Mecânica dos fluidos/Medidores ópticos
Medidores ópticos
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Os medidores ópticos usam feixes de luz para medir a velocidade de um fluxo. O fluido pode ser um líquido ou um gás, mas precisa ser transparente. Injetam-se fumaça de incenso, fumaça de tabaco ou partículas muito pequenas (da ordem do micrômetro) de zircônio ou óxido de titânio no fluido, de forma a permitir a identificação de partículas imersas no fluxo. Podem-se usar fotodetetores ou câmaras de vídeo inteligentes para medição automática da velocidade.
O medidor óptico mais antigo, e ainda usado, é o anemômetro a laser. Esse medidor pode ser usado de diversas maneiras. A mais simples consiste em medir o tempo que uma partícula leva para atravessar dois feixes de laser separados por uma distância fixa L. Nesse caso, obtém-se uma exatidão mediana (5% a 2,5% do fundo de escala) e rangeabilidade muito elevada (1000:1).
Outra maneira é fazer dois feixes de laser, oriundos da mesma fonte, cruzarem-se no caminho do fluxo, produzindo um padrão de franjas de interferência. Partículas no interior do fluxo são iluminadas pelas franjas de interferência, e sua velocidade pode ser medida a partir do número de franjas atravessadas na unidade de tempo, uma vez que a distância entre as franjas é constante e dada pela fórmula
onde n o índice de refração do fluido, Θ o ângulo formado pelos feixes e λ, o comprimento de onda do laser.
Outra maneira de usar o anemômetro a laser é medir o comprimento de onda da luz refletida por uma partícula que atravesse o feixe de luz, que depende da sua velocidade devido ao efeito Doppler. Existem ainda muitos outros métodos que vem sendo explorados pelos pesquisadores.
Os medidores ópticos são usados principalmente em laboratório, para medida de vazão de ar ou gases aquecidos. Eles podem ter uma resolução espacial elevada, sendo capazes de medir a velocidade em diferentes pontos da seção do fluxo, em lugar de apresentar uma média dos valores na seção inteira, como faz a maioria dos medidores.