Introdução ao sensor de temperatura infravermelho
O sensor de temperatura infravermelho é um sensor sem contato que utiliza a energia da radiação infravermelha emitida por um objeto para medir a temperatura da sua superfície. Seu princípio fundamental baseia-se na lei de Stefan-Boltzmann: todos os objetos com temperatura acima do zero absoluto emitem raios infravermelhos, e a intensidade da radiação é proporcional à quarta potência da temperatura da superfície do objeto. O sensor converte a radiação infravermelha recebida em um sinal elétrico por meio de uma termopilha ou detector piroelétrico integrado e, em seguida, calcula o valor da temperatura através de um algoritmo.
Características técnicas:
Medição sem contato: não há necessidade de contato com o objeto a ser medido, evitando contaminação ou interferência com altas temperaturas e alvos em movimento.
Velocidade de resposta rápida: resposta em milissegundos, adequada para monitoramento dinâmico de temperatura.
Ampla faixa de operação: cobertura típica de -50℃ a 3000℃ (varia bastante entre os diferentes modelos).
Alta adaptabilidade: pode ser usado em vácuo, ambientes corrosivos ou cenários de interferência eletromagnética.
Indicadores técnicos principais
Precisão de medição: ±1% ou ±1,5℃ (a versão industrial de alta qualidade pode atingir ±0,3℃)
Ajuste de emissividade: suporta valores ajustáveis de 0,1 a 1,0 (calibrado para diferentes superfícies de materiais).
Resolução óptica: Por exemplo, 30:1 significa que uma área com 1 cm de diâmetro pode ser medida a uma distância de 30 cm.
Comprimento de onda de resposta: Comum entre 8 e 14 μm (adequado para objetos em temperatura ambiente); o tipo de onda curta é usado para detecção de altas temperaturas.
Casos de aplicação típicos
1. Manutenção preditiva de equipamentos industriais
Uma determinada montadora instalou sensores infravermelhos MLX90614 nos rolamentos do motor e passou a prever falhas monitorando continuamente as variações de temperatura dos rolamentos e combinando-os com algoritmos de IA. Dados práticos mostram que o alerta de falhas por superaquecimento dos rolamentos com 72 horas de antecedência pode reduzir as perdas por tempo de inatividade em 230 mil dólares americanos por ano.
2. Sistema de triagem de temperatura médica
Durante a pandemia de COVID-19 em 2020, as câmeras termográficas da série T da FLIR foram implantadas na entrada de emergência de hospitais, realizando a triagem de temperatura anormal de 20 pessoas por segundo, com um erro de medição de temperatura de ≤0,3℃, e combinadas com tecnologia de reconhecimento facial para rastrear a trajetória de pessoas com temperatura anormal.
3. Controle inteligente de temperatura de eletrodomésticos
O fogão de indução de alta qualidade integra o sensor infravermelho Melexis MLX90621 para monitorar a distribuição de temperatura no fundo da panela em tempo real. Quando um superaquecimento localizado (como queima a seco) é detectado, a potência é reduzida automaticamente. Comparado com a solução tradicional de termopar, a velocidade de resposta do controle de temperatura é 5 vezes maior.
4. Sistema de irrigação agrícola de precisão
Uma fazenda em Israel utiliza uma câmera termográfica infravermelha Heimann HTPA32x32 para monitorar a temperatura da copa das plantas e construir um modelo de transpiração baseado em parâmetros ambientais. O sistema ajusta automaticamente o volume de irrigação por gotejamento, economizando 38% de água no vinhedo e aumentando a produção em 15%.
5. Monitoramento online de sistemas de energia
A State Grid utiliza termômetros infravermelhos online da série Optris PI em subestações de alta tensão para monitorar a temperatura de componentes críticos, como juntas de barramento e isoladores, 24 horas por dia. Em 2022, uma subestação alertou com sucesso sobre mau contato em seccionadores de 110 kV, evitando uma interrupção de energia regional.
Tendências inovadoras de desenvolvimento
Tecnologia de fusão multiespectral: combine a medição de temperatura por infravermelho com imagens de luz visível para melhorar as capacidades de reconhecimento de alvos em cenários complexos.
Análise de campo de temperatura por IA: Analise as características de distribuição de temperatura com base em aprendizado profundo, como a rotulagem automática de áreas inflamatórias na área médica.
Miniaturização de MEMS: O sensor AS6221, lançado pela AMS, tem apenas 1,5×1,5 mm de tamanho e pode ser incorporado em relógios inteligentes para monitorar a temperatura da pele.
Integração da Internet das Coisas sem fio: nós de medição de temperatura por infravermelho com protocolo LoRaWAN permitem monitoramento remoto em nível de quilômetro, adequados para monitoramento de oleodutos.
Sugestões de seleção
Linha de processamento de alimentos: Priorize modelos com nível de proteção IP67 e tempo de resposta <100ms.
Pesquisa laboratorial: Atenção à resolução de temperatura de 0,01℃ e à interface de saída de dados (como USB/I2C).
Aplicações de proteção contra incêndio: Selecione sensores à prova de explosão com alcance superior a 600 °C, equipados com filtros de penetração de fumaça.
Com a popularização das tecnologias 5G e de computação de borda, os sensores de temperatura infravermelhos estão evoluindo de ferramentas de medição simples para nós de sensoriamento inteligentes, demonstrando um grande potencial de aplicação em áreas como a Indústria 4.0 e as cidades inteligentes.
Data da publicação: 11 de fevereiro de 2025