¿Qué es un Horno de Cuerpo Negro?
Un horno de cuerpo negro es un instrumento utilizado para inspeccionar y calibrar equipos mediante radiación infrarroja. El equipo se coloca en un horno que imita un cuerpo negro que absorbe todas las longitudes de onda, y su rendimiento puede evaluarse irradiando luz de una fuente luminosa de referencia, eliminando los efectos del entorno externo.
Hay dos tipos principales de hornos de cuerpo negro: hornos de cuerpo negro de cavidad, que tienen una fuente de luz en una estructura de cavidad y son adecuados para medir altas temperaturas; y hornos de cuerpo negro planos, que tienen una fuente de luz hecha de metal recubierto con una pintura de alta emisividad y son adecuados para medir bajas temperaturas y objetos grandes.
Usos de los Hornos de Cuerpo Negro
Una aplicación típica de los hornos de cuerpo negro es la inspección y calibración de termómetros sin contacto.
Los termómetros sin contacto utilizan rayos infrarrojos para la medición y requieren una inspección y calibración periódicas de la temperatura indicada, lo que exige una fuente de luz con emisividad constante y un entorno de ajuste de la temperatura que no se vea afectado por el entorno exterior.
Los hornos de cuerpo negro producen una emisividad aproximada de 1, lo que permite la detección más precisa de la temperatura, en el dispositivo, y la diferencia entre la temperatura teórica y la temperatura indicada por el dispositivo de medición se puede comprobar para confirmar cualquier desviación en el dispositivo de medición.
Principio del Horno de Cuerpo Negro
Los termómetros sin contacto determinan la temperatura midiendo la energía de radiación del cuerpo negro en la región infrarroja emitida por el objeto, que debe calibrarse según la distribución de Planck, una teoría que muestra la relación entre la temperatura y la intensidad de radiación de un cuerpo negro perfecto (emisividad 1).
El horno de cuerpo negro utiliza materiales que absorben la luz, como el grafito y los nanotubos de carbono, en el interior del horno, y al hacer que la temperatura en el interior del dispositivo sea uniforme y que la forma y el acabado de la superficie del dispositivo sean fácilmente reflectantes, la energía de radiación se refleja de forma múltiple y se consigue una radiación de cuerpo negro simulada con una emisividad de aproximadamente 0,99.
Realizando ensayos en este entorno con correcciones en función de la emisividad, los valores de los termómetros sin contacto pueden compararse con los valores teóricos derivados de la distribución de Planck y calibrarse.
En el caso de hornos de cuerpo negro planos, no es posible reflejar la luz de forma múltiple y la emisividad se sitúa como máximo en torno a 0,95 debido a las restricciones de la pintura, por lo que se requiere un trabajo de corrección mediante un termómetro sin contacto calibrado en un horno de cuerpo negro de cavidad en el momento de su uso.