STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici

Una delle parti fondamentali del pirometro è la parte ottica costituita da lenti di vetro ottico. La parte ottica è sempre stata di fondamentale importanza per un termometro infrarosso, essendo necessaria per catturare e concentrare la radiazione infrarossa emessa dal corpo che intendiamo misurare, fino a convogliarla sul sensore del pirometro.

A seconda del tipo e dell’applicazione del pirometro, le ottiche possono essere diverse, in particolare possono permettere allo strumento di operare ad una distanza più o meno grande tra strumento e punto di misura, oppure possono permettere di effettuare una misura su una superficie più o meno ampia a parità di distanza. L’ottica serve solo per permettere al termometro di andare a prendere la radiazione quindi a poter effettuare la misura su di un area più o meno piccola ad una distanza più o meno grande, tra il termometro e il corpo o la superficie da misurare.

Il principale componente del vetro con cui sono fatte lenti è la sabbia silicea (SiO2). Il suo punto di fusione si situa nell'intorno dei 1700°C e la sua consistenza a questa temperatura è simile a quella del miele liquido. La struttura cristallina del silicio ha la forma di un tetraedro, al cui centro vi è un atomo di silicio, collegato simmetricamente ai quattro vertici di atomi di ossigeno: la formula chimica è quindi SiO4 ed ha una carica negativa.

Raffreddando velocemente la silice fusa, si forma una struttura casuale di tetraedri, uniti tra di loro agli angoli, che dà luogo ad un materiale amorfo, conosciuto come silice vetrosa.

Struttura cristallina del silicio, 
immagine tratta da: www.chimica-online.it/composti/silice

Il campo delle lenti è molto vasto ed esistono anche lenti particolari adeguatamente trattate, che oltre ad assorbire una quantità di energia (quindi operare da attenuatore) possono anche essere utilizzate da filtro ottico, lasciano passare solo una ben precisa banda di frequenze. In pratica operano come occhiali da sole dove le lenti scure per proteggere gli occhi, filtrano alcune radiazioni pericolose come ultravioletti ed anche infrarossi ma lasciano passare quelle visibili pur attenuandole, grazie a questo fenomeno riusciamo a vedere bene senza danneggiare gli occhi anche sotto il sole pieno. Le lenti per pirometri funzionano esattamente nello stesso modo. 

Quando parliamo di lenti non intendiamo solo quelle che vengono usate sul pirometro, ma il concetto deve essere esteso anche a tutto quello che viene interposto tra strumento e corpo da misurare. Non è raro dover effettuare delle misure all’interno di macchine o anche dentro stanze attraverso delle finestrelle o oblò di protezione, in questo caso è sempre necessario verificare se lo strumento che stiamo usando è compatibile con il materiale della finestra che desideriamo attraversare.

Lenti oftalmiche, immagine tratta da:www.occhiali24.it

In alcune applicazioni, come materiale per le lenti, è possibile utilizzare anche alcune plastiche, chiaramente sempre prima verificando la loro effettiva trasparenza e ovviamente se sono compatibili con le condizioni dell’applicazione.

Fonti:

https://www.sensorstore.it/files/Manuali/CEAM-Infra-1_IT_N1.compressed.pdf

https://www.pilkington.com/it-it/it/architetti/il-vetro/aspetti-chimici-del-vetro

STEP #25 - Cose personali

Di seguito i tre oggetti della mia esperienza personale che rappresentano i tre momenti della conoscenza(vissuta e materiale):

• PASSATO(memento): un oggetto di memoria del mio passato è sicuramente questa coppa. Trofeo vinto in un torneo di calcio a undici nel lontano 2008.
  
  
  
  
  
  
  

• PRESENTE(utensile): il computer è di certo uno degli oggetti principali del mio fare  quotidiano. Strumento fondamentale in questi anni universitari e, per me, indispensabile in questo periodo di lockdown e lezioni virtuali.

• FUTURO(feticcio): questa banconota da cento dollari è un regalo di mia zia, residente nel New Jersey. E', per me, un simbolo di speranza affinché un giorno possa raggiungere gli Stati Uniti per andare a trovare i parenti italo-americani.

STEP #24 - Le parole nella storia

 Google Ngram Viewer è un motore di ricerca che permette di scoprire con quale frequenza una parola o più parole legate tra loro compaiono nell’insieme di libri pubblicati tra il 1500 e il 2019(per ora) e presenti in Google Books. Con l'ausilio di questo strumento siamo in grado di tracciare la frequenza storica di utilizzo della parola pirometro e dei termini relativi ad esso.

In questo grafico vengono confrontate le frequenze di ricerca dei termini Pirometro (in blu) e Pirometria (in rosso)  tra il 1700 e il 2019. Si può notare dal grafico che entrambi i termini sono inesistenti nei primi anni del '700. La parola pirometro compare intorno alla metà del '700, periodo di grandi rivoluzioni ed invenzioni. E' proprio in questi anni che si colloca l'inizio della Prima Rivoluzione Industriale e l'invenzione del primo pirometro. Il termine ha il suo picco massimo nel 1751, anno in cui era molto diffuso in Inghilterra, luogo di nascita dell'inventore Wedgwood. Il termine pirometria (tecnica relativa alla misurazione delle alte temperature) comincia la sua ascesa intorno al 1776. Confrontando i due termini è possibile vedere come a partire da circa il 1893 il grafico di entrambi i vocaboli  è molto simile , dal 1926 in poi ha inizio il declino delle due parole. La parola pirometro è comunque, ancora oggi più utilizzata rispetto alla parola pirometria poiché negli anni sono state sviluppate diverse tipologie di questo strumento e ciò ha portato ad  un maggiore utilizzo del vocabolo.

Confronto tra i termini pirometro e pirometria e la loro evoluzione dal 1700 al 2019

Fonte: https://books.google.com/ngrams/graph?content=Pirometro%2Cpirometria&year_start=1700&year_end=2019

STEP #23 - La normativa

 Di seguito sono riportate alcune norme relative all'uso del pirometro:

• UNI EN 16465:2015

Norma entrata in vigore il 29 ottobre 2015, dal titolo "Materie plastiche - Metodo di taratura dei termometri neri di riferimento (black-standard) e bianchi di riferimento (white-standard) e dei termometri a pannello nero (black-panel) e a pannello bianco (white-panel) per utilizzo nell'invecchiamento naturale ed artificiale". La norma specifica dei metodi tracciabili di taratura dei termometri per utilizzo nell'invecchiamento naturale ed artificiale:

- metodo A, metodo di contatto, utilizza un termometro di riferimento tracciabile con resistenza tarata;

-metodo B, metodo senza contatto, utilizza un pirometro tarato tracciabile.

(per maggiori informazioni visitare il sito: http://store.uni.com/catalogo/uni-en-16465-2015 )

• EN 61326‒1: 2006 

Lo standard internazionale EN 61326‒1: 2006 dal titolo "Apparecchiature elettriche per la misurazione, il controllo e l'uso in laboratorio - Requisiti EMC Parte 1: Requisiti generali" è applicabile alle apparecchiature elettriche, funzionanti a batterie o alla rete di alimentazione con una tensione stimata fino a 1000 V CA o 1500 V CC destinate ad essere utilizzate per scopi professionali, industriali o non industriali, di produzione, educativi, comprese le apparecchiature per:

• prove e misurazioni;
• controllo;
• uso di laboratorio;
• accessori destinati ad essere utilizzati per le apparecchiature sopra menzionate.

(per maggiori informazioni visitare i siti : 

 -https://www.pce-instruments.com/italiano/slot/5/download/5263856/ce-pce-777n_1372486.pdf

-http://www.rfemcdevelopment.eu/en/emc-emi-standards/en-61326-1-2006)

STEP #22 - Un manuale d'uso

 Il pirometro è un termometro ad infrarossi in grado di rilevare le temperature dei corpi in esame senza che vi sia contatto tra lo strumento e l'oggetto da misurare. Nonostante ne  esistano svariati modelli, le modalità d'uso tra le varie tipologie sono alquanto analoghe. Di seguito sono riportate le istruzioni d'uso:

1.  Assicurarsi che la superficie dell'oggetto da misurare sia pulita prima di eseguire la misura. 
2. Tenere il dispositivo per l’impugnatura e puntare verso la superficie che si desidera misurare.

3. Premere e tenere premuto il pulsante di accensione per attivare il dispositivo. Apparirà di solito l'icona "SCAN" e inizierà la misura. Per attivare o disattivare il puntatore laser, premere il tasto LASER.

4. La temperatura della superficie si visualizza sul display LCD.

5. Rilasciare il grilletto. Apparirà di solito l'icona "HOLD" e la lettura rimarrà sullo schermo per diversi secondi. Il dispositivo si spegne automaticamente dopo alcuni secondi di inattività.

Avvertenza: Per evitare misurazioni erronee e possibili danni, è consigliabile sostituire le batterie non appena appare sul display il simbolo corrispondente. Per sostituire la batteria, rimuovere il coperchio del vano batteria, estrarre la batteria usata e introdurne una nuova dello stesso tipo. Collocare di nuovo il coperchio.

STEP #21 - Nei fumetti

Nella vignetta di Hector Cademartori del 2007, all'interno della rivista di motociclismo  americana  Cycle World ,compare un pirometro.  La vignetta è in lingua inglese. Nell'immagine un motociclista esalta la sua motocicletta elencando tutte le informazioni e le misure che essa può rilevare. In basso a sinistra un topolino beffeggia il motociclista dicendo: "Tutto ciò di cui ha bisogno è un misuratore di troppe informazioni". In basso a destra un  altro topolino punta un pirometro laser in direzione della ruota posteriore della moto.

Immagine tratta da: https://hectorcademartori.com/products/cycle-world-gauges

STEP #20 - Il marchio

Pirometro ottico  firmato "Foster Optical Pyrometer Letchworth England" , in metallo verniciato nero degli anni '50. È uno strumento utilizzato per misurare temperature molto elevate, in particolare le temperature dei forni ceramici. Nelle immagini è visibile il logo dell'azienda inglese, produttrice di strumenti da misura. Il marchio della Foster Instrument Co è semplicemente rappresentato dal nome dell'azienda: " FOSTER INSTRUMENT CO. LTD. LETCHWORTH, HERTS, ENGLAND"

Logo della  "Foster Instrument Co. Ltd. ", immagine tratta da:http://www.aviationancestry.co.uk/?searchQuery=FosterInstrument&startYear=1909&endYear=1980

 

 

Immagini pirometro degli anni '50 tratte da: https://www.1stdibs.co.uk/furniture/more-furniture-collectibles/collectibles-curiosities/scientific-instruments/radiation-optical-pyrometer-made-black-painted-metal-1950s/id-f_11292663/

 

STEP #19 - L'abbecedario

A come  Allocchio Bacchini & C. sul finire degli anni '30 fu una delle poche case costruttrici italiane a realizzare il pirometro elettrico.

B come Burslem (Inghilterra) luogo di nascita dell'inventore Josiah Wedgwood.

C come Camicia di protezione e/o di raffreddamento serve a protegge lo strumento da elevate temperature, polvere e umidità.  

D come Digitale, ai  giorni nostri la maggior parte dei pirometri è completamente digitale.

E come Elettrico, è una categoria di pirometri.

F come Forno Bassini, luogo di ritrovamento di un pirometro risalente agli anni della Seconda Guerra Mondiale.

G come General Electric Company, nota multinazionale statunitense e una delle case costruttrici del pirometro.

H come Hitzemesser, pirometro in tedesco.

I come Infrarosso, Il pirometro riesce a misurare la temperatura di un corpo grazie alla radiazione elettromagnetica nella gamma dell'infrarosso emessa dal corpo.

L come Laser, usato per tracciare il punto di misura dello strumento.

M come Max Planck, il funzionamento dello strumento si basa sulla Legge di Planck.

N come Nessun contatto, le temperature vengono misurate senza che vi sia contatto tra lo strumento e il corpo in esame.

O come Ottica,  componente  che permette allo strumento di funzionare ad una distanza più o meno grande dal punto di misura.

P come Pirometria, tecnica relativa alla misurazione delle alte temperature.

Q come Qualità nelle misurazioni che garantisce la rilevazione delle temperature in modo reale e preciso.

R come Rivoluzione industriale, è  nel periodo della Prima Rivoluzione Industriale che si colloca l'invenzione del primo pirometro.

S come Sensore, componente elettronico del pirometro che capta la radiazione infrarossa che arriva allo strumento. 

T come Temperatura, il pirometro è un particolare termometro  atto alla misurazione delle temperature ,anche superiori all'incandescenza.

U come Usb, quei pirometri con interfaccia e cavo usb.

V come Velocità nella rilevazioni delle temperature.

Z come Zero, temperatura minima dei pirometri da forno.

STEP #18 - Il francobollo

 

Francobollo vintage stampato in Germania intorno al 1994 , mostra la radiazione del corpo nero, scoperta della teoria quantistica, da parte di  Max Planck,  fisico teorico tedesco e Premio Nobel per la fisica nel 1918.Francobollo strettamente collegato allo strumento in esame, infatti, come già detto il pirometro sfrutta il calore o più precisamente le radiazioni termiche emesse dal corpo  per rilevare la reale temperatura del corpo stesso. Il livello di radiazione di un corpo, può essere espressa infatti dalla Legge di Planck definita dallo stesso Max Planck.

 

Immagine tratta da: https://www.shutterstock.com/it/image-photo/madrid-spain-march-1-2020-vintage-1726596016

STEP #17 - I brevetti

 

Brevetto US1474903A

Brevetto pubblicato il 26 Luglio 1922, inventore Hase Rudolf.

"L'invenzione si riferisce alla tipologia di pirometri  in cui un termoelemento misura la radiazione che lo investe attraverso un opportuno sistema ottico come quello di un telescopio, e fornisce corrente ad un galvanometro con il quale viene indicata la misura. Lo scopo di questa invenzione è quello di evitare l'utilizzo di conduttori esterni per realizzare i necessari collegamenti elettrici. Tali conduttori interferiscono notevolmente con la comoda manipolazione dell'apparecchiatura, vengono facilmente danneggiati e sono una fonte continua di errore."

 Brevetto US2555273A

Brevetto di Ludvik J Koci  pubblicato il 29 Maggio 1951.

"La presente invenzione si riferisce a pirometri del carattere a radiazione  impiegati per misurare temperature di forni e simili, e più particolarmente a perfezionamenti in pirometri che utilizzano un elemento termicamente deformabile come elemento sensibile al calore radiante."

Brevetto US6751497B2

Brevetto di Jacob Fraden pubblicato il 5 Settembre 2002.

"L'invenzione si riferisce generalmente a un dispositivo che misura la temperatura di un oggetto, come un termometro. Più in particolare, l'invenzione si riferisce ad un sistema e metodo per misurare la temperatura utilizzando un rivelatore a infrarossi, senza avere contatto con l'oggetto."

Per una descrizione più approfondita dei brevetti sopra descritti utilizzare i seguenti link

 

US1474903A:https://patentimages.storage.googleapis.com/1d/50/8e/8b43c608d30c7f/US1474903.pdf

US2555273A:https://patentimages.storage.googleapis.com/7d/32/ab/bf729d7fa9df00/US2555273.pdf

US6751497B2:https://patentimages.storage.googleapis.com/d7/99/e5/b9a86914a36da3/US6751497.pdf

STEP #16 - Anatomie

Vista laterale, posteriore ed esplosa di un moderno pirometro:

Per una descrizione più approfondita dei diversi componenti del pirometro rimando al seguente link da cui provengono anche le immagini sopra riportate:

https://patentimages.storage.googleapis.com/76/cf/77/f7d964e726a326/US20090257469A1.pdf

STEP #15 - I numeri

 

Ecco alcuni numeri relativi al pirometro:

1: tempo di risposta dello strumento in secondi ;

6:  durata operativa in ore delle pile, nella maggior parte dei pirometri;

12: minuti di inattività che occorrono per lo spegnimento automatico;

310: peso in grammi di molti pirometri;

400: prezzo medio in euro di un pirometro professionale;

-50...+1850: intervallo di misura della temperatura in C°;

300 000: sono i pixel di risoluzione per quei pirometri con fotocamera a colori incorporata.

Fonti:https://www.pce-instruments.com/italiano/

STEP #14 - La tassonomia

 Nella seguente immagine è rappresentato un potenziale albero  tassonomico del pirometro:

 (Cliccare per visualizzare l'immagine con più chiarezza)

STEP #13 - La pubblicità

 

Poster pubblicitario della nota multinazionale statunitense General Electric Company, fondata nel 1892 e attiva nel campo della tecnologia e dei servizi. Nel messaggio pubblicitario si legge come i Pirometri della nota azienda permettano con accurati, rapidi e semplici test , la riduzione dei tempi di manutenzione delle locomotive. Il messaggio promozionale termina con uno dei tanti slogan dell'azienda : "you can  put your confidence in...General Electric".

In quest'ultima immagine si evidenzia un'inserzione pubblicitaria riguardante i modelli di pirometri elettrici della William H. Bristol Pyrometer Company , all'interno di  Scientific American,   una delle più antiche e  prestigiose riviste di divulgazione scientifica.

STEP #12 - Nel cinema

Fast and Furious- Hobbs & Shaw è un film del 2019 di David Leitch. La pellicola, sequel e spin-off della serie cinematografica Fast and Furious , vede tornare Dwayne Johnson e Jason Statham , rispettivamente nei panni di Luke Hobbs e Deckard Shaw.

Nella scena sottostante, i due protagonisti poggiano un moderno ed avanzato termometro a raggi  infrarossi (pirometro ottico) su due porte blindate per rilevare le temperature corporee degli "scagnozzi" di turno, situati oltre gli accessi rafforzati.

Trama del film " Fast and Furious - Hobbs & Shaw " : https://www.comingsoon.it/film/fast-e-furious-hobbs-e-shaw/55364/scheda/

 

STEP #11 - I costruttori

La Allocchio Bacchini & C. fu fondata a Milano nel 1920 dai due soci , l'ing. Antonio Allocchio e l'ing. Cesare Bacchini. Fu una delle prime Aziende dell'industria elettronica nazionale sviluppatasi nel primo dopoguerra . Subito prima della Guerra d'Abissinia, la ditta milanese  costruiva una miriade di strumenti di precisione per tutti i rami della radio, apparecchi radiofonici e apparecchiature elettriche. Sul finire degli anni '30 la Allocchio Bacchini & C. fu una delle poche aziende italiane a realizzare il pirometro elettrico. Mentre intorno agli anni '50 la Società Applicazioni Elettromeccaniche a Milano, produsse il pirometro ottico sotto raffigurato.

Pirometro elettrico, immagine tratta da:https://www.antik.it

Pirometro ottico, immagine tratta da:https://www.antik.it

Fonti: -http://www.marcomanfredini.it/radio/fabbriche_dettagli.php?quale=4

          -https://it.wikipedia.org/wiki/Allocchio_Bacchini

STEP #10 - I libri

 Di seguito una breve bibliografia riguardante il pirometro:

1. R. BARBER, A Radiation Pyrometer Designed for In-Flight Measurement of Turbine Blade Temperatures, Vol. 78, Section 3, pp. 1591-1596 in << SAE Transactions >>, 1969.               
2.  John A. CHALDECOTT, Presidential Address: Josiah Wedgwood (1730-95): Scientist, in <<The British Journal for the History of Science>>  Vol. 8, No. 1,  pp. 1-16 (19 pages), Cambridge University Press, 1975.                                                                                               
3.  Nicola ROSSI, Manuale del termotecnico. Fondamenti. Riscaldamento. Condizionamento. Refrigerazione, Milano: Hoepli Editore, 2003.                                                                           
4.  Federica FAVINO, La “vita culturale” delle cose: Le Macchine di Fisica di Monsignor Leprotti, Vol. 44, No. 130 (1), pp. 179-212 in Società editrice Il Mulino S.p.A., 2009.               
5.  Philipp VOGELIN, Peter OBRECHT & Konstantinos BOULOUCHOS, Experimental Investigation of Multi-In-Cylinder Pyrometer Measurements and Exhaust Soot Emissions Under Steady and Transient Operation of a Heavy-Duty Diesel Engine, Vol. 6, No. 3 pp. 1855-1865, in <<SAE International Journal of Engines>>, 2013.                                                
6.   Henry GLASSIE, Daniel Johnston: A Portrait of the Artist as a Potter in North Carolina, pp. 81-108, in Indiana University Press, 2020.

STEP #09 - Gli inventori

La moderna tecnologia nasce in Inghilterra negli anni della rivoluzione industriale ed è connessa ad alcune importanti scoperte.  Con l’invenzione di nuovi macchinari e nuove tecnologie si poté assistere al passaggio dall'artigianato all'industria. In questo periodo vi fu l'industrializzazione di una delle più antiche manifatture, quella della ceramica.

Josiah Wedgwood ceramista e imprenditore inglese, nato nel 1730 a Burslem  da una famiglia di vasai, deceduto nel 1795, fu uno dei maggiori esponenti della prima rivoluzione industriale. Si impegnò nello sviluppo delle ceramiche fondando nel 1769 la celebre manifattura Etruria. 

 Nella sua industria utilizzò una moderna divisione del lavoro, distinguendo nettamente un reparto di progettazione da quello di produzione. Le sue ceramiche e porcellane ispirate  nelle forme e nelle decorazioni, all'antichità classica, gli fecero acquisire una fama mondiale. L'invenzione del pirometro lo elevò a membro della Royal Society. 

Fonti:

• https://architettura.unige.it/did/l1/disegnoind/oind.pdf
• https://it.wikipedia.org/wiki/Josiah_Wedgwood

STEP #08 - I materiali

I primi termometri ottici non erano elettronici ed erano strumenti artigianali e molto costosi. Erano composti prevalentemente da una parte meccanica che sosteneva la fondamentale parte ottica. La parte di misura era rappresentata da circuiti molto elementari , composti da una pila, una lampadina e un potenziometro. L'utilizzo di questi strumenti richiedeva molta esperienza e collaborazione da parte degli operatori, che dovevano girare ghiere e rotelle. 

 Ai  giorni nostri la situazione è totalmente cambiata, non esiste infatti pirometro infrarosso che non sia totalmente elettronico ed in larga maggioranza sono digitali, dove il ruolo del circuito è fondamentale. Le lenti utilizzate sono fondamentali e di vario tipo. La parte ottica permette allo strumento di misurare temperature catturando la radiazione infrarossa emessa dal corpo.  L'avvento delle nuove tecnologie e l'utilizzo dei laser ha portato questi strumenti ad essere sempre più precisi , semplificandone l'utilizzo. 

Per maggiori informazioni visitare il sito:https://www.sensorstore.it/files/Manuali/CEAM-Infra-1_IT_N1.compressed.pdf

STEP #07 - Il mito

Data l'etimologia della parola pirometro ( piro- dal greco <<fuoco>> e -metro <<misura>> ) e dato il ruolo che assume questo strumento nella misura delle  temperature, il mito greco di Prometeo è quello che meglio rappresenta le funzionalità dello strumento.

Nella Grecia antica circolava ovunque la storia secondo la quale il grande dio del cielo, Zeus, nascose il fuoco agli uomini, ma che l'eroe Prometeo , poiché amava gli uomini, decise di donar loro ciò che gli avrebbe permesso di diventare i padroni della Terra, il Fuoco. C'era  solo un problema, il fuoco apparteneva agli Dei. Nonostante ciò  Prometeo riuscì a rubare qualche scintilla che ripose in un bastone di ferro . Si  recò poi dagli uomini porgendogli il grande dono. 

Prometeo ruba il fuoco

Per questo furto Zeus punì il Titano  incatenandolo a una roccia, e inviando un avvoltoio a divorare ogni giorno e per l’eternità il fegato dell’eroe; di notte, le ferite si rimarginavano . Il mattino seguente Prometeo doveva subire nuovamente il supplizio. Prometeo sopportò questa tortura per anni, finché non venne liberato da Ercole.

La punizione di Prometeo

STEP #06 - Il simbolo

L'adesivo sottostante è un segnale di pericolo utilizzato solitamente nei quadri elettrici e negli impianti ma anche in ambito industriale per  prevenire ustioni e incidenti sul lavoro .  Adesivo che segnala tramite  pittogramma e  testo multilingua una temperatura elevata.

Questa simbologia rappresenta alla perfezione il principale utilizzo del pirometro. Questo strumento , come già spiegato , è in grado di misurare elevate temperature anche superiori all'incandescenza.

Alta temperatura, immagine tratta da: www.seto.it

STEP #05 - Il principio fisico

Il pirometro riesce a misurare la temperatura di un corpo grazie alla radiazione elettromagnetica nella gamma dell'infrarosso emessa dal corpo. La gamma dell'infrarosso si estende da circa 0,7 µm fino all'infrarosso estremo, con una lunghezza d'onda di circa 1000 µm.

Immagine tratta da : www.infrarodon.com

Il calore, o più precisamente la radiazione termica è una radiazione elettromagnetica emessa dalla superficie di un oggetto ed è causata dalla sua temperatura. Durante la dispersione è possibile misurare l’energia portata da queste onde elettromagnetiche permettendoci quindi di misurare la temperatura senza toccare il corpo interessato.

Il livello di Radiazione di un Corpo può essere espresso con la seguente Formula matematica definita dal Fisico Tedesco Max Planck  , denominata anche Legge di Planck: 

Ogni strumento di misurazione ha incorporato un processore che ha il compito di analizzare le radiazioni in uscita dal corpo e calcolare la temperatura reale.

Per maggiori informazioni riguardanti le  misurazioni termiche e i loro principi visitare il sito: dma.ing.uniroma1.it

STEP #04 - La scienza

Il funzionamento del pirometro  si basa sullo  sfruttamento    delle  radiazioni elettromagnetiche  emesse dai corpi in esame. Questo strumento, trova quindi applicazione nell'elettromagnetismo.

L'elettromagnetismo è la branca della fisica che studia i fenomeni di natura elettrica e magnetica e le loro correlazioni come ad esempio i campi magnetici.

Intorno al 1873 il fisico scozzese James Clerk Maxwell studiando i fenomeni elettrici e magnetici, scoprì che una carica elettrica oscillante produce un campo elettrico e un campo magnetico tra loro perpendicolari, che si propagano in forma di onda trasportando energia. Successivamente affermò che la luce è costituita da onde elettromagnetiche ( o radiazioni elettromagnetiche) formate dalla contemporanea propagazione di un campo magnetico e di un campo elettrico tra loro perpendicolari. 

Nel 1887 tramite una serie di esperimenti Heinrich Hertz dimostrò l'esistenza delle onde elettromagnetiche validando le ipotesi fatte da Maxwell e spianando la strada ai futuri lavori di Marconi.

Onda elettromagnetica, immagine tratta da: 
andreaminini.org

STEP #03 - Un glossario

Il Pirometro Ottico o Termometro a radiazione o ancora a raggi infrarossi può essere sia di tipo portatile, simile ad una pistola, sia uno strumento progettato per essere impiegato in applicazioni dette “FISSE”.

E' composto dalle seguenti parti a prescindere che sia portatile o fisso:

•   Sensore: è un componente elettronico che serve a captare la radiazione infrarossa che arriva allo strumento. Questo segnale viene elaborato da un circuito di controllo e trasformato in un dato di temperatura.

•  Parte Elettronica:  ai giorni nostri il pirometro è quasi totalmente elettronico, infatti questo permette agli strumenti odierni di misurare, convertire, calcolare e ritrasmettere segnali semplificando le misure.

• Parte Ottica:  necessaria per catturare e concentrare la radiazione infrarossa emessa dal corpo che stiamo misurando. Permette allo strumento di funzionare ad una distanza più o meno grande dal punto di misura.

• Camicia di Protezione e/o di Raffreddamento: dispositivo di protezione appositamente costruito per il pirometro che dovrà contenere. Protegge lo strumento da elevate temperature, polvere e umidità.

• Purga d'Aria: è un flusso d'aria che viene fatta circolare nella parte frontale e ottica del pirometro, principalmente con lo scopo di mantenere pulite le lenti , ma anche per un parziale raffreddamento dello strumento.

•  Laser: non viene  mai impiegato per effettuare la misura come talvolta viene creduto, ma viene usato per tracciare il punto di misura dello strumento.

Termometro a infrarossi/Pirometro , immagine tratta da: it.trotec.com