Comprendre le capteur de température infrarouge

Le capteur de température infrarouge semble assez simple : pointez, appuyez sur le bouton et lisez la température. Cependant, les résultats des mesures seront assez décevants sans une compréhension approfondie du principe de fonctionnement et des spécifications des instruments.

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Les instruments de mesure de température peuvent être divisés en types à contact et sans contact. Les thermocouples, les détecteurs de température à résistance (RTD), les thermistances et les capteurs de température à semi-conducteurs sont des capteurs de température à infrarouge utilisés dans les instruments à contact. Comme les capteurs à contact mesurent leur propre température, ils ont besoin d’un contact physique avec l’objet mesuré pour amener le corps du capteur à la température de l’objet.

Dans certaines applications, ce contact crée des problèmes : L’objet ou le milieu de mesure peut être situé à une certaine distance ou dans un environnement dangereux et difficilement accessible. Les mesures d’objets en mouvement sont également difficiles. La température d’un petit objet peut être modifiée lorsqu’un capteur relativement grand le touche et agit comme un dissipateur thermique.

Les thermomètres infrarouges (IR) sans contact, s’ils sont utilisés correctement, offrent des solutions pratiques pour ces applications de mesure et bien d’autres. Toutefois, vous devez sélectionner l’instrument de mesure et les techniques de mesure pour qu’ils soient compatibles avec l’application.

Comment fonctionne la thermométrie IR
La chaleur est transférée d’un corps à un autre par conduction, convection ou rayonnement. Le rayonnement est un processus par lequel l’énergie thermique sous forme d’ondes électromagnétiques est émise par un objet chaud et absorbée par un objet plus froid. La plus grande partie de ce rayonnement se situe dans la région infrarouge (IR) du spectre électromagnétique, mais certains se propagent également dans la bande de lumière visible. La bande de longueur d’onde IR s’étend de 0,7 à 1000 microns, cependant, les systèmes de mesure IR pratiques n’utilisent que certaines bandes de longueur d’onde entre 0,7 et 14 microns car le rayonnement est le plus fort dans cette plage.

Si un objet est exposé à l’énergie infrarouge rayonnée par une source de chaleur, telle qu’un chauffage électrique, une ampoule, le soleil ou d’autres sources, l’énergie atteignant l’objet est appelée énergie incidente. Une partie de cette énergie est réfléchie par la surface de l’objet. Théoriquement, le coefficient de réflectivité de l’objet peut varier de 0 (sans réflexion) à 1,0 (100% de réflexion). Les surfaces rugueuses et mates ont une faible réflectivité. Les surfaces polies et brillantes, en particulier les métaux, ont un pouvoir réfléchissant élevé.

Selon le matériau de l’objet, l’épaisseur et la longueur d’onde du rayonnement, une partie du rayonnement peut traverser l’objet ou être transmise. Le coefficient de transmission peut varier de 0 (aucune énergie transmise par l’objet) à 1,0 (100% d’énergie transmise par l’objet). Les exemples de transmission élevée comprennent le verre, le quartz, le film plastique et divers gaz. Les matériaux opaques dans le spectre IR ont des coefficients de transmission proches de zéro.

L’énergie restante est absorbée par l’objet et augmente sa température. Un corps hypothétique qui n’a ni réflexion ni transmission et qui absorbe toute l’énergie incidente sur l’ensemble du spectre a un coefficient d’absorption égal à 1,0 et s’appelle un corps noir. Les objets réels, appelés corps gris, ont des coefficients d’absorption qui se situent entre 0 et 1,0.