Introduction

Une question revient souvent lors de l’utilisation d’un thermomètre infrarouge : puisque le verre ou certains plastiques transparents laissent passer la lumière visible, pourquoi l’appareil ne peut-il pas mesurer directement la température d’un objet situé derrière ?

La raison est simple : un thermomètre infrarouge ne détecte pas la lumière visible. Il mesure le rayonnement infrarouge dans une plage de longueurs d’onde déterminée. Un matériau transparent pour l’œil humain ne l’est donc pas nécessairement dans l’infrarouge.

L’affirmation « un thermomètre infrarouge ne peut pas mesurer les objets transparents » est donc trop générale. Il faut déterminer si l’appareil mesure la surface du matériau transparent, l’objet situé derrière ou un signal résultant de plusieurs sources de rayonnement.

Points essentiels

● Un thermomètre infrarouge mesure le rayonnement infrarouge émis par une surface, et non la lumière visible.
● Un matériau transparent dans le spectre visible peut être opaque dans l’infrarouge.
● Un thermomètre infrarouge standard ne peut généralement pas mesurer avec précision un objet à travers du verre ordinaire.
● Avec une émissivité correctement réglée et des conditions de mesure adaptées, il est souvent possible de mesurer la température de surface du verre ou d’un plastique transparent.
● Si le matériau transmet une partie du rayonnement infrarouge, l’appareil peut recevoir simultanément le rayonnement du matériau, celui de l’arrière-plan et le rayonnement réfléchi par l’environnement.
● Pour les matériaux transparents ou semi-transparents, il faut tenir compte de la bande spectrale, de l’émissivité, de la transmittance, de la réflectivité et de l’épaisseur du matériau.

Comment un thermomètre infrarouge mesure-t-il la température ?

Un thermomètre infrarouge est un instrument de mesure de température sans contact. Tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu émet un rayonnement électromagnétique, dont une partie se situe dans le domaine infrarouge.

Le système optique collecte le rayonnement infrarouge provenant de la zone visée et le concentre sur un détecteur. L’appareil convertit ensuite ce signal en température de surface en tenant compte notamment de l’émissivité, des conditions ambiantes et de ses algorithmes internes de traitement.

Ainsi, le thermomètre infrarouge ne « voit » ni la couleur ni la transparence comme l’œil humain. Il réagit à l’énergie infrarouge qui atteint son détecteur dans sa bande spectrale de fonctionnement.

De nombreux thermomètres infrarouges portables fonctionnent dans une plage d’environ 8 à 14 µm. Ce sont donc les propriétés du matériau dans cette bande qui déterminent principalement la fiabilité de la mesure.

Pourquoi la transparence visible ne signifie-t-elle pas transparence infrarouge ?

L’œil humain détecte principalement la lumière visible entre environ 0,4 et 0,7 µm, alors que de nombreux thermomètres infrarouges fonctionnent à des longueurs d’onde nettement plus élevées.

Un même matériau peut présenter des propriétés de transmission très différentes selon la longueur d’onde.

Le verre ordinaire transmet efficacement la lumière visible, ce qui permet de voir les objets situés derrière. En revanche, dans l’infrarouge lointain utilisé par de nombreux thermomètres infrarouges standards, il n’offre généralement pas la même transparence.

Lorsqu’un thermomètre infrarouge est dirigé vers une vitre ordinaire, il ne mesure donc généralement pas à travers celle-ci. Il détecte principalement le rayonnement propre de la surface du verre ainsi qu’une partie du rayonnement ambiant réfléchi.

C’est pourquoi la mesure d’eau chaude, d’une machine, d’un mur ou d’une personne à travers une vitre ne correspond généralement pas à la température réelle de l’objet situé derrière.

Un thermomètre infrarouge est-il totalement incapable de mesurer un objet transparent ?

Non.

Il faut distinguer deux situations :

● Mesurer la température de surface du matériau transparent lui-même : souvent possible.
● Mesurer un objet à travers le matériau transparent : généralement impossible avec un thermomètre infrarouge standard.

Par exemple, un thermomètre fonctionnant dans la bande 8–14 µm peut souvent mesurer la température de surface d’un verre ordinaire lorsque l’émissivité est correctement réglée et que les conditions de mesure sont adaptées.

En revanche, si l’objectif est de mesurer une tasse d’eau chaude située derrière une vitre, la valeur affichée correspondra généralement principalement à la température de la vitre.

L’idée selon laquelle « le verre est transparent, donc un thermomètre infrarouge doit pouvoir mesurer à travers » est donc incorrecte.

Pourquoi les matériaux transparents peuvent-ils provoquer des erreurs de mesure ?

En thermométrie infrarouge, trois phénomènes principaux doivent être pris en compte : l’émission, la réflexion et la transmission.

Si un matériau transmet une partie du rayonnement infrarouge, le thermomètre peut recevoir simultanément :

● le rayonnement infrarouge émis par le matériau lui-même ;
● le rayonnement d’un objet situé derrière et transmis à travers le matériau ;
● le rayonnement de l’environnement réfléchi par la surface.

Le détecteur reçoit alors un signal combiné.

Si l’appareil interprète ce signal comme s’il provenait uniquement d’une surface opaque classique, la température affichée peut être sensiblement erronée.

Plus le matériau est mince, plus sa transmittance infrarouge est élevée ou plus l’écart de température entre le matériau et l’arrière-plan est important, plus cet effet peut devenir significatif.

Pourquoi ne faut-il pas mesurer à travers une vitre ?

Il s’agit de l’un des cas les plus fréquents en pratique.

Si vous devez mesurer la température d’un objet situé dans une enceinte fermée, un véhicule, une chambre, une installation ou derrière une fenêtre, une mesure effectuée directement à travers du verre ordinaire avec un thermomètre infrarouge portable ne donnera généralement pas la température réelle de la cible.

Exemple :

● Objet derrière le verre : 35 °C ;
● Surface du verre : 22 °C ;
● Mesure effectuée depuis l’extérieur.

La valeur affichée sera probablement beaucoup plus proche de 22 °C que de la température réelle de 35 °C de l’objet.

Pour mesurer la cible située derrière la vitre, il est préférable d’ouvrir la fenêtre, de modifier la position de mesure ou de viser directement la surface de l’objet.

Qu’en est-il des plastiques transparents ?

Le cas des plastiques transparents est plus complexe que celui du verre ordinaire.

Des matériaux comme le PE, le PP, le PET, le PC ou le PMMA peuvent présenter des caractéristiques très différentes de transmission, d’absorption et de réflexion dans l’infrarouge. L’épaisseur, les additifs, le traitement de surface et la coloration peuvent également modifier leur comportement spectral.

Il ne faut donc pas conclure qu’un plastique est adapté à la mesure infrarouge simplement parce qu’il paraît transparent.

Pour les mesures courantes sur le terrain, lorsque les données spectrales du matériau ne sont pas disponibles, il est conseillé de comparer la mesure infrarouge avec une mesure par contact et, si nécessaire, d’ajuster l’émissivité.

Pour des applications industrielles telles que l’extrusion de films plastiques, la transformation du verre ou certains procédés de production, un pyromètre infrarouge conçu pour une bande spectrale spécifique peut être nécessaire.

Quels points faut-il vérifier pour mesurer la surface d’un matériau transparent ?

Si l’objectif est de mesurer la température de surface du verre ou d’un plastique transparent, les points suivants sont particulièrement importants.

● Définir clairement la cible : vérifier que la surface transparente elle-même est bien l’objet à mesurer.
● Régler correctement l’émissivité : une valeur incorrecte peut affecter directement la précision.
● Éviter les angles de visée trop importants : viser autant que possible perpendiculairement à la surface afin de limiter les effets de réflexion.
● Tenir compte des sources chaudes environnantes : chauffages, lampes, fours ou surfaces chaudes peuvent se réfléchir dans la zone mesurée.
● Respecter le rapport D:S : le spot de mesure doit rester entièrement à l’intérieur de la surface cible.
● Vérifier la mesure si une précision élevée est nécessaire : utiliser, si nécessaire, une sonde de température par contact appropriée.

Pourquoi l’émissivité est-elle particulièrement importante pour les matériaux transparents ?

Un thermomètre infrarouge calcule la température à partir du rayonnement qu’il reçoit. L’émissivité indique la capacité d’une surface réelle à émettre un rayonnement infrarouge par rapport à un corps noir idéal.

Si l’émissivité réelle du matériau diffère fortement de la valeur réglée sur l’appareil, la température affichée peut être incorrecte.

Les matériaux transparents peuvent en outre présenter une réflexion ou une transmission importante, ce qui rend leur mesure plus complexe que celle d’une surface opaque à forte émissivité.

Un verre revêtu, poli ou spécialement traité peut présenter des propriétés infrarouges très différentes de celles d’un verre standard. Il ne faut donc pas appliquer systématiquement une seule valeur d’émissivité à tous les types de verre.

Comment savoir si l’on mesure le verre ou l’objet situé derrière ?

Une méthode simple consiste à modifier la température de l’objet derrière le verre et à observer l’évolution de la lecture infrarouge.

Si la température de l’objet varie fortement alors que la valeur affichée change très peu, le thermomètre mesure principalement la surface du verre.

Il est également possible de mesurer la surface du verre avec un thermomètre à contact. Si les deux résultats sont proches, cela confirme que le thermomètre infrarouge mesure essentiellement le verre.

Pour les applications exigeant une grande précision, ces vérifications pratiques ne suffisent toutefois pas. Il faut également prendre en compte la transmittance spectrale du matériau, la bande de fonctionnement de l’instrument et les conditions réelles d’étalonnage.

Quand faut-il utiliser un équipement infrarouge spécialisé ?

Les thermomètres infrarouges portables généralistes sont principalement conçus pour mesurer des températures de surface et ne conviennent pas à tous les matériaux transparents ou semi-transparents.

Des équipements infrarouges spécialisés, sélectionnés selon une bande spectrale spécifique, peuvent être nécessaires pour :

● la fabrication et le traitement thermique du verre ;
● l’extrusion et la mise en forme de films plastiques ;
● le contrôle de température des matériaux semi-conducteurs ;
● les cristaux et matériaux optiques spéciaux ;
● les mesures à travers des fenêtres infrarouges dédiées ;
● la surveillance industrielle en ligne à haute précision.

Dans ces applications, la longueur d’onde de mesure est choisie en fonction des propriétés spectrales du matériau afin de maximiser le rayonnement utile provenant de la cible et de limiter les erreurs dues à la transmission ou à la réflexion.

FAQ

Un thermomètre infrarouge peut-il mesurer la température du verre ?

Oui. Dans des conditions adaptées et avec un réglage correct de l’émissivité, un thermomètre infrarouge standard peut mesurer la température de surface du verre. Il mesure la vitre elle-même, et non l’objet visible derrière.

Peut-on mesurer un objet extérieur à travers une fenêtre ?

En général, non. Le verre ordinaire empêche généralement un thermomètre infrarouge standard de mesurer correctement l’objet situé derrière. Il est préférable d’ouvrir la fenêtre et de viser directement la cible.

Pourquoi la mesure de la température corporelle à travers une vitre est-elle incorrecte ?

Parce que le verre ordinaire ne transmet pas le rayonnement infrarouge lointain utilisé par de nombreux thermomètres de la même manière qu’il transmet la lumière visible. L’instrument mesure donc principalement la surface du verre.

Peut-on mesurer un film plastique transparent avec un thermomètre infrarouge ?

Cela dépend du type de plastique, de son épaisseur et de la longueur d’onde de mesure. Certains films fins transmettent une part importante du rayonnement infrarouge dans certaines bandes, ce qui peut conduire l’appareil à détecter à la fois le film et l’arrière-plan.

Pourquoi le laser traverse-t-il le verre alors que la température de l’objet derrière n’est pas mesurée ?

Le laser sert uniquement au pointage. Il ne participe pas à la mesure de température. Le fait que la lumière visible du laser traverse le verre ne signifie pas que le rayonnement infrarouge détecté par le thermomètre puisse également le traverser.

Tous les objets transparents sont-ils incompatibles avec la mesure infrarouge ?

Non. Tout dépend de l’émissivité, de la réflectivité et de la transmittance dans la bande spectrale de l’instrument. De nombreux matériaux transparents peuvent être mesurés en surface, même s’il n’est pas possible de mesurer correctement un objet situé derrière.

Conclusion

La possibilité de mesurer un objet transparent avec un thermomètre infrarouge ne peut pas être déterminée uniquement à partir de sa transparence visible. Les facteurs déterminants sont les propriétés d’émission, de réflexion et de transmission du matériau dans la bande infrarouge de fonctionnement de l’appareil.

Le verre ordinaire est transparent à la lumière visible, mais il est généralement peu transmissif dans l’infrarouge lointain utilisé par de nombreux thermomètres portables. L’appareil mesure donc principalement la surface du verre et non l’objet situé derrière.

Pour les plastiques transparents, films et matériaux spéciaux, il faut tenir compte de la nature du matériau, de son épaisseur, de la bande spectrale et des conditions réelles de mesure.

Le principe essentiel est le suivant : le fait de voir une cible ou de pouvoir la pointer avec le laser ne signifie pas que le thermomètre infrarouge peut mesurer sa température réelle.