O Que É Radiação Infravermelho

O que é radiação infravermelha: o que ninguém conta

Radiação infravermelha é luz que você não consegue ver, mas sente no rosto quando passa perto de um forno quente ou de um motor em funcionamento. O espectro eletromagnético divide o infravermelho em três faixas: próximo (NIR), médio (MIR) e distante (FIR). A faixa próxima vai de 0,7 a 1,4 micrômetros, a média de 1,4 a 3 micrômetros, e a distante de 3 até cerca de 1000 micrômetros. Qualquer objeto com temperatura acima do zero absoluto emite radiação nessa banda. Um corpo humano a 37 graus Celsius irradia principalmente em torno de 9,5 micrômetros. Isso é importante porque a maior parte das aplicações industriais e científicas lida com essa região térmica.

o que é radiação infravermelho na prática

Na prática, isso significa que sensores infravermelhos funcionam como termômetros à distância, câmeras de imageamento térmico e sistemas de comunicação que usam LEDs ou lasers de infravermelho próximo. Eu passei uns dois anos calibrando sensores de temperatura em linhas de produção de embalagens plásticas usando pirômetros de infravermelho. O problema que você encontra com frequência é que o material da superfície interfere na medição. Polietileno tem emissividade bem diferente de polipropileno. Se você configurar o sensor para emissividade 0,95 pensando que é uma superfície escura qualquer, mas na verdade está medindo plástico branco brilhante com emissividade próxima de 0,92, a leitura pode errar por cinco a oito graus Celsius. A correção é simples se você souber o material: aplique fita isolante preta na área medida, calibre a emissividade conforme a tabela do fabricante da fita, e leia pela fita, não pelo plástico direto. Outra coisa que todo mundo subestima é a influência do ambiente. A radiação infravermelha que chega ao sensor não vem só do objeto. Vem também das paredes, dos equipamentos, do chão. Em uma sala sem controle térmico, essa radiação refletida pode alterar a leitura em três a quatro graus. A solução mais barata e eficaz é blindar o caminho óptico com uma manga metálica opaca ao infravermelho, evitando que fontes externas entrem no campo de visão do sensor. Quando a aplicação exige precisão real, usa-se um pirômetro com compensação de temperatura ambiente integrada ou faz-se a medição em câmara fria controlada.

Comunicação por infravermelho próximo é outro tópico que as pessoas confundem. A maioria dos controles remotos de TV usa LED a 940 nanômetros. É luz visível para sensores CMOS, mas invisível para o olho humano. Se você tentar usar esse mesmo princípio para transmitir dados entre dois pontos a mais de dez metros, vai precisar de um laser ou de um LED de alta potência e de um receptor com filtro óptico adequado. Sensores comuns de recepção recebem luz ambiente e o sinal se perde. Filtro narrow-band na frequência do transmissor resolve isso na maioria dos casos. Há ainda a questão da absorção seletiva. Moléculas como água, dióxido de carbono e metano absorvem fortemente em comprimentos de onda específicos do infravermelho médio. Isso é usado em análise gasosa por espectroscopia. Um analisador de CO funciona emitindo luz em dois comprimentos de onda: um onde o gás absorve e outro de referência onde não absorve. A diferença entre os dois sinais dá a concentração. O problema prático aqui é que humedadee altos níveis de vapor d'água no caminho óptico podem interferir se o analisador não tiver compensação adequada. Em ambientes muito secos, como linhas de enchimento de bebidas com atmosfera controlada, a leitura tende a ser mais estável.

Câmeras termográficas operam em diferentes bandas. As mais baratas e comuns captam entre 7 e 14 micrômetros, que é a janela atmosférica onde a transmissão do ar é mais eficiente. Câmeras mais caras trabalham em bandas específicas como 3 a 5 micrômetros para aplicações de alta temperatura, como monitoramento de fornos e motores a jato. Se você usar uma câmera de 8 a 14 micrômetros para medir uma superfície metálica polida a 200 graus Celsius, a leitura vai falhar porque metais polidos têm emissividade muito baixa, perto de 0,05 a 0,1. A câmera vai basicamente medir a reflexão do ambiente ao redor, não a temperatura real do metal. Pintar a superfície com tinta de alta emissividade ou usar fita adesiva preta resolve. Mas se a peça estiver em movimento ou for grande demais para pintar, aí você precisa de um pirômetro sintonizável ou de um sistema que calcule a emissividade por comparação com ponto de contato. O uso de infravermelho em astronomia também segue a mesma lógica física. Telescópios como o James Webb operam no infravermelho médio precisamente porque poeira interestelar não bloqueia esses comprimentos de onda da mesma forma que bloqueia a luz visível. Mas o detector precisa ser resfriado criogenicamente. Sem resfriamento, o próprio instrumento emite radiação infravermelha e o sinal astronômico fica enterrado no ruído térmico interno. O JWST opera a cerca de menos 220 graus Celsius nos detectores de infravermelho médio. Sem esse resfriamento, nada disso funcionaria.

Se você está começando a trabalhar com tecnologia infravermelha, comece com o básico: entenda emissividade, saiba diferenciar NIR de FIR, e não confie em leituras de superfície brilhante ou reflexiva sem fazer a correção apropriada. Sensores de infravermelho barato vendem muita coisa por aí. A diferença entre um sensor de cinco dólares e um de cinquenta geralmente está na estabilidade térmica interna e na linearidade da resposta ao longo do tempo. Se a aplicação exige repetibilidade, invista no melhor. Se é só para detectar presença ou movimento, o baratinho serve.