Detector III - Manual de Usuario
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Fig. 1 Sistema de medición infrarrojo Objeto a medir Todos los cuerpos que tienen una temperatura (T) superior al cero absoluto emiten, en función de su propia temperatura, una radiación infrarroja, la denominada radiación propia. La causa es el movimiento mecánico interno de las moléculas. La intensidad de este movimiento depende de la temperatura del cuerpo. Puesto que los movimientos de las moléculas representan al mismo tiempo desplazamientos de carga, se emite una radiación electromagnética (partículas de fotón). Estos fotones se mueven a la velocidad de la luz y obedecen a los principios ópticos conocidos. Se pueden desviar, enfocar mediante lentes o reflejar con superficies reflectantes. El espectro de esta radiación suele abarcar de 0,7 a 1000 µm de longitud de onda. A ello se debe que resulte normalmente invisible para nuestra vista. Esta zona se sitúa por debajo de la zona roja de la luz visible y es por eso que, en latín, se denomina “infra”-rojo (véase la Fig. 2). Fig. 2 El espectro electromagnético, con una banda de longitud de onda comprendida entre 0,7 y 14 µm La Fig. 3 muestra las condiciones típicas de radiación de un cuerpo a diferentes temperaturas. Como se puede ver, los cuerpos emiten todavía una pequeña parte de radiación visible. Esta es también la razón por la que podemos ver los objetos muy calientes (temperaturas superiores a 600°C) de color rojo a blanco incandescente. Los trabajadores metalúrgicos experimentados saben estimar con bastante precisión la temperatura a partir del color. A partir de 1930 se empezó a utilizar en la industria del acero y del hierro el clásico pirómetro de 300
Anexo desaparición de filamento. Sin embargo, la parte invisible del espectro contiene hasta 100.000 veces más energía. Principio en el que se basa la tecnología de medición infrarroja. La Fig. 3 muestra que, a medida que aumenta la temperatura del objeto, el punto máximo de radiación se desplaza hacia unas longitudes de onda cada vez más cortas, y que las curvas de un cuerpo no se solapan a diferentes temperaturas. La energía de radiación aumenta en toda la zona de longitud de onda (superficie debajo de cada curva) hasta la cuarta potencia de la temperatura. STEFAN y BOLTZMANN descubrieron estas relaciones en 1879, que permiten una determinación clara de la temperatura a partir de la señal de radiación, véase /1/, /3/, /4/ y /5/. Fig. 3 Característica de radiación de emisor negro en función de la temperatura según /3/. Cuando se observa la Fig. 3, el objetivo debería consistir en configurar el termómetro infrarrojo para una banda lo más ancha posible, a fin de obtener un máximo de energía (corresponde a la superficie por debajo de la curva) o señal del objeto a medir. Sin embargo, hay ciertos casos en que esto no siempre es una ventaja. En la Fig. 3 por ejemplo, aumenta la intensidad de radiación a 2 µm, mucho más, cuando aumenta la temperatura, que a 10 µm. Cuanto mayor es la diferencia de radiación por diferencia de temperatura, tanto mayor es la precisión con la que funciona el termómetro infrarrojo. De acuerdo con el desplazamiento del máximo de radiación hacia unas longitudes de onda más cortas con el aumento de la temperatura (ley de desplazamiento de Wien), el espectro de 301
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Anexo<br />
<strong>de</strong>saparición <strong>de</strong> filamento. Sin embargo, la parte invisible <strong>de</strong>l espectro contiene<br />
hasta 100.000 veces más energía. Principio en el que se basa la tecnología <strong>de</strong><br />
medición infrarroja. La Fig. 3 muestra que, a medida que aumenta la<br />
temperatura <strong>de</strong>l objeto, el punto máximo <strong>de</strong> radiación se <strong>de</strong>splaza hacia unas<br />
longitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> onda cada vez más cortas, y que las curvas <strong>de</strong> un cuerpo no se<br />
solapan a diferentes temperaturas. La energía <strong>de</strong> radiación aumenta en toda la<br />
zona <strong>de</strong> longitud <strong>de</strong> onda (superficie <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> cada curva) hasta la cuarta<br />
potencia <strong>de</strong> la temperatura. STEFAN y BOLTZMANN <strong>de</strong>scubrieron estas<br />
relaciones en 1879, que permiten una <strong>de</strong>terminación clara <strong>de</strong> la temperatura a<br />
partir <strong>de</strong> la señal <strong>de</strong> radiación, véase /1/, /3/, /4/ y /5/.<br />
Fig. 3 Característica <strong>de</strong> radiación <strong>de</strong> emisor negro en función <strong>de</strong> la temperatura según /3/.<br />
Cuando se observa la Fig. 3, el objetivo <strong>de</strong>bería consistir en configurar el<br />
termómetro infrarrojo para una banda lo más ancha posible, a fin <strong>de</strong> obtener un<br />
máximo <strong>de</strong> energía (correspon<strong>de</strong> a la superficie por <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> la curva) o señal<br />
<strong>de</strong>l objeto a medir. Sin embargo, hay ciertos casos en que esto no siempre es<br />
una ventaja. En la Fig. 3 por ejemplo, aumenta la intensidad <strong>de</strong> radiación a 2 µm,<br />
mucho más, cuando aumenta la temperatura, que a 10 µm. Cuanto mayor es la<br />
diferencia <strong>de</strong> radiación por diferencia <strong>de</strong> temperatura, tanto mayor es la precisión<br />
con la que funciona el termómetro infrarrojo. De acuerdo con el <strong>de</strong>splazamiento<br />
<strong>de</strong>l máximo <strong>de</strong> radiación hacia unas longitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> onda más cortas con el<br />
aumento <strong>de</strong> la temperatura (ley <strong>de</strong> <strong>de</strong>splazamiento <strong>de</strong> Wien), el espectro <strong>de</strong><br />
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