18  Técnicas de medição termográfica

18.1  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

18.2  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.

18.2.1  Cálculo da emissividade de uma amostra

18.2.1.1  Etapa 1: Determinação da temperatura aparente refletida

Utilize um dos dois métodos seguintes para determinar a temperatura aparente refletida:
18.2.1.1.1  Método 1: Método direto
    Siga este procedimento:
  1. Procure fontes de reflexão possíveis, considerando que o ângulo de incidência = ângulo de reflexão (a = b).
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    Figura 18.1  1 = Fonte de reflexão

  2. Se a fonte de reflexão for um ponto fonte, modifique a fonte obstruindo-a com um pedaço de cartão.
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    Figura 18.2  1 = Fonte de reflexão

  3. 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:
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    Figura 18.3  1 = Fonte de reflexão

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    Figura 18.4  1 = Fonte de reflexão

Não pode utilizar um termopar para medir a temperatura refletida aparente, porque um termopar mede a temperatura, mas a temperatura aparente é a intensidade de radiação.
18.2.1.1.2  Método 2: Método refletor
    Siga este procedimento:
  1. Amarrote uma porção grande de uma folha de alumínio.
  2. Alise a folha de alumínio e cole-a a um pedaço de cartão do mesmo tamanho.
  3. 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.
  4. Defina a emissividade para 1,0.
  5. Meça a temperatura aparente da folha de alumínio e anote-a. A folha é considerada um refletor perfeito, pelo que a sua temperatura aparente é igual à temperatura aparente refletida da área circundante.
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    Figura 18.5  Medir a temperatura aparente da folha de alumínio.

18.2.1.2  Etapa 2: Determinação da emissividade

    Siga este procedimento:
  1. Selecione um local para colocar a amostra.
  2. Determine e defina a temperatura aparente refletida em conformidade com o procedimento anterior.
  3. Coloque um pedaço de fita elétrica com uma emissividade elevada na amostra.
  4. Aqueça a amostra, no mínimo, 20 K acima da temperatura da divisão. O aquecimento deve ser razoavelmente uniforme.
  5. Foque e ajuste automaticamente a câmara e imobilize a imagem.
  6. Ajuste Nível e Campo para o melhor brilho e contraste da imagem.
  7. Defina a emissividade para a da fita (normalmente 0,97).
  8. 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).
  9. Anote a temperatura.
  10. Desloque a função de medição para a superfície da amostra.
  11. Altere a definição da emissividade até conseguir ler a mesma temperatura da medição anterior.
  12. Anote a emissividade.

18.3  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.

18.4  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.

18.5  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%.

18.6  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