A radiação infravermelha é a energia liberada em forma de onda eletromagnética não visível ao olho humano, resultante da agitação das moléculas que compõem a matéria quando aquecida. Esta radiação é emitida por qualquer material com temperatura acima do zero absoluto. Confira como funciona a medição por infravermelho com a Contemp.
Este fenômeno foi descoberto pelo astrônomo William Herschel em 1800, quando realizou um experimento de refração da luz solar através de um prisma de vidro, e percebeu, utilizando um termômetro de mercúrio, o aumento de temperatura da cor azul para o vermelho, elevando-se ainda mais acima do vermelho, além do espectro visível. Herschel estava na presença do que chamou de “infravermelho”.
Posteriormente em 1900, Max Planck, Josef Stefan, Ludwig Boltzmann, Wilhelm Wien e Gustav Kirchhoff continuaram os estudos de Herschel, e definiram o espectro eletromagnético da radiação infravermelha e as formulações matemáticas que regem o fenômeno físico.
Destes estudos, saíram os princípios básicos para medição de temperatura sem contato, o que permitiu a invenção dos pirômetros e câmeras térmicas hoje utilizados nas mais variadas aplicações industriais.
Espectro Eletromagnético da Radiação Infravermelha
A radiação infravermelha ocupa um pequeno espaço dentro do espectro eletromagnético, entre a luz visível e as micro-ondas. A faixa em comprimento de onda parte de 780nm e vai até 14um.
Dentro desta faixa, a radiação térmica tem amplitude relevante, o que a permite ser captada por detectores infravermelhos e convertida em medição de temperatura.
Princípio do Corpo Negro
O corpo negro é um corpo físico abstrato que absorve toda a radiação recebida, e não possui refletividade, nem transmissividade, logo, toda energia recebida é irradiada: α = ε = 1, T=0 e R=0 (α absorção, ε emissividade, T transmissividade, R refletividade).
Um corpo negro irradia a energia máxima possível em cada comprimento de onda dentro do espectro, seguindo a curva de Planck, tendo o pico de radiação em comprimentos de onda menores para temperaturas maiores, e em comprimentos de onda maiores para temperatura menores.
Corpo Cinza
Na prática, os materiais existentes possuem características distintas do corpo negro. Exemplo:
– Metais: devido à composição molecular de sua superfície, parte da radiação dos metais tem origem na temperatura do material, parte da radiação é reflexo da radiação de outros materiais no entorno. Logo a equação de corpo negro não é satisfeita: a emissividade é diferente de 1 e a refletividade é diferente de zero.
A todos os materiais diferentes do corpo negro, damos o nome “corpo cinza”, e cada corpo cinza tem sua característica particular para medição de temperatura sem contato com precisão:
– Vidro: a emissividade do vidro varia ao longo do espectro, tendo seu pico em 5um e 7,9um. Em outros comprimentos de onda, o vidro se torna refletivo, prejudicando a medição de temperatura de precisão, pois reflete parte da radiação do entorno.
– Metal: a emissividade dos metais varia drasticamente ao longo do espectro, atingindo valores muitos pequenos em comprimentos de onda maiores. Já em comprimentos de onda menores, a emissividade também varia, porém os valores são maiores, permitindo a captação e medição de temperatura com maior precisão.
Detector infravermelho
Para captação da radiação infravermelha foram desenvolvidos diversos modelos de detectores infravermelho.
Os detectores são componentes eletroeletrônicos sensíveis à absorção de radiação. A mudança de temperatura nos mesmos causa uma modificação da propriedade dependente da temperatura no detector, o que é analisado eletricamente e convertido em medição de temperatura.
Hoje existem diversos modelos de detectores, cada qual dedicado à medição de determinados tipos de materiais, com determinados parâmetros de desempenho: termopilhas, bolômetros, piroelétricos, detectores quânticos.
Conclusão
A Contemp em parceria com a Optris, dispõe de pirômetros e câmeras térmicas de automação para medição de temperatura por infravermelho dos mais variados materiais processados na indústria, atendendo assim a maioria das aplicações com precisão e qualidade.
