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Um novo método para medir o espectro contínuo de luz, desenvolvido no laboratório do professor de engenharia elétrica e de computação da Universidade de Houston, Jiming Bao, deve melhorar a imagem térmica e a termografia infravermelha, técnicas usadas para medir e visualizar distribuições de temperatura sem contato direto com o objeto fotografado.
Por serem altamente sensíveis, câmeras térmicas e termômetros infravermelhos medem a temperatura com precisão à distância, tornando-os ferramentas versáteis e valiosas em muitos campos, do militar ao diagnóstico médico. Eles detectam radiação infravermelha, invisível ao olho humano, e a convertem em imagens visíveis. Cores diferentes na imagem representam temperaturas variáveis, permitindo que os usuários vejam padrões e diferenças de calor.
FORMULÁRIOS:
- Diagnóstico médico: Identificação de inflamação e fluxo sanguíneo deficiente
- Inspeções de edifícios: Detecção de perda de calor, problemas de isolamento e vazamentos de água
- Militar, Segurança e Vigilância: Detectar pessoas ou animais em condições de baixa visibilidade
- Inspeções mecânicas: Encontrando máquinas com superaquecimento ou falhas elétricas
Ambas as técnicas se baseiam no princípio da radiação de corpo negro — um emissor teórico perfeito — onde objetos emitem radiação infravermelha com base em sua temperatura. Ao capturar essa radiação, as ferramentas fornecem insights valiosos sobre as propriedades térmicas e comportamentos de vários objetos e ambientes.
Mas Houston, temos um problema
Câmeras térmicas e termômetros infravermelhos não podem fornecer leituras precisas porque dependem da emissividade, uma medida de quão efetivamente um objeto real emite radiação térmica, e que varia com a temperatura — para determinar a temperatura. Técnicas multiespectrais abordam isso medindo a intensidade infravermelha em vários comprimentos de onda, mas sua precisão depende de seus modelos de emissividade.
E na Universidade de Houston, uma solução
“Nós projetamos uma técnica usando um espectrômetro de infravermelho próximo para medir o espectro contínuo e ajustá-lo usando a fórmula de radiação de corpo negro ideal”, relata Bao, no periódico Dispositivo. “Essa técnica inclui uma etapa simples de calibração para eliminar a emissividade dependente da temperatura e do comprimento de onda.”
Bao demonstra sua técnica medindo a temperatura de um estágio de aquecimento com erros menores que 2°C e medindo o gradiente de temperatura da superfície de um pó catalisador sob aquecimento a laser. Usando o espectrômetro infravermelho próximo, a radiação térmica de um alvo quente é coletada com uma fibra óptica e registrada por um computador. O espectro coletado é normalizado usando uma resposta de calibração do sistema e ajustado para determinar a temperatura.
“Essa técnica supera os desafios enfrentados por câmeras térmicas convencionais e termômetros infravermelhos devido à emissividade desconhecida dos alvos e revela temperaturas de superfície de catalisadores fototérmicos muito mais altas do que aquelas medidas por um termopar enterrado sob forte iluminação”, disse Bao.
DESTAQUES
- Superando as limitações da termometria de comprimento de onda único e multiespectral
- Calibração simples para eliminar a emissividade dependente do comprimento de onda e da temperatura
- Determinação precisa da temperatura em uma ampla faixa de temperatura
- Revelou um enorme gradiente de temperatura em um pó catalisador sob aquecimento a laser
“Essa técnica supera os desafios enfrentados por câmeras térmicas convencionais e termômetros infravermelhos devido à emissividade desconhecida dos alvos e revela temperaturas de superfície de catalisadores fototérmicos muito mais altas do que aquelas medidas por um termopar enterrado sob forte iluminação”, disse Bao.
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