O Que É Infra Vermelho

O que na prática é a radiação infravermelha

Infra vermelho é radiação eletromagnética com comprimentos de onda entre aproximadamente 700 nanômetros e 1 milímetro, logo abaixo do vermelho visível no espectro. Isso significa que todo corpo acima de zero absoluto emite radiação nessa faixa. Um humano em temperatura ambiente irradia cerca de 100 watts concentrados predominantemente entre 8 e 14 micrômetros. Isso não é teoria abstrata; é o princípio por trás de câmeras térmicas, sensores de presença, controles remotos e sistemas de aquecimento industrial. A confusão mais comum que vejo em fóruns técnicos é tratar o infravermelho como uma coisa só. Ele se divide em três faixas muito diferentes: o curto (IR-C, 0,7 a 1 micrômetro), o médio (IR-B, 1 a 3 micrômetros) e o longo (IR-A, 3 a 8 micrômetros), sem falar na faixa térmica além disso. Um controle remoto de TV usa o infravermelho curto, um sensor de presença usa o médio, e uma câmera termográfica usa o longo. Dispositivos projetados para uma faixa falham completamente se você tentar aplicá-los na outra. Isso acontece porque os materiais têm comportamentos ópticos radicalmente diferentes conforme o comprimento de onda. O problema real que eu enfrento na minha atuação é que a maioria dos manuais de sensores IR ignora a reflexividade do alvo. Eu estava integrando um sensor de proximidade infravermelho num projeto industrial para detectar a presença de peças metálicas numa esteira. O fabricante especificava alcance de 5 centímetros em superfícies cinza padrão. Na prática, com peças de aço polido, o sensor não detectava nada acima de 1,5 centímetro porque o feixe refletia para longe do fotodetector. A solução foi aplicar uma fita adesiva fosca preta numa amostra do material e calibrar com ela, não com a especificação teórica do fabricante.

Como identificar e medir corretamente

Se você precisa determinar qual faixa de infravermelho está sendo usada em um equipamento, olhe o datasheet. Fontes visíveis próximas ao vermelho emitem predominantemente no IR-C. LEDs indicadores em controles remotos parecem violetas quando vistos por câmeras CMOS, o que confirma que estão emitindo em torno de 940 nanômetros. Isso acontece porque o sensor do celular converte aquela luz invisível para o usuário. Para medições precisas, um fotodetector de silício funciona bem até 1100 nanômetros. Acima disso, você precisa de InGaAs ou HgCdTe. Sensores térmicos como bolômetros, que não dependem do efeito fotovoltaico mas sim do aquecimento causado pela radiação absorvida, cobrem toda a faixa térmica de 8 a 14 micrômetros. Eles são mais lentos, mas imunes à luz visível e funcionam no escuro total. Um detalhe que poucos mencionam: a umidade relativa do ar atenua severamente o infravermelho médio e longo devido às bandas de absorção do vapor d'água. Em ambientes com mais de 70% de umidade, o alcance efetivo de sensores IR pode cair pela metade. Em laboratórios controlados, isso não é problema. Em campo, em dias chuvosos, sim.

Pegadinhas comuns e como evitá-las

A primeira é achar que lente de plástico comum é transparente ao infravermelho. Lente de vidro de sílica fundida transmite bem até 2 micrômetros, mas após isso absorve quase tudo. Para sistemas térmicos, você precisa de germanium, que tem índice de refração de 4,0 eividade alta de ~36% por superfície, exigindo revestimento antirreflexo. Sem isso, a perda de sinal é significativa. A segunda é confundir temperatura de cor com intensidade de emissão. Um LED IR de 940nm e outro de 950nm podem ter a mesma potência elétrica entrada, mas o de 950nm tem eficiência quântica ligeiramente menor e emite menos fótons no mesmo comprimento de onda. A diferença é pequena, mas em sistemas de longa distância faz diferença de 10 a 15% no alcance. O infravermelho não penetra vidro comum. Se você montar um sensor IR dentro de uma caixa com janela de vidro, o sensor vai ler a temperatura do vidro, não do que está do outro lado. Isso parece óbvio, mas eu já vi isso em pelo menos três projetos mal planejados. Use policarbonato ou janelas de germanium para passagem de IR térmico.

Quando o infravermelho simplesmente não funciona

Ele falha em ambientes com fontes intensas de IR na mesma faixa, como fornos industriais, soldadores a arco ou até luz solar direta em sensores de longa distância. O ruído do fundo pode saturar detectores. Nesses casos, modulação do feixe com chaveamento em frequência e demodulação síncrona resolve, ou então parte-se para sensores capacitivos ou LiDAR no visível. Também não serve para transmitir dados através de paredes ou materiais opacos. O infravermelho é linha de vista por natureza. Se algo bloqueia o caminho direto entre emissor e receptor, o sinalsome. Ponto. A faixa de 3 a 5 micrômetros tem uma janela atmosférica onde a absorção por gases é menor, o que a torna preferível para comunicação a longa distância em condições adversas. Já a faixa de 8 a 14 micrômetros é ideal para termografia porque corresponde à emissão natural da maioria dos objetos em temperatura ambiente. Escolher a faixa errada para a aplicação é o erro mais custoso nesse campo.