23-09-2025-Mechanical Measurements-Radiation Thermometers- [EN]-[IT]

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~~~ La versione in italiano inizia subito dopo la versione in inglese ~~~

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ENGLISH

23-09-2025-Mechanical Measurements-Radiation Thermometers- [EN]-[IT]

With this post, I would like to provide a brief instruction on the topic mentioned above.
(lesson/article code: EX_70)

Image created with artificial intelligence, the software used is Microsoft Copilot

Introduction
Radiation thermometers are instruments that measure the temperature of a body without direct contact. This type of thermometer detects the radiant energy emitted by the surface of the body whose temperature is being measured.

Main Types of Radiant Thermometers

Below are the main types of radiant thermometers.

-Optical Pyrometers
They compare the brightness of an object with a reference source and measure its temperature. Optical pyrometers are used to measure incandescent metals or to measure the temperature in industrial furnaces.

-Total Radiant Pyrometers
They are called total radiation pyrometers because they are able to detect all the infrared radiation from the object whose temperature is being measured.
These thermometers are used to perform quality control in industrial processes and monitor hot surfaces in hard-to-reach environments.

-Narrow-Band or Selective Pyrometers
Their unique feature is that they can reduce the influence of the variable emissivity of the material. They can do this because they measure radiation in a specific spectral band.
Narrow-Band Pyrometers are primarily used for process control in chemical and pharmaceutical plants.

-Infrared Thermal Imaging Cameras
These allow temperature to be measured across the entire surface of a body and can also provide a thermal image, i.e., thermography.
Typical applications of infrared thermal imaging cameras include: overheating detection in electrical and mechanical systems; thermal analysis of buildings for insulation and heat loss; and thermographic diagnostics, such as identifying inflammation.

Some characteristics of radiation thermometers
Total radiation pyrometers are more sensitive, but less selective than optical ones.
Of the four thermometers listed above, the infrared thermal imaging camera is generally the most expensive, as it can provide detailed thermal images, large-area analysis, and advanced features.

What they look like
Below is an image of what a spot pyrometer looks like.

Image created with artificial intelligence, the software used is Microsoft Copilot

Below is an image of what a total radiation pyrometer looks like.

Image created with artificial intelligence Artificial intelligence, the software used is Microsoft Copilot

Below is an image of what an infrared thermal imaging camera looks like.

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Transfer function of radiant thermometers
In the case of radiant thermometers, the transfer function is based on the Stefan-Boltzmann law. The transfer function is based on the Stefan-Boltzmann law, which relates temperature to the radiant power emitted. Below is the formula for the radiant power emitted.

E = radiant power emitted per unit area
ε = emissivity of the material
σ = Stefan-Boltzmann constant
T = absolute temperature of the body in Kelvin
A radiant thermometer detects the radiant power emitted and calculates T using the inverse function of the law. It is clear that the accuracy of this type of thermometer depends heavily on the correct emissivity estimate; in short, a correct emissivity assessment is crucial for obtaining accurate measurements.

Conclusions
Radiation thermometers (or radiation pyrometers) are instruments that measure temperature without contact. They are particularly useful when the object we want to measure is moving, difficult to reach, or too hot and therefore dangerous to touch.

Question
Infrared radiation is one of the basic principles of how radiation thermometers work. Did you know that infrared radiation was discovered by the German astronomer and experimental physicist Friedrich Wilhelm Herschel in 1800? Did you know that this discovery was a turning point in understanding that beyond the red of the visible spectrum, there was heat and that heat could also be propagated by invisible radiation?

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ITALIAN

23-09-2025-Misure meccaniche-Termometri ad irraggiamento- [EN]-[IT]

Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(codice lezione/articolo: EX_70)

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Microsoft Copilot

Introduzione
I termometri a irraggiamento sono strumenti che misurano la temperatura di un corpo senza contatto diretto. Questa tipologia di termometri rileva l’energia radiante emessa dalla superficie del corpo del quale si vuole misurare la temperatura.

Principali tipologie di termometri ad irraggiamento

Qui di seguito i principali tipi di termometri a irraggiamento.

-Pirometri ottici
Confrontano la luminosità di un oggetto con una sorgente di riferimento e misurano la temperatura. I pirometri ottici vengono usati per misurare metalli incandescenti oppure per misurare la temperatura nei forni industriali.

-Pirometri a radiazione totale
Vengono chiamati a radiazione totale perché sono in grado di rilevare tutta la radiazione infrarossa dell’oggetto di cui si vuole rilevare la temperatura.
Questi termometri vengono usati per eseguire controllo qualità in processi industriali e monitorare superfici calde in ambienti difficili da raggiungere

-Pirometri a banda stretta o selettivi
La loro particolarità è quella che sono in grado di ridurre l’influenza dell’emissività variabile del materiale. Riescono a fare questo perché misurano la radiazione in una specifica banda spettrale.
I Pirometri a banda stretta vengono usati soprattutto per il controllo di processo in impianti chimici e farmaceutici.

-Termocamere a infrarossi
Queste permettono di misurare la temperatura sull'intera superficie di un corpo e riescono anche a fornire un’immagine termica, ovvero riescono a fare una termografia.
Le applicazioni tipiche delle termocamere a infrarossi sono: rilevamento di surriscaldamenti in impianti elettrici e meccanici; analisi termica di edifici per isolamento e dispersioni; diagnostica termografica come ad esempio può essere riconoscere un infiammazione.

Alcune caratteristiche dei termometri ad irraggiamento
I pirometri a radiazione totale sono più sensibili, ma meno selettivi rispetto a quelli ottici.
Tra i quattro termometri elencati sopra, generalmente la termocamera a infrarossi è la più costosa in quanto riesce a fornire immagini termiche dettagliate, analisi su superfici estese e funzionalità avanzate.

Come sono fisicamente
Qui di seguito un’immagine di come si presenta un pirometro ottico.

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Microsoft Copilot

Qui di seguito un’immagine di come si presenta un pirometro a radiazione totale

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Qui di seguito un’immagine di come si presenta un termocamera a infrarossi

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Funzione di trasferimento dei termometri a irraggiamento
Nel caso dei termometri ad irraggiamento, la funzione di trasferimento si basa sulla legge di Stefan-Boltzmann. La funzione di trasferimento si basa sulla legge di Stefan-Boltzmann, che lega la temperatura alla potenza radiante emessa. Qui di seguito la formula della potenza radiante emessa.

E = potenza radiante emessa per unità di superficie
ε = emissività del materiale
σ = costante di Stefan-Boltzmann
T = Temperatura assoluta del corpo in Kelvin
Un termometro a irraggiamento rileva la potenza radiante emessa e tramite la funzione inversa della legge viene calcolata T. Si può comprendere che la precisione di questa tipologia di termometri dipende fortemente dalla corretta stima dell’emissività, insomma la corretta valutazione dell’emissività è cruciale per ottenere misure accurate.

Conclusioni
I termometri ad irraggiamento (o pirometri a radiazione) sono strumenti che misurano la temperatura senza contatto. Essi sono particolarmente utili quando il corpo di cui vogliamo misurare la temperatura è in movimento, oppure è difficile da raggiungere, oppure è troppo caldo e quindi pericoloso da toccare.

Domanda
La radiazione infrarossa è uno dei principi base del funzionamento dei termometri ad irraggiamento. Sapevate che la radiazione infrarossa fu scoperta dall'astronomo e fisico sperimentale tedesco Friedrich Wilhelm Herschel nel 1800? Sapevate che quella scoperta fu un punto di svolta per capire che oltre al rosso dello spettro visibile c’era calore e che il calore poteva propagarsi anche per radiazione invisibile?

THE END