O radiômetro de substituição elétrica, mostrado esquematicamente, determina o poder ótico (radiante) de um feixe através da medida da potência elétrica necessária para aquecer o receptor até a mesma temperatura de quando ele é irradiado. Com um feixe, como um laser de potência ótica , incidente no receptor, a sua temperatura, aumenta ficando superior à temperatura das paredes da câmara, que são mantidas a uma temperatura uniforme . Com o feixe ótico bloqueado, o aquecedor na parte de trás do receptor é energizado e a potência elétrica, , requerida para atingir o mesmo valor de é medida. O objetivo de sua análise é determinar a relação entre as potências elétrica e ótica, considerando processos de transferência de calor no receptor.

Considere um radiômetro comum receptor com diâmetro de 15 mm, que possui uma superfície enegrecida com uma emissividade de 0,95 e uma absortividade de 0,98 para o feixe ótico. Quando operando no modo ótico, perdas térmicas por condução na parte de trás do receptor são desprezíveis. No modo elétrico, as perdas representam 5% da potência elétrica. Qual é a potência ótica de um feixe quando a potência elétrica indicada é de 20,64 mW? Qual é a temperatura do receptor correspondente?

1. Constante – Condições de estado
2. Condição de perdas na parte traseira do receptor insignificante no modo óptico
3. As paredes da câmara formam um grande ambiente isotérmico, efeitos desprezíveis devido à abertura.
4. A troca de radiação entre a superfície do receptor e as paredes da câmara ocorre entre pequena superfície e grande invólucro.
5. Efeitos de convecção desprezíveis.

A propriedades que temos

Superfície receptora .

A análise que devemos fazer:

O esquema representa as condições de operação para o modo elétrico com o feixe óptico bloqueado, a temperatura da superfície do receptor pode ser encontrada partindo de um balanço de energia no receptor, considerando a entrada de energia elétrica, perda de condução na parte traseira do receptor e o trocador de radiação entre o receptor e a câmara.

Para o modo óptico de operação, a temperatura do feixe óptico incidente no receptor é a mesma do modo elétrico. A potência óptica do feixe pode ser encontrada partindo de um balanço de energia no recepto considerando a potência absorvida do feixe e a troca de radiação entre o receptor e a câmara.

Onde segue do balanço de energia anterior usando

Reconhecendo que a temperatura do receptor e, portanto, a troca de radiação, é a mesma para ambos os modos, um balanço de energia poder ser escrito diretamente em termos da potência óptica absorvida e da potência elétrica equivalente.

“Faça seus medos terem medo de você”