Introduction

Un thermomètre infrarouge mesure la température sans contact en détectant le rayonnement infrarouge émis par la surface d’un objet, puis en le convertissant en une valeur de température. Tant que le trajet optique infrarouge entre la cible et l’instrument reste suffisamment dégagé, la mesure est généralement possible.

Dans un environnement fortement chargé de vapeur, le rayonnement émis par la cible doit cependant traverser cette zone avant d’atteindre l’appareil. La vapeur d’eau, les gouttelettes en suspension et le rayonnement propre de la vapeur peuvent modifier le signal reçu.

Ainsi, un thermomètre infrarouge n’est pas nécessairement inutilisable en présence de vapeur, mais la fiabilité de la mesure dépend fortement de la densité de vapeur, de l’épaisseur de la zone traversée et des conditions de mesure.

Points essentiels

● Une atmosphère humide normale n’empêche généralement pas une mesure infrarouge à courte distance.
● Une vapeur ou un brouillard visible et dense a généralement beaucoup plus d’influence qu’une simple humidité élevée.
● Le rayonnement infrarouge de la cible peut être absorbé ou atténué par la vapeur d’eau et les gouttelettes, tandis que la vapeur émet également son propre rayonnement infrarouge.
● Plus la vapeur est dense et plus le trajet optique est long, plus il devient difficile de déterminer la température réelle de la surface ciblée.
● Si la vapeur masque la cible, la température affichée peut résulter de l’effet combiné de la cible, de la couche de vapeur et du rayonnement de l’environnement.
● La condensation sur l’optique du thermomètre peut provoquer des erreurs encore plus importantes.

Pourquoi la vapeur d’eau peut-elle influencer la mesure infrarouge ?

Un thermomètre infrarouge ne mesure pas directement la température de l’air ni la distance. Son système optique reçoit un rayonnement infrarouge dans une plage spectrale déterminée.

Dans un air relativement propre et transparent, le rayonnement de la cible atteint l’instrument avec peu d’interférences. Dans de nombreuses applications courantes, l’influence de l’air reste donc limitée.

La situation change lorsque le trajet optique contient une quantité importante de vapeur d’eau, de vapeur visible, de brouillard ou de gouttelettes en suspension.

● Une partie du rayonnement infrarouge de la cible peut être absorbée par la vapeur d’eau ou les gouttelettes.
● Les gouttelettes en suspension peuvent diffuser et atténuer une partie du rayonnement.
● La vapeur et les gouttelettes possèdent leur propre température et émettent elles-mêmes un rayonnement infrarouge.
● Le signal reçu par le détecteur peut donc ne plus provenir uniquement de la surface ciblée.

La vapeur ne se contente donc pas de masquer visuellement la cible : elle modifie également les conditions de transmission du rayonnement entre l’objet et le thermomètre.

Une forte humidité et une vapeur visible ne correspondent pas à la même situation

Dans la pratique, il est important de distinguer une forte humidité relative de la présence d’une vapeur visible et dense.

Dans une atmosphère humide, l’air peut contenir une quantité importante de vapeur d’eau. Néanmoins, lorsque la distance de mesure reste faible et que la ligne de visée est dégagée, de nombreuses mesures infrarouges restent possibles.

Par exemple, lors de la mesure de la température de surfaces d’équipements, de tuyauteries ou de parois dans un local humide, l’humidité n’est souvent pas la principale source d’erreur tant qu’aucune vapeur visible ne masque directement la cible.

La situation est différente lorsqu’une vapeur blanche, un brouillard ou un flux continu de vapeur se trouve devant l’objet.

Le thermomètre observe alors la cible à travers une couche de vapeur dont la densité, la température et le mouvement évoluent en permanence. Ces variations peuvent entraîner une instabilité ou un écart de la température affichée.

Plus la vapeur est dense, plus le risque d’erreur augmente généralement

L’influence de la vapeur sur une mesure infrarouge n’est pas simplement présente ou absente. Son importance dépend directement des conditions de mesure.

Le risque d’erreur augmente notamment lorsque :

● une vapeur dense ou continue se trouve entre la cible et le thermomètre.
● la vapeur masque nettement la surface de la cible.
● la distance est importante et augmente la longueur du trajet infrarouge dans la vapeur.
● l’écart de température entre la cible et la vapeur est important.
● la densité de vapeur change continuellement.
● un grand nombre de fines gouttelettes sont en suspension dans le trajet de mesure.

Par exemple, lorsqu’un équipement situé derrière une zone de vapeur dense doit être mesuré, le fait qu’il reste visible à l’œil nu ne signifie pas que sa température de surface puisse être mesurée avec précision par infrarouge.

Un milieu transparent à la lumière visible ne présente pas nécessairement la même transparence dans l’infrarouge.

La température affichée peut ne pas correspondre à la température réelle de la cible

Une erreur fréquente consiste à considérer que le thermomètre infrarouge mesure toujours exclusivement l’objet situé derrière la vapeur.

En présence d’une vapeur dense, le rayonnement reçu peut en réalité comporter plusieurs composantes : le rayonnement propre de la cible, celui de la couche de vapeur et le rayonnement ambiant réfléchi.

La température affichée peut ainsi correspondre à un résultat calculé à partir de la combinaison de ces différents rayonnements.

Par conséquent, même une valeur apparemment stable obtenue à travers une vapeur dense ne doit pas être automatiquement considérée comme la température réelle de la surface ciblée.

Si la vapeur et la cible ont des températures proches, l’erreur peut être difficile à identifier. En revanche, lorsque leur écart de température est important, les anomalies sont généralement plus faciles à détecter.

Pourquoi la distance de mesure est-elle importante ?

Dans un environnement chargé de vapeur, il est préférable de réduire autant que possible la distance effective de mesure.

Plus la distance augmente, plus le rayonnement infrarouge doit parcourir une longue zone de vapeur avant d’atteindre le détecteur. Les effets d’absorption et d’atténuation peuvent alors devenir plus importants.

Il faut également prendre en compte le rapport distance/taille du spot (D:S). Lorsque la distance augmente, le diamètre du spot mesuré augmente également. Si la cible ne remplit pas entièrement la zone de mesure, le rayonnement provenant de surfaces voisines, de l’arrière-plan ou de la vapeur peut contribuer au résultat.

Dans le respect des règles de sécurité :

● Placer le thermomètre aussi près de la cible que possible.
● S’assurer que la cible est nettement plus grande que le spot de mesure.
● Choisir une position présentant le moins de vapeur possible sur le trajet optique.
● Éviter, si possible, les mesures à longue distance à travers une vapeur dense et étendue.

Dans ce type de situation, améliorer la géométrie de mesure est souvent plus efficace que de modifier uniquement le réglage d’émissivité.

La condensation sur l’optique peut être plus problématique que la vapeur présente dans l’air

Dans les environnements chauds et humides, la condensation sur l’optique du thermomètre nécessite une attention particulière.

Lorsqu’un appareil froid est introduit dans un environnement chaud et humide, ou reste exposé longtemps à de la vapeur, de l’humidité peut se condenser sur la fenêtre optique.

La formation d’un film d’eau ou de gouttelettes ajoute alors une couche supplémentaire entre la cible et le détecteur infrarouge, ce qui peut modifier fortement la transmission du rayonnement.

Les effets possibles comprennent :

● des valeurs nettement trop élevées ou trop faibles.
● une variation continue lors de mesures répétées sur la même cible.
● des différences anormales entre des points de mesure voisins.
● une réponse plus lente ou des difficultés à obtenir une valeur stable.

Si de l’humidité ou de la condensation est visible sur l’optique, il est recommandé d’interrompre la mesure. L’optique doit être traitée conformément aux instructions de l’appareil et être propre et sèche avant toute nouvelle mesure.

Comment améliorer la fiabilité des mesures en présence de vapeur ?

Lorsque la mesure infrarouge est nécessaire malgré la présence de vapeur, plusieurs précautions permettent de limiter son influence.

● Choisir un point de mesure où la quantité de vapeur entre la cible et l’appareil est minimale.
● Réduire la distance de mesure autant que possible tout en respectant les exigences de sécurité.
● Profiter d’une interruption temporaire du flux de vapeur pour mesurer lorsque la surface est clairement visible.
● Éviter les trajets optiques directement traversés par un flux continu de vapeur.
● Vérifier que la cible couvre entièrement le spot de mesure.
● Régler une émissivité adaptée à la surface mesurée.
● Protéger la fenêtre optique contre la condensation.
● Pour les mesures critiques, effectuer plusieurs relevés et vérifier leur répétabilité.

Si une vapeur dense ne peut pas être évitée et que le résultat est utilisé pour le contrôle d’un procédé, le diagnostic d’un équipement ou une décision liée à la sécurité, il est déconseillé de se fier uniquement à une mesure infrarouge sans contact unique.

Applications nécessitant une attention particulière

Certaines applications industrielles comportent naturellement de grandes quantités de vapeur. Les conditions de mesure doivent alors être évaluées avec davantage de soin.

Par exemple :

● tuyauteries vapeur et vannes.
● chaudières et échangeurs thermiques.
● équipements de cuisson vapeur et de nettoyage à haute température.
● cuves d’eau chaude et équipements de traitement thermique.
● zones de production papetière ou textile à température et humidité élevées.
● systèmes HVAC, d’humidification et installations industrielles à vapeur.

Dans ces applications, il convient d’abord de vérifier l’existence d’un trajet infrarouge stable et suffisamment dégagé entre l’appareil et la cible. La simple visibilité de la cible à l’œil nu n’est pas un critère suffisant.

FAQ

Un thermomètre infrarouge peut-il mesurer un objet à travers de la vapeur ?

Il ne faut pas considérer qu’un thermomètre infrarouge peut simplement « traverser » la vapeur. Une faible concentration de vapeur d’eau et une courte distance peuvent permettre une mesure exploitable, mais une vapeur dense peut absorber et atténuer le rayonnement de la cible tout en ajoutant son propre rayonnement.

Peut-on utiliser un thermomètre infrarouge dans un air très humide ?

Généralement oui. Une forte humidité n’est pas équivalente à une vapeur visible et dense. Si la cible est clairement visible, la distance réduite et l’optique exempte de condensation, de nombreuses mesures courantes restent possibles.

Pourquoi la valeur fluctue-t-elle lors d’une mesure à travers de la vapeur ?

La densité, la température et le mouvement de la vapeur peuvent varier continuellement. Ces changements modifient les conditions de transmission infrarouge et peuvent donc faire varier la température affichée.

Si la cible est visible à l’œil nu, la mesure infrarouge est-elle forcément fiable ?

Non. L’œil humain fonctionne principalement dans le domaine visible, alors qu’un thermomètre infrarouge utilise une bande spectrale infrarouge déterminée. Un même milieu peut présenter des propriétés de transmission très différentes selon la longueur d’onde.

Une distance plus courte est-elle préférable en présence de vapeur ?

En général oui, sous réserve du respect des règles de sécurité et des limites d’utilisation de l’instrument. Une distance plus courte réduit le trajet dans la vapeur et permet également de limiter la taille du spot. Il faut cependant éviter qu’un jet de vapeur atteigne directement le thermomètre ou son optique.

Peut-on continuer à mesurer si de la condensation apparaît sur l’optique ?

Ce n’est pas recommandé. La condensation perturbe directement la transmission du rayonnement infrarouge et peut entraîner des erreurs importantes. La mesure ne doit reprendre qu’une fois l’optique propre et sèche.

Conclusion

Un thermomètre infrarouge peut être utilisé pour mesurer des objets dans un environnement contenant de la vapeur d’eau, mais la fiabilité du résultat dépend avant tout de la qualité du trajet infrarouge entre la cible et l’instrument.

Dans une atmosphère simplement humide, à courte distance et avec une ligne de visée dégagée, l’influence de la vapeur d’eau reste généralement limitée. En revanche, une vapeur visible et dense, des gouttelettes en suspension ou un long trajet optique à travers la vapeur peuvent absorber et atténuer significativement le rayonnement provenant de la cible. Le rayonnement propre de la vapeur peut également contribuer au signal et entraîner un écart entre la valeur affichée et la température réelle de surface.

Lors d’une mesure infrarouge en présence de vapeur, il convient donc de surveiller particulièrement l’obstruction par la vapeur, la distance de mesure, le rapport entre la taille de la cible et le spot, l’émissivité ainsi que la condensation sur l’optique. Pour une mesure critique lorsque la vapeur dense ne peut pas être évitée, la fiabilité du résultat doit être évaluée avec prudence et, si nécessaire, vérifiée par une autre méthode de mesure de température.