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Modelo Matemático
Descripción
Modelo D5.1 - Termografía Infrarroja de Alta Resolución
Una vez estructurada la red semántica, se busca asociar cada objeto a una variable que permita su formulación matemática. Las relaciones entre variables —expresadas en la red semántica como vectores y asociaciones entre objetos— se traducen en ecuaciones que describen el comportamiento. Estas ecuaciones se buscan, en la mayor medida posible, basadas en primeros principios, y no en algoritmos ajustados numéricamente solo para reproducir comportamientos medidos. El resultado es la red lógica del modelo: el conjunto de variables, con sus unidades y rangos, y las ecuaciones que las relacionan.
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Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Emisión térmica y temperatura
La temperatura superficial gobierna la radiancia térmica emitida. La ley de Planck conecta temperatura y radiancia espectral de cuerpo negro; la cutícula real escala esa emisión mediante su emisividad. La cámara observa radiancia, no temperatura directamente, por lo que la inversión radiométrica requiere corrección de emisividad.
Grupo 2: Grupo 2: Ventana espectral y detector
La atmósfera y la banda espectral seleccionan qué radiación alcanza al detector. Microbolómetros no refrigerados o detectores refrigerados convierten radiancia en señal. La tasa de captura fija la resolución temporal disponible para seguir cambios térmicos.
Grupo 3: Grupo 3: Emisividad de la cutícula
La emisividad es la corrección crítica indicada por el storyboard. Una cutícula más oscura se aproxima más al comportamiento de cuerpo negro. La radiancia corregida depende multiplicativamente de la emisividad, y su incertidumbre se propaga a la temperatura inferida.
Grupo 4: Grupo 4: NETD y resolución térmica
La NETD es la diferencia mínima de temperatura que produce una variación de señal igual al ruido de fondo. Una NETD menor permite distinguir contrastes térmicos más sutiles. El contraste observable debe compararse con este umbral instrumental.
Grupo 5: Grupo 5: Convección y flujo de calor
El flujo convectivo superficial combina la temperatura superficial termográfica con la temperatura del aire y el coeficiente convectivo. Ese coeficiente puede medirse mediante anemometría o estimarse con una correlación de Nusselt. Para una misma diferencia de temperatura, un coeficiente mayor produce mayor flujo de calor.
Grupo 6: Grupo 6: IFOV y resolución espacial
El IFOV angular y la distancia de trabajo determinan el tamaño lineal resuelto sobre el insecto. Una IFOV menor o una distancia menor refinan la resolución espacial. Para mapear gradientes dentro del cuerpo, esa escala debe ser considerablemente menor que el tamaño del insecto.
Grupo 7: Grupo 7: Mapa térmico y gradientes
La imagen corregida produce un campo espacial de temperatura. Diferencias entre puntos resueltos definen gradientes térmicos y contrastes locales. La validez del mapa depende conjuntamente de resolución espacial, NETD, emisividad y tasa de captura.
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