24-09-2025-Mechanical Measurements - Thermal Imaging Camera [EN]-[IT]

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ENGLISH

24-09-2025-Mechanical Measurements - Thermal Imaging Camera [EN]-[IT]

With this post, I would like to provide a brief introduction to the topic in question.
(lesson/article code: EX_72)

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

Introduction
First, let's clarify what a thermal imaging camera is. It is an optical instrument that detects infrared radiation emitted by a body and converts it into a thermal image, which represents the surface temperatures.

Below is an image of a thermal imaging camera.

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

Summary of how a thermal imaging camera works

Image created with artificial intelligence, the software used is Napkin.ai

1- IR sensor (infrared sensor) that detects infrared radiation emitted by objects
2- Electronic conversion of the IR signal into an electrical signal.
3- Digital processing of the signal to create a thermal image.
4- Image display showing temperatures with a color scale. Blue represents the cold zone, while red represents the hot zone.
Operating Principle
To explain the operating principle of a thermal imaging camera, let's start with one of the most important laws surrounding electromagnetic radiation, the Stefan-Boltzmann law.
Below is the Stefan-Boltzmann law:

Where:
P = radiated power
ε = emissivity of the material
σ = Stefan-Boltzmann constant
A = surface area
T = absolute temperature
So the physical foundation on which the thermal imaging camera is based is that every body with a temperature > 0 K emits electromagnetic radiation according to the Stefan-Boltzmann law.

Technically, the thermal imaging camera detects infrared radiation, i.e., typical wavelengths of 8–14 μm, and converts it into an electrical signal, then into an image.

Problems with Measurement Parameters

Emissivity
One problem is certainly related to emissivity (R). Recall that emissivity is the ability of a material to emit radiation relative to a black body. Shiny materials have low emissivity, while opaque materials have high emissivity.
If the emissivity is not set correctly in a thermal imaging camera, the detected temperature will be incorrect. Therefore, to obtain correct measurements, it is necessary to calibrate the thermal imaging camera with known values.

Reflection
Another problem with thermal imaging camera measurements is that they do not distinguish between emitted and reflected radiation. The apparent temperature can be influenced by external sources (hot walls, sun, lamps), creating artifacts.
Therefore, when taking measurements with thermal imaging cameras, it is important to keep in mind that shiny objects reflect ambient radiation, distorting the measurement.
To minimize this problem, reflective surfaces can be minimized or shielded or the correct viewing angles can be used.

Conclusions
Thermal imaging cameras detect infrared radiation emitted by bodies and transform it into an image that represents the distribution of surface temperatures.
It is an advanced and versatile tool for measuring surface temperature.
It should be noted that thermography does not penetrate materials, so the measurement is a surface temperature. It is not appropriate to use a thermal imaging camera to take measurements through glass or liquids that are transparent to infrared radiation.
Today, thermal imaging cameras are an indispensable tool for building diagnostics, electrical maintenance, fire safety, health monitoring, and certain industrial processes.

Question
Did you know that thermal imaging cameras were initially designed for military purposes; one of their main purposes was night vision?
In 1934, Hungarian physicist Kálmán Tihanyi (1897–1947) developed an electronic camera sensitive to infrared radiation. Did you know that this invention is considered the first thermal imaging camera, as Kálmán Tihanyi, with his idea, laid the foundation for modern thermal imaging cameras?

ITALIAN

24-09-2025-Misure meccaniche - Termocamera [EN]-[IT]

Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(codice lezione/articolo: EX_72)

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

Introduzione
Innanzitutto chiariamo che cosa è una termocamera. Essa è uno strumento ottico che rileva la radiazione infrarossa emessa da un corpo e la converte in un’immagine termica, dove vengono rappresentate le temperature superficiali.
Qui di seguito un'immagine di una termocamera.

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

Sintesi del funzionamento di una termocamera

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Napkin.ai

1-Sensore IR (sensore infrarosso) che rileva la radiazione infrarossa emessa dagli oggetti
2-Conversione elettronica del segnale IR che viene trasformato in un segnale elettrico.
3-Elaborazione digitale del segnale che viene elaborato per creare un’immagine termica.
4-Visualizzazione dell’immagine che mostra le temperature con la scala cromatica. Il blu è la zona fredda, mentre il rosso identifica la zona calda.
Principio di funzionamento
Per spiegare il principio di funzionamento di una termocamera partiamo da una delle leggi più importanti che ruotano attorno alla radiazione elettromagnetica, la legge di Stefan-Boltzmann.
Qui di seguito la legge di Stefan-Boltzmann:

Dove.
P=potenza irradiata
ε=emissività del materiale
σ=costante di Stefan-Boltzmann
A=area superficiale
T=temperatura assoluta
Quindi il fondamento fisico su cui si basa la temocamera è che ogni corpo con temperatura > di 0 K emette radiazione elettromagnetica secondo la legge di Stefan-Boltzmann.

Tecnicamente la termocamera rileva la radiazione infrarossa, cioè lunghezze d’onda tipiche da 8–14 μm, e la trasforma in un segnale elettrico, poi in immagine.

Problematiche nei parametri di misura

Emissività
Un problematica è dovuta certamente alla emissività (𝜀). Ricordiamo che l’emissività è la capacità di un materiale di emettere radiazione rispetto a un corpo nero. I materiali lucidi hanno una bassa emissività, mentre i materiali opachi hanno un'alta emissività.
In una termocamera se non si imposta correttamente l’emissività nella termocamera, la temperatura rilevata sarà errata. Quindi per ottenere delle misurazioni corrette è necessario calibrare la termocamera con valori noti.

Riflessione
Un’altra problematica delle misurazioni con le termocamere è che questa non distingue tra radiazione emessa e riflessa. Può succedere che la temperatura apparente può essere influenzata da sorgenti esterne (pareti calde, sole, lampade), creando artefatti.
Quindi bisogna tenere presente, quando effettuiamo misurazioni con le termocamere, che gli oggetti lucidi riflettono la radiazione ambientale falsando la misura.
Per ridurre al minimo questo problema, si possono minimizzare le superfici riflettenti oppure usare schermature o angoli di osservazione corretti.

Conclusioni
La termocamera rileva la radiazione infrarossa emessa dai corpi e la trasforma in un’immagine che rappresenta la distribuzione delle temperature superficiali.
Essa rappresenta uno strumento avanzato e versatile per misurare la temperatura superficiale.
Bisogna considerare che la termografia non penetra nei materiali quindi la misura è una temperatura superficiale. Non è corretto usare la termocamera per effettuare misure attraverso vetri o liquidi trasparenti all’infrarosso.
Oggi la termocamera è uno strumento indispensabile per la diagnostica edilizia, per la manutenzione elettrica, per la sicurezza antincendio, per il controllo sanitario e per determinati processi industriali.

Domanda
Sapevate che la termocamera fu pensata inizialmente per scopi militari, uno dei principali scopi era quello della visione notturna?
Nel 1934 dal fisico ungherese Kálmán Tihanyi (1897 – 1947), sviluppò una telecamera elettronica sensibile alle radiazioni infrarosse. Sapevate che questa invenzione è considerata come la realizzazione della prima termocamera in quanto Kálmán Tihanyi, con la sua idea, pose le basi per le moderne termocamere?

THE END