24 Técnicas de medição termográfica
24.1 Introdução
Uma câmara de infravermelhos mede e reproduz em imagens a radiação de infravermelhos emitida pelos objetos. O facto de a radiação
resultar da temperatura de superfície do objeto, possibilita que a câmara calcule e mostre essa temperatura.
No entanto, a radiação medida pela câmara não depende apenas da temperatura do objeto, mas varia também em função da emissividade.
A radiação resulta também do meio exterior e reflete-se no objeto. A radiação do objeto e a radiação refletiva serão também
influenciadas pelo efeito de absorção da atmosfera.
Para medir a temperatura com precisão é, portanto, necessário compensar os efeitos de um determinado número de diferentes
fontes de radiação. Isto é feito online e automaticamente pela câmara. Os seguinte parâmetros do objeto devem, todavia,
ser introduzidos na câmara:
- A emissividade do objeto
- A temperatura aparente refletida
- A distância entre o objeto e a câmara
- A humidade relativa
- Temperatura da atmosfera
24.2 Emissividade
O principal parâmetro do objeto a definir corretamente é a emissividade que, sintetizando, consiste na medição da gama de
radiação emitida pelo objeto, comparativamente à que é emitida por um corpo negro perfeito com a mesma temperatura.
Normalmente, os materiais dos objetos e os tratamentos de superfície possuem uma gama de emissividade compreendida entre
0,1 e 0,95. A emissividade de uma superfície extremamente polida (espelho) é inferior a 0,1, enquanto uma superfície
oxidada ou pintada possui uma emissividade mais elevada. Tinta à base de óleo, independentemente da cor no espectro visível,
possui uma emissividade superior a 0,9 em infravermelhos. A pele humana possui uma emissividade entre 0,97 e 0,98.
Os metais não oxidados representam um caso extremo de perfeita opacidade e de elevada reflexividade, o que não varia muito
com o comprimento de onda. Consequentemente, a emissividade dos metais é baixa – aumentando apenas com a temperatura. Nos
não-metais, a emissividade tende a ser elevada e diminui com a temperatura.
24.2.1 Cálculo da emissividade de uma amostra
24.2.1.1 Etapa 1: Determinação da temperatura aparente refletida
Utilize um dos dois métodos seguintes para determinar a temperatura aparente refletida:
24.2.1.1.1 Método 1: Método direto
-
Procure fontes de reflexão possíveis, considerando que o ângulo de incidência = ângulo de reflexão (a = b).
Figura 24.1 1 = Fonte de reflexão
-
Se a fonte de reflexão for um ponto fonte, modifique a fonte obstruindo-a com um pedaço de cartão.
Figura 24.2 1 = Fonte de reflexão
-
Meça a intensidade da radiação (= temperatura aparente) da fonte de reflexão utilizando as seguintes definições:
- Emissividade: 1.0
- Dobj : 0
É possível medir a intensidade da radiação através de um dos dois métodos seguintes:
Siga este procedimento:
A utilização de um par termoelétrico para medir a temperatura aparente refletida não é aconselhável por duas razões importantes:
- Um par termoelétrico não mede a intensidade da radiação
- Um par termoelétrico requer um contacto térmico muito bom com a superfície, normalmente através da colagem ou da cobertura do sensor com um isolador térmico.
24.2.1.1.2 Método 2: Método refletor
- Amarrote uma porção grande de uma folha de alumínio.
- Alise a folha de alumínio e cole-a a um pedaço de cartão do mesmo tamanho.
- Coloque o pedaço de cartão à frente do objeto que pretende medir. Certifique-se de que o lado com a folha de alumínio aponta para a câmara.
- Defina a emissividade para 1,0.
-
Meça e tome note da temperatura aparente da folha de alumínio.
Figura 24.5 Medir a temperatura aparente da folha de alumínio.
Siga este procedimento:
24.2.1.2 Etapa 2: Determinação da emissividade
- Selecione um local para colocar a amostra.
- Determine e defina a temperatura aparente refletida em conformidade com o procedimento anterior.
- Coloque um pedaço de fita elétrica com uma emissividade elevada na amostra.
- Aqueça a amostra, no mínimo, 20 K acima da temperatura da divisão. O aquecimento deve ser razoavelmente uniforme.
- Foque e ajuste automaticamente a câmara e imobilize a imagem.
- Ajuste Nível e Campo para o melhor brilho e contraste da imagem.
- Defina a emissividade para a da fita (normalmente 0,97).
-
Meça a temperatura da fita utilizando uma das seguintes funções de medição:
- Isotérmica (ajuda-o a determinar a temperatura e quão uniforme foi o aquecimento da amostra)
- Ponto (mais simples)
- Caixa Méd. (boa para superfícies com emissividade variável).
- Anote a temperatura.
- Desloque a função de medição para a superfície da amostra.
- Altere a definição da emissividade até conseguir ler a mesma temperatura da medição anterior.
- Anote a emissividade.
Siga este procedimento:
24.3 Temperatura aparente refletida
Este parâmetro é utilizado para compensar a radiação refletida no objeto. Se a emissividade for baixa e a temperatura do objeto
for relativamente diferente da refletida, será importante definir e compensar corretamente a temperatura aparente refletida.
24.4 Distância
A distância consiste na distância entre o objeto e a lente frontal da câmara. Este parâmetro é utilizado para compensar os
dois factos seguintes:
- Que a radiação do alvo seja absorvida pela atmosfera entre o objeto e a câmara.
- Que a radiação da própria atmosfera seja detetada pela câmara.
24.5 Humidade relativa
A câmara também pode compensar o facto de a transmitância depender também da humidade relativa da atmosfera. Para o fazer,
defina a humidade relativa para o valor correto. Para distâncias curtas e humidade normal, a humidade relativa pode, normalmente,
ser deixada num valor predefinido de 50%.
24.6 Outros parâmetros
Adicionalmente, algumas câmaras e programas de análise da
FLIR Systems
permitem-lhe compensar os seguintes parâmetros:
- Temperatura atmosférica - isto é, a temperatura da atmosfera entre a câmara e o alvo
- Temperatura ótica externa – isto é, a temperatura de quaisquer lentes externas ou janelas utilizadas em frente da câmara
- Transmissão ótica externa – isto é., a transmissão de quaisquer lentes externas ou janelas utilizadas em frente da câmara