Análise experimental e desenvolvimento de radiômetros.

• Autor(a) principal: Oliveira, Amaury Roteger de
• Data de Publicação: 2005
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3132/tde-23012024-150451/
• topic: Instrumentação (Física); Instrumentation (Physics); Radiação térmica; Radiometers; Radiômetros; Thermal radiation

O propósito deste trabalho é desenvolver dois novos radiômetros, um para medição de potência emissiva total hemisférica, outro para medição de intensidade total assim como montar um aparato experimental e desenvolver procedimentos para análise paramétrica de radiômetros de cavidade elipsoidal como também realizar uma análise experimental nesses tipos de radiômetros. O novo radiômetro para medição de potência emissiva total hemisférica quebrou o antigo paradigma de que esse tipo de radiômetro deve ser de cavidade elipsoidal. O radiômetro é formado por uma cavidade semi-elipsoidal e tem seu coletor instalado no seu eixo menor. Possui alta sensibilidade, 2.173 mV/W/cm², e seu sensor, formado por uma termopilha robusta e especialmente construída, suporta grandes temperaturas. Os termopares são montados com grande resistência térmica e suas curvas de calibração são aceitas universalmente, garantindo sua reprodutibilidade. O radiômetro de cavidade semi-elipsoidal possui um sistema para formar uma cortina de ar que impede a entrada de gases ou contaminantes e não é necessário retirá-lo do processo para recalibrações periódicas. Utilizando somente uma cavidade semi-elipsoidal o instrumento minimiza as perdas por reflexão, espalhamento ou absorção de uma segunda parte da cavidade e com isso apresentou uma ótima resposta angular que supera largamente os radiômetros atuais. A resposta cossenoidal, ou lambertiana, implica que sua capacidade de integração angular é hemisférica e como a superfície de seu coletor é extremamente absorvedora indica que o sinal é proporcional à radiação total. O seu tempo de resposta, de 21s, é bastante satisfatório para as aplicações previstas em que a situação é de equilíbrio térmico ou de regime permanente. Com essas características, o novo radiômetro de cavidade semi-elipsoidal é uma boa alternativa a ser o instrumento padrão mundial para a medição de potência emissiva total hemisférica. ) O novo radiômetro para medição de intensidade total, ou radiômetro direcional, é muito simples e elimina todo um sistema óptico existente nos atuais instrumentos. Contudo sua sensibilidade, de 49,5 mV/W/cm².sr , ainda é baixa mas seu ângulo sólido, calculado em 1,3084x10-5sr, é consistente com suas aplicações industriais. A análise experimental realizada torna disponível dados inexistentes na literatura aberta tais como a comparação entre os materiais de revestimento da superfície refletora da cavidade, a comparação entre as diversas geometrias possíveis para o coletor e a comparação entre diferentes materiais depositados em sua superfície. Dentre os diversos sensores térmicos que podem ser utilizados fica estabelecido que o sensor do coletor pode também ser resistivo, elemento que hoje não é utilizado em nenhum outro radiômetro para medição de potência emissiva total hemisférica. Para a realização de todo o trabalho foi montado um aparato experimental e desenvolvidos procedimentos para análise paramétrica de radiômetros de cavidade elipsoidal. O sistema montado para verificar o comportamento da temperatura do sensor do radiômetro de cavidade semi-elipsoidal, baseado em um laser de potência, é inovador. Da análise experimental também é possível concluir que podem ser utilizadas, dependendo do tipo de aplicação, as várias configurações testadas com radiômetros elipsoidais.