Introduction
Les thermomètres infrarouges sont largement utilisés dans l’inspection industrielle, la maintenance des équipements, les installations électriques, les systèmes HVAC, la réparation automobile ainsi que dans les applications de laboratoire. Ils permettent de mesurer la température de surface d’un objet sans contact en détectant le rayonnement infrarouge émis par celui-ci.
De nombreux utilisateurs constatent que la température affichée peut varier lors de la mesure d’un même objet. L’une des principales raisons est un réglage incorrect de l’émissivité.
L’émissivité détermine la manière dont le thermomètre infrarouge interprète l’énergie infrarouge émise par une surface. Si la valeur réglée ne correspond pas aux caractéristiques réelles du matériau mesuré, le résultat peut être différent de la température réelle de surface.
Comprendre le principe de l’émissivité et savoir la régler correctement est donc essentiel pour obtenir des mesures infrarouges précises et fiables.
Points essentiels
● L’émissivité décrit la capacité d’une surface à émettre un rayonnement infrarouge et se situe généralement entre 0,10 et 1,00 ;
● Les matériaux, l’état de surface et les traitements appliqués influencent directement la valeur d’émissivité ;
● Un thermomètre infrarouge doit être réglé avec une valeur d’émissivité adaptée afin de compenser les différences entre les matériaux ;
● Les surfaces à forte émissivité sont généralement plus faciles à mesurer, tandis que les métaux brillants nécessitent davantage de précautions ;
● Un réglage correct de l’émissivité améliore la précision et la fiabilité des mesures de température.
Qu’est-ce que l’émissivité d’un thermomètre infrarouge ?
L’émissivité (Emissivity) est un paramètre qui décrit la capacité d’une surface réelle à émettre un rayonnement infrarouge par rapport à un corps noir idéal.
● Un corps noir idéal possède une émissivité de 1,00 et absorbe puis émet la quantité maximale de rayonnement infrarouge ;
● Les matériaux réels possèdent généralement une émissivité inférieure à 1,00, avec des caractéristiques de rayonnement différentes selon leur composition ;
● Un thermomètre infrarouge calcule la température de surface en fonction de l’énergie infrarouge détectée et de la valeur d’émissivité configurée.
En termes simples, l’émissivité indique la capacité d’une surface à transmettre son énergie thermique sous forme de rayonnement infrarouge détectable par l’appareil.
Si l’émissivité est mal réglée, le thermomètre interprète incorrectement le rayonnement reçu et peut afficher une température différente de la valeur réelle.
Pourquoi faut-il régler l’émissivité lors d’une mesure infrarouge ?
Un thermomètre infrarouge mesure le rayonnement infrarouge émis par la surface d’un objet et non sa température interne.
Chaque surface possède des caractéristiques de rayonnement différentes :
● Les surfaces sombres, rugueuses et non métalliques présentent généralement une émissivité élevée et émettent davantage de rayonnement infrarouge ;
● Les surfaces métalliques lisses possèdent souvent une faible émissivité et réfléchissent davantage le rayonnement provenant de l’environnement ;
● Les traitements de surface comme le polissage, l’oxydation, le revêtement ou la peinture peuvent modifier considérablement l’émissivité.
Le réglage de l’émissivité permet donc au thermomètre de compenser ces différences et d’obtenir une température mesurée plus proche de la réalité.
Quels facteurs influencent l’émissivité d’un matériau ?
L’émissivité n’est pas toujours une valeur fixe. Elle peut varier selon plusieurs facteurs :
● Le type de matériau : chaque matériau possède ses propres caractéristiques de rayonnement infrarouge. Les plastiques, le caoutchouc et la céramique ont généralement une émissivité élevée, tandis que les métaux polis présentent souvent une valeur plus faible ;
● L’état de surface : une surface rugueuse, oxydée ou revêtue possède généralement une émissivité plus élevée qu’une surface lisse ;
● La couleur de surface : la couleur peut avoir une influence pour certains matériaux, mais elle ne permet pas à elle seule de déterminer l’émissivité ;
● La température : pour certains matériaux, l’émissivité peut évoluer avec la température ;
● L’environnement de mesure : les sources de chaleur proches, les surfaces réfléchissantes et les conditions ambiantes peuvent influencer le résultat.
Pour obtenir une mesure précise, il est important de prendre en compte à la fois les caractéristiques du matériau et les conditions réelles d’utilisation.
Valeurs d’émissivité de référence pour différents matériaux
Les valeurs suivantes peuvent servir de référence générale pour le réglage d’un thermomètre infrarouge :
| Matériau | Valeur d’émissivité indicative |
|---|---|
| Surface peinte en noir | 0,90–0,98 |
| Plastique | 0,90–0,95 |
| Caoutchouc | 0,90–0,95 |
| Céramique | 0,90–0,95 |
| Papier | 0,90–0,95 |
| Bois | 0,85–0,95 |
| Acier inoxydable poli | 0,10–0,30 |
| Aluminium poli | 0,05–0,20 |
| Cuivre poli | 0,05–0,20 |
Ces valeurs sont uniquement indicatives. L’émissivité réelle dépend de l’état de surface, du niveau d’oxydation, de la température et des conditions de mesure.
Comment régler correctement l’émissivité d’un thermomètre infrarouge ?
Pour régler correctement l’émissivité, il est recommandé de suivre les étapes suivantes :
● Identifier le matériau mesuré : déterminer si la surface est métallique, plastique, en verre, en céramique ou composée d’un autre matériau ;
● Consulter une valeur de référence : choisir une valeur d’émissivité adaptée aux caractéristiques du matériau ;
● Vérifier l’état de surface : tenir compte d’une éventuelle finition brillante, d’un revêtement, d’une oxydation ou d’une surface réfléchissante ;
● Régler le paramètre sur l’appareil : modifier la valeur d’émissivité dans le menu de configuration du thermomètre ;
● Vérifier le résultat : pour les applications exigeant une grande précision, comparer avec une sonde de température par contact.
Par exemple, une surface noire peinte peut généralement être mesurée avec une émissivité comprise entre 0,90 et 0,95. En revanche, une surface métallique brillante nécessite une valeur plus faible et des précautions supplémentaires.
Comment améliorer la précision lors de la mesure des matériaux à faible émissivité ?
Les matériaux à faible émissivité, notamment les métaux brillants, peuvent provoquer des erreurs importantes lors d’une mesure directe.
Les solutions courantes sont :
● Appliquer un ruban ou un revêtement à forte émissivité sur la zone de mesure puis mesurer cette surface ;
● Recouvrir la zone avec une peinture noire mate avant la mesure ;
● Éviter les zones fortement réfléchissantes et choisir une position de mesure plus stable ;
● Réduire l’influence des sources de chaleur, des éclairages et des objets réfléchissants environnants.
L’amélioration des caractéristiques de rayonnement de la surface permet d’obtenir des mesures infrarouges plus fiables.
Autres précautions importantes lors de l’utilisation d’un thermomètre infrarouge
Outre le réglage de l’émissivité, plusieurs facteurs peuvent influencer la précision de mesure :
● Distance de mesure : la cible doit être suffisamment grande par rapport au diamètre du spot de mesure afin d’éviter l’influence de l’environnement ;
● Conditions ambiantes : éviter les perturbations causées par la vapeur, la poussière, la fumée ou les mouvements d’air importants ;
● Propreté de la lentille : maintenir le capteur infrarouge propre afin d’assurer une bonne réception du rayonnement ;
● Angle de mesure : effectuer la mesure le plus perpendiculairement possible à la surface afin de réduire les effets de réflexion ;
● Stabilité thermique : pour les équipements dont la température évolue rapidement, choisir un moment de mesure approprié.
Une utilisation correcte associée à un réglage adapté de l’émissivité permet d’obtenir des mesures plus précises et répétables.
FAQ
Quelle est la valeur d’émissivité par défaut d’un thermomètre infrarouge ?
● De nombreux thermomètres infrarouges utilisent une valeur par défaut de 0,95, car de nombreuses surfaces non métalliques et traitées présentent une émissivité proche de cette valeur.
Une émissivité élevée signifie-t-elle toujours une mesure plus précise ?
● Non. La précision dépend principalement de l’adéquation entre la valeur réglée et les caractéristiques réelles de la surface mesurée.
Pourquoi les mesures sur les surfaces métalliques sont-elles souvent imprécises ?
● Les métaux possèdent généralement une faible émissivité et une forte capacité de réflexion. Ils nécessitent donc un réglage adapté ou des méthodes de compensation.
Un objet noir nécessite-t-il toujours une émissivité élevée ?
● Pas nécessairement. La couleur seule ne permet pas de déterminer l’émissivité. Le matériau et l’état de surface sont également importants.
Les thermomètres infrarouges peuvent-ils régler automatiquement l’émissivité ?
● Certains appareils avancés disposent de fonctions de compensation automatique ou de préréglages matériaux, mais la plupart des modèles portables nécessitent un réglage manuel.
Conclusion
L’émissivité est un paramètre essentiel qui influence directement la précision des thermomètres infrarouges. Comme chaque matériau et chaque état de surface possèdent des caractéristiques de rayonnement différentes, il est nécessaire de choisir une valeur adaptée à l’objet mesuré.
● Les matériaux à forte émissivité comme le plastique, le caoutchouc et la céramique sont généralement faciles à mesurer ;
● Les matériaux à faible émissivité comme les métaux polis nécessitent une attention particulière concernant les réflexions et les méthodes de compensation ;
● Dans la maintenance industrielle et le contrôle des équipements, un réglage correct de l’émissivité améliore la fiabilité des mesures et fournit des données plus précises pour le diagnostic des défauts.
La compréhension du principe d’émissivité et de son réglage correct constitue une base essentielle pour une utilisation professionnelle des thermomètres infrarouges.
