Principais fatores que afetam a precisão da termografia

A tecnologia de imagem térmica é baseada na radiação infravermelha emitida por um objeto-alvo. Através de um processo em múltiplas etapas - incluindo a transmissão da radiação na atmosfera, recepção pelo detector, conversão fotoelétrica, processamento digital e otimização da imagem - a distribuição térmica do alvo é visualizada.

Esse processo envolve vários passos críticos: geração, transmissão e recepção da radiação. A precisão da detecção é limitada por vários fatores, e qualquer variação nessas condições pode reduzir a qualidade da imagem ou a precisão da medição.

Portanto, ao avaliar quão precisa é a imagem térmica, é essencial reconhecer que os resultados dependem de uma combinação de fatores. Nas seções seguintes, analisamos sistematicamente as principais influências, incluindo as características da superfície do alvo, as condições ambientais e atmosféricas, os parâmetros de desempenho do dispositivo e os métodos de operação.

1) Influência da Emissividade Superficial

A emissividade da superfície de um alvo é um parâmetro fundamental que determina a intensidade de sua radiação infravermelha. Sob as mesmas condições de temperatura, objetos com diferentes níveis de emissividade emitem quantidades de radiação significativamente diferentes, o que afeta diretamente o desempenho dos dispositivos de imagem térmica. Geralmente, objetos com maior emissividade geram sinais infravermelhos mais fortes na mesma distância de observação, resultando em superfícies mais claras na imagem térmica. Por outro lado, objetos de baixa emissividade são mais difíceis de detectar.

A emissividade é influenciada por vários fatores, incluindo as propriedades do material, a rugosidade da superfície, o nível de oxidação e a cor. Mesmo o mesmo objeto pode ter valores de emissividade diferentes sob temperaturas e comprimentos de onda variados. Essas variações são uma fonte importante de erros de medição na termografia infravermelha. Por exemplo, a maioria dos materiais não metálicos - especialmente os óxidos metálicos - tende a ter alta emissividade, enquanto os metais puros geralmente têm baixa emissividade. A rugosidade da superfície também desempenha um papel importante: superfícies mais rugosas refletem menos, aumentando assim a emissividade, o que é especialmente evidente em materiais metálicos.,

Além disso, a emissividade é dependente da direção, especialmente para superfícies polidas ou lisas. Para medir a temperatura real de um objeto com emissividade inferior a 0,9, a câmera térmica deve, idealmente, ser posicionada perpendicularmente à superfície. Se isso não for possível, o ângulo de medição deve permanecer dentro de 30° da normal da superfície. Caso contrário, os parâmetros de emissividade precisam ser corrigidos conforme necessário.

Compreender como a emissividade afeta as leituras é crucial ao avaliar o quão precisa é a imagem térmica, uma vez que configurações incorretas de emissividade freqüentemente levam a desvios de temperatura ou interpretações equivocadas.

1) Impacto das Condições Atmosféricas

A transmitância atmosférica é um indicador importante usado para avaliar como a atmosfera afeta a radiação infravermelha. É definida como a razão entre a energia infravermelha atenuada que passa pela atmosfera e a radiação original emitida pelo alvo. Gases como nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono e vapor d'água absorvem e espalham a radiação infravermelha em graus variados, o que reduz a intensidade do sinal. Essa atenuação diminui a capacidade dos dispositivos de imagem térmica de coletar sinais, afetando assim os resultados da detecção.

Em condições climáticas extremas, como chuva forte ou neve, a transmissão da radiação infravermelha é ainda mais afetada. Quando as gotas de chuva são densas, os sinais infravermelhos não podem viajar em linha reta; em vez disso, ocorrem espalhamento e absorção, levando à perda de sinal. Durante a queda de neve, os flocos de neve causam reflexão e espalhamento, o que não apenas introduz interferência, mas também absorve e diminui a radiação infravermelha, resultando em qualidade de imagem inferior. Da mesma forma, neblina, granizo e outras condições climáticas adversas reduzem significativamente o desempenho da termografia.

2) Impacto da Temperatura Ambiente

A temperatura ambiente também influencia a temperatura real do alvo medido, o que, por sua vez, afeta a precisão da medição. Em ambientes de alta temperatura, o alvo pode aquecer, fazendo com que as leituras pareçam mais altas do que o valor real. Por outro lado, em ambientes de baixa temperatura, o valor medido pode ser subestimado. Portanto, ao considerar o quão preciso é a termografia, é importante levar em conta as condições de temperatura ambiente para garantir resultados confiáveis e precisos.

1) Resolução infravermelha

A resolução do detector infravermelho refere-se ao número de pixels efetivos no detector infravermelho, geralmente expressa como “pixels horizontais × pixels verticais” (por exemplo, 256×192, 384×288, 640×512, 1280×1024). Quanto maior a resolução, mais pontos de temperatura podem ser capturados em uma área unitária, resultando em imagens mais claras com detalhes mais ricos. Por outro lado, uma resolução mais baixa produz imagens borradas com detalhes insuficientes, reduzindo a capacidade de reconhecimento do alvo.

2) Resolução espacial (IFOV)

A resolução espacial, também conhecida como Campo de Visão Instantâneo (IFOV), representa a menor distância entre dois objetos que um dispositivo de imagem térmica pode distinguir, geralmente medida em miliradianos (mrad). É determinada pelo passo dos pixels do detector e pela distância focal da lente. Com uma distância focal fixa, um passo de pixel menor aumenta o número de pixels, melhorando assim os detalhes e a clareza da imagem. Com o passo de pixel fixo, uma resolução espacial mais alta significa uma distância focal mais longa, o que restringe o campo de visão, mas melhora o aumento e a nitidez da imagem. A uma distância do alvo constante, uma resolução espacial mais alta permite que a câmera capture detalhes mais finos, tornando a imagem mais clara.

3) Sensibilidade Térmica (NETD)

A sensibilidade térmica, também chamada de Diferença de Temperatura Equivalente ao Ruído (NETD), indica a menor diferença de temperatura que uma câmera térmica pode detectar entre o alvo e o fundo, geralmente expressa em milikelvins (mK). A NETD é influenciada por fatores como a óptica da lente (número F), o tipo de detector, o tempo de integração e a temperatura de operação. Um valor mais baixo de NETD significa que o dispositivo pode detectar menores diferenças de temperatura, produzindo um contraste de imagem mais alto e detalhes mais finos - especialmente vantajoso em ambientes de baixo contraste ou fontes de calor fracas.

4) Campo de Visão (FOV)

O campo de visão é a extensão angular da cena observável. Um FOV mais amplo permite que a câmera cubra uma área de detecção maior, mas como o número de pixels permanece constante, a densidade de pixels diminui, levando a uma resolução de imagem mais baixa e menos detalhes. Por outro lado, um FOV mais estreito corresponde a um comprimento focal maior, o que reduz a área coberta, mas aumenta a densidade de pixels e a resolução, produzindo imagens mais claras e detalhadas.

5) Taxa de Quadros

A taxa de quadros refere-se ao número de quadros ou imagens exibidos por segundo, medido em hertz (Hz). Na termografia, representa quantos quadros infravermelhos são mostrados por segundo - comumente 25Hz, 30Hz ou 50Hz. Uma taxa de quadros mais alta fornece um vídeo mais suave, especialmente ao observar alvos em movimento rápido, onde ajuda a capturar o movimento com mais precisão e reduz o atraso da imagem ou o desfoque de movimento.

Ao avaliar quão precisa é a termografia, fatores de desempenho do dispositivo, como resolução, IFOV, NETD, FOV e taxa de quadros, desempenham um papel crítico na determinação tanto da precisão da medição quanto da qualidade da imagem.

Tecnologia de termografia visualiza a distribuição de temperatura capturando a radiação infravermelha emitida por objetos, fornecendo medição de temperatura precisa e eficiente para inspeções industriais, monitoramento de segurança, pesquisa científica e outras aplicações. No entanto, a precisão da medição é influenciada por vários fatores, incluindo as características da superfície do alvo, as condições atmosféricas e ambientais e o desempenho da própria câmera térmica.

Etiquetas: câmera térmica, câmera de imagem térmica, câmera térmica precisa