Fotometro

Consigli per l'acquisto di un fotometro

Il fotometro viene utilizzato soprattutto per misurare l'illuminamento. In base all'unità di illuminamento, il fotometro utilizzato esclusivamente per questo scopo è anche chiamato luxmetro. Tuttavia è possibile utilizzare un fotometro anche per determinare la proporzione di sostanze estranee o la concentrazione di miscele note di sostanze attenuando l'intensità della luce. Questi dispositivi dotati di un contenitore per campioni sono chiamati turbidimetri. I criteri per la scelta di un fotometro dipendono principalmente dall'uso a cui è destinato; se per misurare l'illuminamento o come strumento di misura per determinare le proprietà di un liquido.

Criteri di selezione per misurare l'illuminamento con fotometro

Per l'occhio umano è difficile catturare dettagli, colori e strutture spaziali nell'oscurità crescente. Pertanto, un'illuminazione adeguata alla situazione è importante per percepire situazioni pericolose. Inoltre, aumenta la capacità di concentrarsi sul lavoro e nell'apprendimento. Ciò vale sia per il settore privato che per il settore pubblico. La luce gioca un ruolo decisivo anche nello sviluppo e nella crescita delle piante e nella durabilità di alcune sostanze. Nelle linee guida sulla salute e sicurezza sul lavoro, nei regolamenti antinfortunistici e negli standard tecnici, è prescritto o raccomandato un valore minimo di intensità luminosa per molte aree. Per garantire il rispetto di questi valori di illuminamento si utilizza un dispositivo che misura in lux. Ad esempio, la misurazione su scrivanie o banchi da lavoro viene eseguita sulla superficie del tavolo, e su lavagne o lavagne viene misurata sulla superficie. L'illuminamento è un valore che dipende dall'area che indica la quantità di flusso luminoso che colpisce una superficie. Un lux corrisponde a un lumen per metro quadrato.

Range di misura del fotometro
In una giornata di sole la luce naturale raggiunge valori molto più alti di quelli richiesti per compiti visivi e per la maggior parte dei processi tecnici e naturali. Per valutare il range di misura necessario, è importante determinare se si vuole controllare solo i valori minimi richiesti o se, invece, si vogliono registrare anche i valori più alti di luce diurna per determinate valutazioni. Per le misurazioni in interni. Un range di misura di 2.000 o 10.000 lux è in genere sufficiente. Tuttavia, per le misurazioni della luce del giorno all'aria aperta, il range di misura deve essere di 100.000 lux o più.

La precisione del fotometro
La precisione di molti dispositivi è compresa tra il 3 e il 5 per cento del valore di misura. Se questa incertezza è troppo alta per il lavoro di misurazione, dovreste scegliere un dispositivo con una risoluzione migliore. Inoltre, si noti che il sensore e il filtro di alcuni fotometri sono calibrati per determinate sorgenti luminose. Questi dispositivi misurano più accuratamente l'illuminamento di queste determinate sorgenti luminose. Quando si misura l'illuminazione in ambito domestico o nel luogo di lavoro, la sensibilità spettrale del fotodiodo deve essere adattata alla sensibilità dell'occhio umano. A tal fine, la Commissione internazionale per l'illuminazione (CIE) definisce l'efficienza luminosa delle diverse lunghezze d'onda delle aree scure e luminose di un normale osservatore.

Misurazione del colore della luce
Alcuni fotometri che misurano l'illuminazione, oltre a registrare l'illuminamento, registrano anche le coordinate del colore della luce incidente. I valori colorimetrici possono essere indicati come tre colori primari in modelli di colori additivi in tre parti. I valori vengono quindi specificati, ad esempio, come valori X, Y e Z secondo lo spazio colore CIE-XYZ o come valori rosso, verde e blu secondo lo spazio colore CIE-RGB. Molti di questi fotometri, oltre a indicare i valori numerici per i rispettivi colori primari, visualizzano anche graficamente la distribuzione del colore su uno schermo a colori.

Fotometro per misurazioni mobili e stazionarie
Il controllo dell'illuminazione nei luoghi di lavoro e nelle strade viene solitamente misurato con un fotometro mobile. Si consiglia di utilizzare un fotometro a montaggio fisso in aree in cui la mancanza o l'eccesso di luce può causare gravi danni o dove un intervallo limitato di illuminamento consente risultati ottimali. Sia per i fotometri da installazione mobile che fissa sono disponibili versioni con funzione di registrazione dati. I dispositivi per installazione fissa offrono solitamente la possibilità di controllare sistemi di ombreggiamento o sorgenti di luce artificiale o di attivare segnalazioni visive o acustiche tramite relè o uscite di controllo al raggiungimento di determinati valori.

Criteri di selezione di un fotometro per la misurazione della torbidità e analisi dei liquidi

Con un fotometro si può determinare fino a che punto un mezzo ostacola il passaggio della luce. Si confronta l'illuminamento senza perdita di intensità da parte della sostanza con l'illuminamento dopo la penetrazione del mezzo. Un esempio di utilizzo è la prova della trasmissione della luce di vetro e plastica trasparente per la luce di determinate lunghezze d'onda. Questi valori sono importanti per lenti da occhiali, occhiali tecnici e vetri per edifici residenziali e industriali. Per queste misurazioni, il fotometro deve essere progettato in modo che le lunghezze d'onda siano filtrate o consentano la regolazione di diversi intervalli di lunghezze d'onda. Nel caso di liquidi trasparenti, il valore dell'attenuazione della luce in genere direttamente correlato ad altre proprietà della miscela di sostanze.

Metodi e valori di misura di un fotometro per la misurazione della torbidità
Il fotometro utilizza un sensore della luce per misurare otticamente l'intensità di luce che penetra in una sostanza. Per ridurre l'influenza degli assorbimenti nelle sostanze colorate, si utilizza una sorgente a infrarossi con range di lunghezza d'onda di circa 860 nanometri. Il trasmettitore e il ricevitore possono essere disposti nel fotometri in vari modi. In tutte le posizioni, la fotocellula misura l'intensità della luce, con e senza la sostanza da misurare, per tenere presente l'influenza del contenitore del campione.

Misurazione a luce trasmessa - Metodo 0°
La misura della radiazione che penetra nel campione in linea retta è nota come turbidimetria. Questo metodo è molto adatto per sostanze fortemente torbide. La sorgente di luce e il sensore di luce si trovano sui lati opposti del campione. I valori misurati solitamente sono visualizzati nell'unità FAU (Formazin Attenuation Units = Formazin Attenuation Units) secondo EN 7027-1. Un intervallo di misurazione tipico è generalmente compreso tra 40 e 4.000 FAU.

Misurazione della luce diffusa laterale - Metodo 90°
Il metodo in cui viene rilevata la luce diffusa lateralmente dal campione è chiamato nefelometria. Questa misurazione viene spesso utilizzata per misurare sostanze con una leggera torbidità. L'unità ricevitore è disposta perpendicolarmente alla sorgente luminosa e rileva solo la luce diffusa lateralmente. Il valore è espresso nell'unità NTU (unità di torbidità nefelometrica) secondo EN 7027-1. I valori sono in genere compresi tra 0,05 e 400 NTU. Sono disponibili unità speciali, ad esempio per la misura della torbidità della birra con EBC in Europa e ASBC negli USA.

Misurazione della luce retro diffusa - metodo 180° e misurazioni multi angolo
In alcune applicazioni si misura anche la luce riflessa nella direzione della sorgente luminosa. Per tali misurazioni, le unità trasmittenti e riceventi si collocano affiancate. Alcuni fotometri sono equipaggiati con vari sensori. Ciò consente, ad esempio, la misurazione della luce trasmessa e della luce diffusa laterale a 90° in un solo dispositivo. A seconda dell'intensità della torbidità, si seleziona automaticamente quella appropriata tra i due valori misurati. In altri strumenti, la luce dispersa sui vari lati si misura simultaneamente e si valuta nel suo complesso.

Registrazione e trasmissione dei dati del fotometro
Un fotometro con datalogger semplifica la misurazione e riduce al minimo gli errori di lettura e trasmissione. Soprattutto quando si eseguono misurazioni in situ è utile registrare i dati nel dispositivo. Se si vogliono registrare molti valori è essenziale tenere presente la capacità della memoria e la facilità con cui si recuperano e si trasferiscono i dati. A seconda delle funzioni del fotometro, è possibile trasferire i valori di misura a un PC o a uno Smartphone tramite cavo USB o via Bluetooth.

Analisi delle sostanze con fotometro
Dal momento che la torbidità aumenta con la concentrazione delle sostanze disciolte nel liquido, è possibile utilizzare un fotometro per determinarne la concentrazione. Se un liquido con una certa concentrazione è privo di impurità nel campione esaminato, la concentrazione può essere derivata direttamente dal valore di torbidità utilizzando curve di calibrazione. Se è difficile determinare la dimensione delle particelle o se sono presenti diverse impurità, la proprietà di queste sostanze di reagire con determinate sostanze chimiche viene utilizzata per misurare alcuni componenti. A tale scopo vengono utilizzati reagenti che reagiscono solo con la sostanza da misurare per produrre un'ulteriore torbidità caratteristica. I risultati finali di queste reazioni possono essere registrati e valutati per una sostanza specifica. Il fotometro deve avere determinati valori memorizzati per effettuare queste misurazioni. Se si intende utilizzare un fotometro per eseguire questo tipo di analisi, è necessario scegliere un dispositivo adatto alla misura di determinate grandezze. Inoltre, occorre prestare attenzione agli accessori di misura disponibili, al modo in cui viene eseguita la procedura di misura e alla possibilità di calibrare il fotometro.

Determinare la durezza dell'acqua con un fotometro

L'acqua è vita. È questa una frase conosciutissima, ma che nessuno può smentire. Eppure, non basta prestare attenzione alla quantità e alla distribuzione dell'acqua, ma anche alla sua qualità. L'essere umano è circondato dall'acqua. E l'acqua, difatti, è parte del suo corpo. C'è acqua nell'atmosfera, nella superficie terrestre e sotto terra. L'acqua si presenta sotto vari stati: solido, liquido e gassoso. La descrizione più immediata che una persona può dare dell'acqua è che non ha colore, ne sapore, ne odore e che è un liquido. Oggi vediamo l'acqua come qualcosa di naturale e indispensabile. Non possiamo immaginare una vita senza acqua. Esce dal rubinetto, si vende in bottiglia, si usa nei processi industriali e nell'agricoltura. Una conseguenza negativa e allarmante è il cattivo uso dell'acqua, poichè si inquina con sostanze nocive, se ne spreca enormi quantità e non esistono sufficienti depuratori.

Molti avranno sentito dire o letto che l'acqua può essere dolce o dura, senza soffermarsi a pensare cosa significa e quale sia la differenza. La durezza è una proprietà dell'acqua determinata dalla presenza del calcio e del magnesio. È una caratteristica di qualità e svolge un ruolo fondamentale al momento di valutare la qualità dell'acqua nelle case, nell'industria e nelle applicazioni tecniche. Il calcio e il magnesio non sono gli unici elementi contenuti nell'acqua, ma sono le due grandezze che maggiormente influiscono sulla durezza dell'acqua. Questi elementi sono importanti per l'organismo. La presenza di una determinata quantità di magnesio e di calcio nell'acqua è di fatto vantaggiosa. Ci sono parti del corpo, come i denti, le ossa e le cellule, che hanno bisogno di calcio e magnesio per mantenere la resistenza e la funzionalità. Pertanto, l'acqua è una eccellente fonte di nutrimento.

L'Organizzazione Mondiale della Sanità definisce la quantità ottimale di calcio e magnesio che l'acqua dovrebbe avere in milligrammi per litro. I valori limite non devono essere superati per evitare un accumulo, ad esempio, di calcio. Questo deve essere preso in considerazione soprattutto per le persone che hanno un problema di salute. Una concentrazione troppo alta di sali nell'acqua può causare problemi, ad esempio, alle articolazioni. Raggiungere un grado ottimale di mineralizzazione è un compito molto importante.

La qualità dell'acqua è monitorata costantemente negli impianti di trattamento dell'acqua e regolata a seconda del grado di durezza. Le fonti d'acqua sono costituite da vari tipi di acqua: acque superficiali e sotterranee, laghi, fiumi e precipitazioni. A seconda della quantità di acqua che è stata a contatto con le rocce (calcare, gesso o dolomite) può variare la quantità di calcio e magnesio. Pertanto, il valore di durezza non è mai identico e varia a seconda della zona geografica, del tempo, della stagione dell'anno e della quantità di precipitazioni.

L'acqua del rubinetto utilizzata per le necessità domestiche, ad esempio, non dovrebbe mai essere troppo dura, poichè potrebbe causare problemi agli elettrodomestici e alle tubazioni. A prima vista non si vede se l'acqua è troppo dolce o dura, ma dopo averla fatta bollire, o dopo un uso prolungato (come in cucina o in bagno) appare il calcare (una specie di cristallizzazione) e uno strato sottile sulla superficie dell'acqua dallo scaldabagno. È un'indicazione della presenza di durezza carbonatica. Quando i carbonati di calcio e magnesio sono esposti ad una temperatura elevata diventano un sedimento duro e insolubile. Molte persone conoscono questo effetto. La durezza totale dell'acqua è composta da durezza carbonatica e non carbonatica e viene misurata in mol/m3 o mmol/l.

Un grado di durezza ottimale non è importante solo per il corpo umano, ma anche per tutti quei dispositivi che sono a contatto con l'acqua, come lavastoviglie, scaldabagni, lavatrici, tubi, caldaie e scaldabagni. È questo il motivo per cui nelle pubblicità compaiono diversi prodotti per proteggere le lavatrici dalla calcificazione e aumentare la loro durata. Anche se è vero che una quantità troppo elevata di calcio e magnesio nell'acqua può essere molto dannosa, non è altrettanto vero che più l'acqua è dolce, meglio è. Anche l'acqua del rubinetto con valori molto bassi può causare danni ai tubi, come la corrosione. Ecco perchi è così importante mantenere l'equilibrio.

Conoscere il grado di durezza dell'acqua è importante (è possibile utilizzare ad esempio un fotometro) per regolare il funzionamento dei dispositivi e selezionare l'esatta quantità di detergente per la pulizia e il sistema di filtraggio e pulizia. È possibile ottenere un'analisi dettagliata dell'acqua in laboratorio, ogni giorno molte persone cercano di regolare il grado di durezza dell'acqua acquistando sostanze che aiutano a combattere il calcare. Il misuratore TDS è un dispositivo professionale che in questi senso può essere di grande aiuto e fornisce informazioni su tutti i sali disciolti in acqua. Ecco perchè si consiglia di fare formazione per utilizzare correttamente questo tipo di dispositivo.

Dal momento che il grado di durezza dell'acqua viene misurato in unità di misura diverse a seconda del paese, è necessario analizzare le indicazioni del produttore e le istruzioni per l'uso degli elettrodomestici prodotti all'estero. Di seguito troverete i dati di conversione dai gradi tedeschi di durezza °DH:

in °Clark nel Regno Unito
in °F in Francia
in ppm negli Stati Uniti
in °Ж in Russia

Prestare attenzione al fatto che i valori non si convertono da 1 a 1, per cui è necessario convertirli per ottenere una lettura corretta.

1°DH - 10 mg CaO/l
1°Clark - 10 mg CaCO3/0,7 l
1°F - 10 mg CaCO3/l
1 ppm - 1 mg CaCO3/l

Ogni paese ha i suoi requisiti e valori limite del grado di durezza dell'acqua (contenuto di carbonato di calcio nell'acqua) e dovrebbe essere controllato con uno strumento di misura, come ad esempio un fotometro.