quantità di radiazione diverse. L’emissività esprime proprio quanto una superficie emette rispetto a un emettitore ideale: vale da zero a uno, ed è alta per le superfici opache e scure, bassa per quelle lucide e metalliche. Se lo strumento non conosce l’emissività giusta, la misura è sbagliata. Capire cos’è l’emissività e come correggerla è essenziale per ottenere misure a infrarossi affidabili, ed è ciò che distingue una lettura casuale da una misura corretta.

Questa pagina spiega cosa significa l’emissività, perché le superfici lucide ingannano, e come si correggono le misure. È una guida per il tecnico che misura la temperatura senza contatto.

Cosa significa l’emissività

L’emissività è una proprietà della superficie che indica la sua capacità di emettere radiazione termica rispetto a un corpo ideale, detto corpo nero, che emette il massimo possibile ed ha emissività pari a uno. Una superficie con emissività alta, vicina a uno, come la maggior parte dei materiali opachi, verniciati, ossidati o organici, emette molta radiazione e la sua temperatura si misura facilmente. Una superficie con emissività bassa, come un metallo lucido, emette poca radiazione a parità di temperatura, quindi lo strumento riceve meno segnale e, se non corretto, la legge come più fredda di quanto sia. Ogni materiale ha un valore di emissività caratteristico, e gli strumenti a infrarossi permettono di impostarlo. Impostare l’emissività corretta è il primo passo per una misura giusta: usare un valore sbagliato porta a errori anche notevoli.

Perché le superfici lucide ingannano

Le superfici lucide e metalliche sono le più difficili da misurare a infrarossi, per due motivi legati. Primo, hanno emissività bassa, quindi emettono poca radiazione propria. Secondo, e come conseguenza, riflettono molto la radiazione dell’ambiente: uno specchio non emette quasi nulla ma riflette tutto ciò che ha intorno. Così, puntando uno strumento a infrarossi su una superficie lucida, gran parte della radiazione ricevuta non viene dalla superficie stessa ma da ciò che si riflette su di essa, come oggetti caldi vicini o la stessa persona che misura. Il risultato è una lettura falsata, che può indicare temperature completamente sbagliate. Per questo le superfici lucide vanno gestite con cura: o si conosce e imposta la loro bassa emissività tenendo conto dei riflessi, o, molto meglio, si tratta la superficie applicando un materiale ad alta emissività nota, come una vernice opaca o un nastro adesivo, per renderla misurabile in modo affidabile.

Superficie	Comportamento
Opaca e scura	Emissività alta, facile da misurare
Lucida e metallica	Emissività bassa, riflette, difficile
Trattata	Emissività nota, misurabile

Come si correggono le misure

Ci sono diversi modi per ottenere misure corrette. Il più diretto è impostare l’emissività del materiale sullo strumento, usando valori noti o tabelle di riferimento. Sugli strumenti evoluti si imposta anche la temperatura riflessa, cioè quella dell’ambiente circostante, in modo da sottrarre il contributo dei riflessi. Un metodo pratico molto usato è trattare la superficie nel punto di misura con vernice, nastro o altro materiale a emissività alta e nota, eliminando il problema alla radice. In alternativa si può tarare l’emissività per confronto: si misura la temperatura reale con un sensore a contatto e si regola l’emissività dello strumento a infrarossi finché coincide. Per la termografia contano anche l’angolo di vista, la distanza e l’assenza di ostacoli. Applicare queste correzioni trasforma una misura a infrarossi da approssimativa ad accurata.

• Impostare l’emissività corretta del materiale.
• Impostare la temperatura riflessa dall’ambiente.
• Trattare le superfici lucide con vernice o nastro opaco.
• Tarare per confronto con un sensore a contatto.
• Curare angolo, distanza e assenza di ostacoli.

Affidabilità della misura

L’emissività sbagliata è la prima causa di errore nelle misure a infrarossi, spesso senza che l’operatore se ne accorga, perché lo strumento fornisce comunque un numero. Per questo conviene sempre conoscere il materiale, impostare l’emissività giusta, diffidare delle superfici lucide e, nel dubbio, trattarle o verificare con un sensore a contatto. Documentare emissività, temperatura riflessa e condizioni rende le misure affidabili e confrontabili. La consapevolezza dell’emissività è ciò che separa chi «punta e legge» da chi misura davvero la temperatura: è il concetto centrale di tutta la misura termica senza contatto, dai pirometri alle termocamere.

Dalla tecnologia allo strumento: cosa serve in pratica

Questo tema appartiene all’area Tecnologie a infrarossi e termiche del ramo Tecnologie e principi di misura, ed è collegato alla pirometria a infrarossi. Per la strumentazione il riferimento è il Catalogo prodotti.

Nel catalogo gli strumenti che applicano queste correzioni fanno capo ai termometri a infrarossi, nella famiglia temperatura e termografia. Se misuri temperature su superfici difficili, il modulo di richiesta consente di ricevere un’indicazione mirata.