Introduction

La mesure de température infrarouge est une méthode sans contact. Le thermomètre ne mesure pas directement la température interne d’un objet. Il détecte le rayonnement infrarouge émis par sa surface puis calcule une température en tenant compte notamment de l’émissivité.

Toute modification de la transmission du rayonnement entre la cible et l’instrument peut donc influencer le résultat. La poussière, les particules en suspension, les fumées et les brouillards d’huile sont des facteurs courants dans les environnements industriels.

Leur influence peut apparaître à différents endroits : dans le trajet optique, sur la surface de la cible ou sur la lentille ou la fenêtre optique de l’instrument. L’erreur produite n’est donc pas nécessairement toujours positive ou toujours négative.

Points essentiels

● La poussière et le brouillard d’huile présents sur le trajet de mesure peuvent absorber, diffuser ou émettre du rayonnement infrarouge et modifier le signal reçu par le détecteur.
● Les dépôts de poussière ou d’huile sur la cible peuvent modifier l’émissivité et la réflectivité de la surface.
● Les contaminants présents sur la lentille ou la fenêtre optique peuvent réduire la transmission infrarouge et provoquer des mesures anormales, plus lentes ou progressivement dérivantes.
● L’influence tend à augmenter avec la concentration de contaminants, la distance de mesure et la diminution de la taille de la cible.
● Une correction de température fixe convient rarement à toutes les situations. L’amélioration des conditions de mesure est généralement plus fiable.

Pourquoi la poussière influence-t-elle la mesure infrarouge ?

Un thermomètre infrarouge doit recevoir un rayonnement suffisant provenant de la cible. Lorsque l’air contient une forte concentration de poussières ou de particules, une partie du rayonnement peut être absorbée ou diffusée.

● Absorption : une partie de l’énergie infrarouge peut être absorbée par les particules, réduisant ainsi le signal réellement issu de la cible.
● Diffusion : les particules peuvent dévier une partie du rayonnement et diminuer la quantité d’énergie atteignant directement le détecteur.
● Émission propre : si les particules sont chaudes, elles émettent également leur propre rayonnement infrarouge.

Dans un environnement fortement chargé en poussière, l’instrument peut donc recevoir un signal composé à la fois du rayonnement de la cible et de l’influence du milieu intermédiaire.

Pourquoi le brouillard d’huile peut-il également provoquer des erreurs ?

Le brouillard d’huile est constitué de fines gouttelettes liquides en suspension dans l’air. Il est fréquent dans les ateliers d’usinage, les systèmes de lubrification, les procédés de pulvérisation, certaines installations pneumatiques et de nombreux autres environnements industriels.

Comme la poussière, il peut absorber et diffuser une partie du rayonnement infrarouge. Si la concentration est faible et la distance de mesure courte, l’effet peut rester limité. En revanche, un brouillard dense, une longue distance de mesure ou un fort écart de température entre la cible et le brouillard peuvent augmenter l’incertitude.

Lorsqu’une surface très chaude est mesurée à travers un brouillard d’huile dense, une partie de son rayonnement peut être atténuée. En parallèle, le brouillard lui-même peut émettre du rayonnement vers l’instrument.

La température affichée peut donc être supérieure ou inférieure à la température réelle, selon la température de la cible, celle du brouillard, sa concentration, l’épaisseur du trajet traversé et la plage spectrale du thermomètre.

Il est donc incorrect de considérer que le brouillard d’huile entraîne systématiquement une mesure trop basse.

La poussière déposée sur la cible peut modifier l’émissivité

Les particules en suspension ne sont pas le seul facteur à prendre en compte. La poussière déposée directement sur la surface mesurée peut également modifier le résultat.

Un thermomètre infrarouge mesure le rayonnement de la couche de surface la plus externe. Si une surface métallique initialement propre ou brillante se couvre de poussière, l’instrument ne mesure plus les mêmes caractéristiques radiatives qu’auparavant.

L’émissivité effective peut changer de manière importante.

De nombreux métaux polis présentent une faible émissivité et réfléchissent fortement le rayonnement infrarouge de leur environnement. Une couche de poussière peut augmenter l’émissivité effective de la surface et réduire l’influence relative des réflexions environnantes.

La température affichée peut alors évoluer même si la température réelle de l’objet n’a pratiquement pas changé.

Pour les mesures de tendance à long terme, il est donc recommandé de maintenir un état de surface aussi constant que possible.

Un film d’huile modifie la surface réellement mesurée

Les dépôts d’huile modifient eux aussi les propriétés radiatives de la surface.

Du point de vue du thermomètre, le rayonnement reçu provient de la couche externe. Lorsqu’un film d’huile recouvre le matériau, l’instrument mesure une surface dont les propriétés ont été modifiées par cette couche.

Un film d’huile peut influencer :

● L’émissivité ;
● La réflectivité infrarouge ;
● Les échanges thermiques en surface ;
● La vitesse de réponse thermique de la surface.

Si le film est relativement épais ou si sa température diffère de celle du matériau sous-jacent, la température mesurée en surface peut ne pas représenter directement celle du substrat.

La contamination de l’optique peut produire un effet durable

Sur le terrain, certaines anomalies ne sont pas provoquées par la poussière temporairement présente dans l’air, mais par des dépôts qui s’accumulent progressivement sur la lentille ou la fenêtre optique du thermomètre.

La lentille joue un rôle essentiel dans la transmission du rayonnement vers le détecteur. La poussière, l’huile ou la condensation issue d’un brouillard d’huile peut réduire cette transmission.

Les symptômes courants sont notamment :

● Modification progressive des mesures sur une même cible ;
● Valeurs anormales lors de la mesure d’objets très chauds ;
● Temps de réponse plus lent qu’auparavant ;
● Répétabilité dégradée sur une cible de référence ;
● Retour notable à des valeurs normales après nettoyage de l’optique.

Contrairement aux particules momentanément présentes dans l’air, la contamination de l’optique reste en place et peut affecter durablement la mesure. Une inspection régulière est donc recommandée dans les environnements poussiéreux ou huileux.

Pourquoi les mesures sont-elles parfois trop basses et parfois trop élevées ?

Le sens de l’erreur n’est pas constant, car le détecteur reçoit plusieurs composantes de rayonnement.

Si le rayonnement d’une cible chaude est fortement atténué par une poussière ou un brouillard d’huile nettement plus froid, la température affichée peut être inférieure à la température réelle.

À l’inverse, si la cible est relativement froide mais que le trajet optique contient des particules plus chaudes, un brouillard d’huile chaud ou une autre source de rayonnement thermique, l’énergie supplémentaire reçue par le détecteur peut entraîner une valeur trop élevée.

Lorsque la concentration de poussière ou de brouillard fluctue, l’énergie reçue varie également, ce qui peut se traduire par une instabilité de la mesure.

L’analyse d’un problème ne doit donc pas se limiter à déterminer si la valeur est trop haute ou trop basse. Les conditions de mesure et l’état du trajet optique doivent également être vérifiés.

Dans quelles conditions l’influence devient-elle plus importante ?

L’importance de l’erreur dépend fortement de l’application.

● Concentration élevée de contaminants : l’atténuation et les perturbations augmentent généralement.
● Distance de mesure importante : le rayonnement traverse une plus grande quantité d’air contaminé.
● Petite cible : un signal utile plus faible est plus sensible aux rayonnements parasites.
● Écart de température important entre cible et environnement : l’influence du milieu intermédiaire peut devenir plus visible.
● Optique contaminée pendant une longue durée : les dépôts peuvent générer une erreur persistante.
● Surface à faible émissivité : réflexion de l’environnement, modification de l’émissivité et contamination peuvent se combiner.

Comment réduire l’influence de la poussière et du brouillard d’huile ?

Dans les applications industrielles, la fiabilité peut être améliorée en agissant sur la distance, le trajet optique, l’état de surface et l’entretien de l’instrument.

● Réduire autant que possible la distance de mesure tout en veillant à ce que le spot de mesure reste entièrement contenu dans la zone cible.
● Éviter de mesurer à travers des zones visiblement chargées en poussière, fumée ou brouillard d’huile.
● Pour les mesures de suivi, conserver autant que possible le même état de surface de la cible.
● Contrôler régulièrement la lentille ou la fenêtre optique afin de détecter poussière, huile, condensation ou autres dépôts.
● Nettoyer les composants optiques uniquement selon les recommandations du fabricant afin de ne pas endommager les matériaux ou traitements optiques.
● Pour les points de contrôle critiques, utiliser une position de mesure fixe et reproductible.
● Lorsque la poussière ou le brouillard d’huile ne peuvent pas être éliminés, vérifier la mesure infrarouge à l’aide d’une référence thermique ou d’une autre méthode de mesure appropriée.

Peut-on appliquer une correction fixe pour compenser la poussière ou le brouillard d’huile ?

Dans la plupart des cas, une correction fixe n’est pas recommandée.

L’erreur n’est pas constante. Elle dépend de la concentration de particules ou de gouttelettes, de la longueur du trajet optique, de la température de la cible, de la température du milieu intermédiaire, de l’émissivité, de la plage spectrale de l’instrument et de l’état de l’optique.

Un même brouillard d’huile peut ainsi avoir un effet différent sur une cible à 50 °C et sur une cible à 500 °C. De même, une mesure réalisée à quelques centimètres peut être affectée différemment d’une mesure effectuée à plusieurs mètres.

Il est donc généralement préférable d’améliorer les conditions de mesure plutôt que d’appliquer une correction empirique du type +5 °C ou −10 °C.

Comment déterminer si la poussière ou le brouillard d’huile est responsable d’une anomalie ?

Quelques vérifications simples permettent d’orienter le diagnostic.

● Réduire la distance de mesure sur la même cible et vérifier si la valeur change sensiblement.
● Refaire la mesure lorsque la concentration de poussière ou de brouillard d’huile a diminué.
● Inspecter et nettoyer correctement l’optique, puis mesurer de nouveau une cible stable.
● Vérifier si la surface de la cible présente une couche de poussière, d’huile ou un autre dépôt.
● Lorsque cela est possible, comparer avec une sonde de contact ou un autre instrument de température vérifié.
● Si l’anomalie n’apparaît que dans les environnements contaminés alors que la répétabilité est normale en conditions propres, il convient d’examiner en priorité le trajet optique avant de conclure à une défaillance de l’instrument.

FAQ

La poussière fait-elle toujours afficher une température trop basse ?
Non. Elle peut absorber ou diffuser le rayonnement de la cible, mais elle peut également émettre son propre rayonnement. L’erreur dépend des températures, de la concentration et de la distance de mesure.

Une faible quantité de poussière influence-t-elle la mesure ?
À faible concentration et sur une courte distance, l’effet peut rester limité. Pour les mesures exigeant une meilleure précision, un trajet optique propre reste préférable.

Peut-on continuer à mesurer une surface recouverte de poussière ?
Oui, mais la couche de poussière peut avoir modifié l’émissivité effective. Pour assurer la comparabilité des mesures dans le temps, il est préférable de conserver un état de surface stable.

Un film d’huile modifie-t-il l’émissivité ?
Oui. Une couche d’huile peut modifier à la fois l’émission et la réflexion infrarouges. Le réglage d’émissivité adapté au matériau propre peut donc ne plus convenir.

Peut-on utiliser un thermomètre infrarouge si la lentille est huileuse ?
Pour les mesures exigeantes, il est préférable de nettoyer d’abord correctement l’optique conformément aux recommandations du fabricant.

Peut-on mesurer à travers un brouillard d’huile dense ?
Une valeur peut toujours s’afficher, mais sa précision et sa représentativité peuvent être fortement dégradées. Pour les mesures importantes, il est recommandé d’éviter le brouillard dense ou de choisir une position de mesure plus adaptée.

Conclusion

La poussière et le brouillard d’huile influencent la mesure de température infrarouge principalement en modifiant la transmission du rayonnement et les propriétés radiatives de la surface mesurée.

Les contaminants présents dans l’air peuvent absorber, diffuser ou ajouter du rayonnement infrarouge. Les dépôts sur la cible peuvent modifier l’émissivité, tandis que ceux présents sur la lentille peuvent réduire la transmission optique.

Dans les environnements industriels poussiéreux ou chargés en brouillard d’huile, la fiabilité de la mesure dépend donc non seulement des performances de l’instrument, mais également de la distance, du trajet optique, de l’état de surface et de la propreté de l’optique.

Pour les mesures critiques, des conditions stables et reproductibles sont généralement plus fiables qu’une correction de température empirique.