Introduction

Un thermomètre infrarouge détermine la température de surface d’un objet en détectant le rayonnement infrarouge émis par celui-ci. Grâce à la mesure sans contact, à la rapidité de réponse et à la possibilité de contrôler des objets chauds, mobiles ou difficiles d’accès, ce type d’instrument est largement utilisé dans la maintenance industrielle, le génie climatique, les contrôles électriques et la production.

Même si l’utilisation paraît simple — viser la cible et déclencher la mesure — une mesure fiable nécessite de tenir compte de la distance, de l’émissivité, de la taille de la cible, de l’état de surface et des conditions environnementales.

Dans de nombreux cas, une mesure considérée comme « incorrecte » ne provient pas d’un défaut de l’appareil, mais de conditions de mesure inadaptées ou d’une mauvaise méthode d’utilisation.

Points essentiels

● Une distance excessive peut entraîner une zone de mesure plus grande que la cible.
● Une valeur d’émissivité inadaptée peut modifier directement la température calculée.
● Les métaux brillants et autres surfaces à faible émissivité peuvent générer des écarts importants.
● Un thermomètre infrarouge standard ne permet généralement pas de mesurer un objet à travers une vitre ordinaire.
● Un angle de mesure trop important, une optique sale, une variation rapide de la température ambiante, la vapeur, la fumée ou la poussière peuvent affecter la mesure.
● Le laser sert principalement au pointage et ne représente pas nécessairement toute la zone réellement mesurée.

Erreur : ignorer le rapport D:S et mesurer de trop loin

Un thermomètre infrarouge ne mesure pas uniquement la température à l’emplacement du point laser. Son système optique capte le rayonnement infrarouge provenant d’une zone donnée de la surface cible.

Lorsque la distance augmente, le diamètre de cette zone de mesure augmente généralement également.

Le rapport D:S, ou rapport distance/diamètre du spot, indique la relation entre la distance de mesure et la taille de la zone réellement observée.

Plus le rapport D:S est élevé, plus il est généralement possible de mesurer une petite cible à une distance donnée.

Si la distance est trop importante et que le spot de mesure dépasse les dimensions de la cible, le thermomètre peut également recevoir le rayonnement infrarouge provenant de l’environnement situé autour de celle-ci.

La valeur affichée peut alors correspondre à une combinaison de la température de la cible et de celle de son arrière-plan.

La cible doit donc être nettement plus grande que le spot correspondant à la distance utilisée.

Erreur : considérer le point laser comme la zone de mesure

De nombreux thermomètres infrarouges disposent d’un ou plusieurs lasers destinés à faciliter le pointage.

Le laser ne réalise cependant pas la mesure de température et ne représente généralement pas l’ensemble de la zone infrarouge analysée.

Même si le point laser est correctement positionné sur la cible, le spot de mesure réel peut dépasser ses limites lorsque la distance est trop importante.

Il faut donc tenir compte simultanément du pointage, du rapport D:S, de la distance et des dimensions de la cible.

Erreur : utiliser la même émissivité pour tous les matériaux

Les matériaux n’émettent pas tous le rayonnement infrarouge avec la même efficacité. Cette propriété est caractérisée par l’émissivité.

Le thermomètre calcule la température de surface à partir de l’énergie infrarouge reçue et de la valeur d’émissivité sélectionnée.

Une émissivité inadaptée peut par conséquent entraîner une erreur importante.

De nombreux matériaux non métalliques, peintures, caoutchoucs, plastiques et bois présentent une émissivité relativement élevée. À l’inverse, les métaux polis comme l’aluminium, l’acier inoxydable ou le cuivre présentent souvent une émissivité beaucoup plus faible.

Lorsqu’un thermomètre permet de régler l’émissivité, celle-ci doit être adaptée au matériau et à l’état de surface de la cible.

Erreur : mesurer directement une surface métallique brillante ou réfléchissante

L’aluminium poli, l’acier inoxydable brillant, le cuivre et d’autres surfaces métalliques lisses comptent parmi les cibles les plus difficiles à mesurer par infrarouge.

Ces surfaces peuvent combiner une faible émissivité et une forte réflectivité infrarouge.

Le thermomètre peut alors capter non seulement le rayonnement réellement émis par la cible, mais également celui provenant de machines, de personnes, de murs ou de sources chaudes présentes à proximité et réfléchi par la surface.

La température indiquée peut ainsi être sensiblement supérieure ou inférieure à la température réelle.

Il convient donc d’accorder une attention particulière à l’émissivité et à l’état de surface. Lorsque l’application le permet, une zone adaptée présentant une émissivité plus élevée peut être utilisée, à condition d’attendre l’équilibre thermique avant la mesure.

Erreur : mesurer un objet à travers une vitre ordinaire

Il s’agit d’une erreur particulièrement fréquente.

Une vitre peut être transparente dans le domaine visible sans l’être dans la plage de longueurs d’onde infrarouges utilisée par un thermomètre infrarouge classique.

Lorsqu’un appareil vise un objet situé derrière une vitre ordinaire, il mesure généralement principalement la température de surface du verre et non celle de l’objet situé derrière.

Le même problème peut se présenter avec certains plastiques transparents, capots de protection ou autres matériaux optiques.

La possibilité de mesurer à travers un matériau dépend de sa transmission dans l’infrarouge et de la plage spectrale de l’instrument, et non de sa transparence à l’œil nu.

Erreur : effectuer la mesure sous un angle trop important

Pour obtenir une mesure stable, il est préférable de placer le thermomètre aussi perpendiculairement que possible à la surface mesurée.

À un angle très oblique, la zone effectivement observée peut s’élargir et les propriétés de réflexion de certaines surfaces peuvent également évoluer.

Cet effet est particulièrement important pour les petites cibles, les surfaces réfléchissantes et les mesures effectuées à longue distance.

Dans la mesure du possible, le thermomètre doit être orienté directement vers la cible et l’ensemble du spot de mesure doit rester à l’intérieur de celle-ci.

Erreur : ignorer une variation rapide de la température ambiante

Lorsqu’un thermomètre infrarouge passe rapidement d’un environnement froid à un environnement chaud, ou inversement, son système optique et ses circuits internes de compensation thermique peuvent nécessiter un certain temps pour se stabiliser.

Par exemple, un appareil transporté directement d’un bâtiment chauffé vers un environnement extérieur très froid peut présenter temporairement une stabilité réduite.

Le même phénomène peut se produire lors d’un passage d’une pièce climatisée à une zone de production chaude.

Après une variation importante de température ambiante, il est recommandé de laisser l’appareil s’acclimater conformément aux instructions du fabricant avant d’effectuer des mesures précises.

Erreur : mesurer à travers de la vapeur, de la fumée ou une forte concentration de poussière

La mesure infrarouge est une technique optique. Une ligne de visée claire entre l’instrument et la cible est donc importante.

Une quantité importante de vapeur d’eau, de fumée, de poussière ou de particules en suspension peut absorber, diffuser ou bloquer une partie du rayonnement infrarouge.

La quantité d’énergie atteignant le détecteur peut alors être modifiée, ce qui influence le résultat.

Dans la mesure du possible, il convient d’utiliser une ligne de visée dégagée et d’éviter de mesurer à travers une atmosphère fortement chargée.

Erreur : continuer à mesurer avec une optique sale

L’optique infrarouge située à l’avant de l’appareil collecte le rayonnement provenant de la cible.

La poussière, l’huile, l’humidité, la condensation ou d’autres contaminants peuvent réduire ou modifier la quantité d’énergie infrarouge atteignant le détecteur.

Les appareils utilisés dans les ateliers, les usines, les cuisines professionnelles ou les environnements poussiéreux doivent donc être contrôlés régulièrement.

Le nettoyage doit être effectué conformément aux recommandations du fabricant, sans utiliser de matériaux abrasifs, d’objets pointus ni de produits susceptibles d’endommager la lentille ou son revêtement.

Erreur : mesurer une très petite cible à une distance excessive

Les câbles, composants électroniques, raccords de tuyauterie, roulements ou connecteurs présentent souvent de petites surfaces de mesure.

Même si le laser semble viser parfaitement la cible, le spot infrarouge réel peut être nettement plus grand.

Si ce spot inclut des surfaces environnantes, leur température influence le résultat affiché. Cet effet devient particulièrement important lorsque la cible et l’arrière-plan présentent une différence de température élevée.

Pour les petites cibles, il convient de réduire la distance ou d’utiliser un thermomètre présentant un rapport D:S plus élevé.

Erreur : assimiler température de surface et température interne

Un thermomètre infrarouge mesure la température de surface.

Pour les aliments, les liquides contenus dans un récipient, les tuyauteries, les pièces mécaniques ou les matériaux isolants, la température interne peut être sensiblement différente.

Les propriétés du matériau, son épaisseur, sa conductivité thermique et les échanges thermiques influencent la relation entre température interne et température de surface.

Lorsqu’une température interne est requise, il convient d’utiliser un capteur de contact adapté, tel qu’un thermocouple ou une sonde de pénétration.

Erreur : utiliser un thermomètre infrarouge industriel pour évaluer la température corporelle

Les thermomètres infrarouges industriels sont conçus avant tout pour mesurer la température de surface d’objets.

Leur plage de mesure, leur précision, leur calibration, leur rapport optique, leur distance d’utilisation et leurs algorithmes peuvent différer de ceux des appareils spécifiquement conçus pour la température corporelle.

Même si un thermomètre industriel affiche une température de surface de la peau, cette valeur ne doit pas être automatiquement interprétée comme une température corporelle clinique.

Pour les applications médicales ou de dépistage, il convient d’utiliser un équipement spécifiquement destiné à cet usage.

Erreur : tirer une conclusion à partir d’une seule mesure

Les mouvements de la main, les variations de distance, les changements de position, les réflexions et une répartition non uniforme de la température peuvent entraîner des variations entre plusieurs relevés.

Pour les contrôles comparatifs ou le suivi d’une évolution, il est préférable d’effectuer plusieurs mesures dans des conditions aussi constantes que possible.

La position, la distance, l’angle et l’émissivité doivent être conservés de manière cohérente.

Dans le cadre d’une maintenance, l’évolution de la température mesurée dans des conditions identiques est souvent plus pertinente qu’une valeur isolée.

Comment réduire les erreurs de mesure infrarouge ?

● Vérifier la plage de mesure, le rapport D:S et la plage de réglage de l’émissivité avant utilisation.
● S’assurer que la cible est plus grande que le spot infrarouge réel.
● Réduire la distance pour les petites cibles.
● Régler l’émissivité en fonction du matériau et de l’état de surface.
● Porter une attention particulière aux métaux brillants et aux surfaces à faible émissivité.
● Ne pas confondre le point laser avec l’ensemble de la zone mesurée.
● Mesurer autant que possible perpendiculairement à la surface.
● Éviter les mesures à travers une vitre ordinaire.
● Éviter de mesurer à travers une forte concentration de vapeur, fumée ou poussière.
● Maintenir l’optique infrarouge propre.
● Laisser l’appareil s’acclimater après une variation importante de la température ambiante.
● Conserver une distance, un angle, une position et une émissivité cohérents lors de mesures comparatives.

FAQ

Pourquoi le thermomètre affiche-t-il des températures différentes sur le même objet ?
Les causes possibles incluent la position de mesure, la distance, l’angle, l’émissivité, la répartition thermique de la surface et les réflexions infrarouges.

Pourquoi la mesure est-elle incorrecte alors que le laser vise correctement la cible ?
Le laser sert principalement au pointage. Le spot infrarouge réel peut être beaucoup plus grand que le point visible.

Peut-on mesurer à travers une vitre ?
Un thermomètre infrarouge standard ne permet généralement pas de mesurer directement un objet situé derrière une vitre ordinaire. Il mesure principalement la surface du verre.

Pourquoi est-il difficile de mesurer l’acier inoxydable ?
L’acier inoxydable brillant présente souvent une faible émissivité et une forte réflexion infrarouge. Le rayonnement provenant de sources thermiques voisines peut donc influencer fortement le résultat.

Une distance plus courte garantit-elle une meilleure précision ?
Une distance plus faible facilite généralement le maintien du spot à l’intérieur de la cible, mais elle ne constitue qu’un des paramètres influençant la mesure.

Faut-il régler l’émissivité avant chaque mesure ?
Pas nécessairement. Si des surfaces similaires sont mesurées successivement, le même réglage peut être conservé. En revanche, un changement important de matériau ou d’état de surface nécessite une nouvelle vérification.

Conclusion

Un thermomètre infrarouge est simple à utiliser, mais la fiabilité de la mesure dépend d’une bonne compréhension de son principe de fonctionnement. Le rapport D:S, l’émissivité, la taille de la cible, la réflectivité, l’angle de mesure et les conditions environnementales peuvent tous influencer la valeur affichée.

Les erreurs les plus fréquentes consistent à confondre le laser avec la zone réellement mesurée, à utiliser une émissivité inadaptée, à mesurer une petite cible de trop loin, à mesurer directement une surface métallique brillante, à viser un objet à travers une vitre ou à utiliser immédiatement l’instrument après un changement important de température ambiante.

Des conditions de mesure cohérentes et un réglage adapté à la surface permettent d’améliorer sensiblement la répétabilité et la fiabilité des mesures de température infrarouges.