Qu’est-ce que la thermométrie infrarouge ?

Avec le temps, la température est la grandeur physique la plus souvent mesurée. Les thermomètres infrarouge déterminent, à partir du rayonnement infrarouge émis par l’objet à mesurer, la température de ce dernier sans nécessiter de contact direct. La détermination de la température est basée sur les lois régissant le rayonnement qui ont été formulées par Planck et Boltzmann. Mais comment fonctionne la mesure de températures sans contact ?

Si la température d’un objet est supérieure au zéro absolu de 0 K (-273,149°C), il émet un rayonnement naturel qui est proportionnel à sa température naturelle. Une partie de ce rayonnement émis est le rayonnement infrarouge, dont on se sert pour mesurer la température. Le rayonnement infrarouge émis par un objet pénètre l’atmosphère et peut être focalisé sur un élément détecteur grâce à une lentille ou une optique. L’élément détecteur transforme le rayonnement capté en un signal électrique proportionnel au rayonnement. La conversion du signal en une grandeur de sortie proportionnelle à la température de l’objet est réalisée par amplification et traitement numérique du signal. La valeur mesurée peut être indiquée sur un afficheur ou sortie sous fourme de signal.

L’émissivité ε (epsilon) relève d’une importance cruciale lorsqu’il s’agit de déterminer la température en mesurant un rayonnement. L’émissivité indique le ratio entre le rayonnement réel d’un corps et le rayonnement d’un corps noir, à températures égales. Pour le corps noir, l’émissivité maximale est de 1. Mais dans la réalité, il n’existe quasi aucun corps qui corresponde à cet objet idéal. Dans la pratique, pour étalonner les capteurs, on utilise souvent des surfaces émettrices pouvant atteindre des émissivités allant jusqu’à 0,99 dans la plage de longueurs d’onde désirée.

Bon nombre des surfaces à mesurer présentent une émissivité constante sur les longueurs d’onde, elles émettent toutefois moins de rayonnement, comparé aux corps noirs. On les appelle alors corps gris. Les corps dont l’émissivité dépend, entres autres, de la température et de la longueur d’onde, comme les métaux, sont appelés corps sélectifs. Dans les deux cas, la portion manquante du rayonnement est compensée en indiquant l’émissivité. En ce qui concerne les corps sélectifs, il convient cependant de bien préciser la plage de longueurs d’onde dans laquelle on va les mesurer (pour les métaux, par exemple, utiliser les ondes aussi courtes que possibles).

Outre le rayonnement émis par la surface d’un objet, un détecteur infrarouge capte également le rayonnement réfléchi provenant de l’environnement, ou même un rayonnement infrarouge qui traverse le corps mesuré. Pour de plus amples informations concernant ce sujet et les autres principes fondamentaux de la thermométrie sans contact, veuillez consulter la brochure Optris sur l’infrarouge.