Introduction

Un thermomètre infrarouge détermine la température en détectant le rayonnement infrarouge émis par la surface d’un objet. Il peut donc mesurer un grand nombre de matériaux dès lors que leur surface émet suffisamment de rayonnement infrarouge et que ses caractéristiques sont compatibles avec la méthode de mesure.

Bois, plastique, caoutchouc, machines, équipements électriques, aliments et liquides font partie des nombreuses applications possibles.

Toutefois, le fait qu’un objet soit mesurable ne signifie pas que toutes les surfaces permettent d’obtenir la même précision.

L’émissivité, l’état de surface, la taille de la cible, la distance de mesure, l’angle de visée et les conditions ambiantes peuvent tous influencer le résultat.

Points essentiels

● Un thermomètre infrarouge mesure principalement la température de surface, et non la température interne.
● Le bois, les plastiques, le caoutchouc, le papier, les textiles et les surfaces peintes présentent généralement une émissivité élevée et sont relativement faciles à mesurer.
● Les surfaces métalliques oxydées, peintes ou rugueuses sont généralement plus faciles à mesurer que les métaux polis.
● L’acier inoxydable brillant, l’aluminium et le cuivre ont souvent une faible émissivité et réfléchissent fortement le rayonnement infrarouge environnant.
● Pour les liquides, la mesure correspond à la température de surface et non à celle des différentes profondeurs.
● Sur du verre, l’instrument mesure normalement la surface du verre et non un objet situé derrière.
● La cible doit couvrir suffisamment le spot de mesure afin d’éviter l’influence de l’arrière-plan.

Que mesure réellement un thermomètre infrarouge ?

Un thermomètre infrarouge ne mesure pas directement la température à l’intérieur d’un objet.

Son système optique recueille le rayonnement infrarouge provenant d’une zone définie de la surface. Le détecteur transforme ensuite ce rayonnement en signal électrique, lequel est converti en valeur de température par l’électronique de l’instrument.

Pour la plupart des thermomètres infrarouges portatifs, la valeur affichée représente donc :

la température de surface de la zone observée.

Par exemple, sur une conduite d’eau chaude, l’appareil mesure la paroi extérieure du tuyau. Sur une tasse d’eau chaude, il mesure la surface du liquide. Sur un aliment, il indique la température de sa surface et non celle de son cœur.

Lorsqu’une température interne est nécessaire, il convient d’utiliser un thermocouple, une sonde à pénétration ou un autre capteur de température par contact adapté.

Quels matériaux sont particulièrement adaptés à la mesure infrarouge ?

La plupart des matériaux non métalliques présentant une émissivité relativement élevée conviennent bien à une mesure directe.

Parmi les exemples courants :

● bois et produits en bois ;
● papier, carton et matériaux d’emballage ;
● caoutchouc et produits en caoutchouc ;
● la plupart des plastiques ;
● cuir et textiles ;
● surfaces peintes ou revêtues ;
● béton, ciment et briques ;
● pierre, céramique et carrelage ;
● sols et nombreux matériaux de construction ;
● surfaces alimentaires ;
● glace et surfaces congelées.

Ces matériaux émettent généralement leur propre rayonnement infrarouge de manière suffisamment efficace pour permettre une mesure stable.

Il reste toutefois nécessaire d’adapter l’émissivité au matériau et à son état de surface.

Peut-on mesurer du métal avec un thermomètre infrarouge ?

Oui, mais les surfaces métalliques nécessitent une attention particulière.

L’émissivité d’un métal peut varier fortement selon son état de surface. Un même matériau peut présenter des caractéristiques infrarouges très différentes selon qu’il est oxydé, peint, rugueux ou poli.

En règle générale :

● les surfaces métalliques peintes sont relativement faciles à mesurer ;
● les surfaces oxydées ou rugueuses se mesurent généralement plus facilement ;
● un métal rouillé est souvent plus simple à mesurer qu’un métal fortement poli ;
● l’acier inoxydable brillant, l’aluminium et le cuivre nécessitent une attention particulière ;
● les surfaces miroir ou très polies figurent parmi les cibles les plus difficiles.

Les métaux brillants présentent souvent une faible émissivité et une forte réflectivité dans l’infrarouge.

L’instrument peut donc recevoir une part importante du rayonnement réfléchi provenant de machines, de murs, de personnes ou d’autres sources chaudes ou froides situées à proximité.

Lorsque l’émissivité est réglable, elle doit être adaptée au matériau et à l’état de surface.

Peut-on mesurer les plastiques et le caoutchouc ?

Oui. La plupart des plastiques et des caoutchoucs peuvent être mesurés efficacement avec un thermomètre infrarouge.

Cette méthode est couramment utilisée dans la transformation des plastiques, le moulage par injection et l’industrie du caoutchouc.

Exemples de cibles :

● boîtiers en plastique ;
● tuyaux en plastique ;
● pièces moulées par injection ;
● bandes transporteuses en caoutchouc ;
● rouleaux en caoutchouc ;
● surfaces de pneumatiques ;
● joints ;
● films et matériaux plastiques sur lignes de production.

Toutefois, les propriétés infrarouges peuvent varier selon le polymère, la couleur, l’épaisseur, la transparence et la finition de surface.

Les plastiques transparents ou semi-transparents nécessitent une attention supplémentaire en raison de leurs propriétés spectrales et de l’influence potentielle de l’arrière-plan.

Peut-on mesurer le bois, le papier et les textiles ?

Oui. Ces matériaux présentent généralement une émissivité élevée et sont donc particulièrement adaptés à la mesure infrarouge.

Ils peuvent notamment être mesurés dans les applications suivantes :

● planches et produits en bois ;
● papier et rouleaux de papier ;
● cartons et emballages ;
● tissus et textiles ;
● articles en cuir ;
● matériaux situés à proximité d’équipements de séchage ou de transformation.

L’humidité, un pelliculage ou un revêtement particulier peut toutefois modifier l’émissivité de surface.

Peut-on mesurer la température d’un liquide ?

Oui, mais uniquement sa température de surface.

Exemples :

● eau ;
● huile alimentaire ;
● liquide de refroidissement ;
● produits de nettoyage liquides ;
● liquides de procédé industriels ;
● certains liquides chimiques.

Le thermomètre infrarouge détecte le rayonnement de la couche supérieure du liquide. La valeur affichée ne représente donc pas nécessairement la température de l’ensemble du contenu.

En cas de stratification thermique, la température à la surface peut différer sensiblement de celle située en profondeur.

La vapeur, les brouillards ou la condensation présents sur le trajet optique peuvent également perturber la mesure.

Peut-on mesurer la température des aliments ?

Oui. Les thermomètres infrarouges sont fréquemment utilisés pour des contrôles rapides dans le stockage alimentaire, la chaîne du froid, les cuisines et les procédés de production.

Ils permettent notamment de contrôler :

● les surfaces d’aliments réfrigérés ou surgelés ;
● les surfaces de viande ;
● le pain et les produits de boulangerie ;
● les huiles alimentaires ;
● les boissons et aliments liquides ;
● les emballages alimentaires ;
● les surfaces des équipements de réfrigération ou de chauffage.

La mesure obtenue reste cependant une température de surface.

Lorsqu’une température à cœur est nécessaire pour la sécurité alimentaire ou le contrôle du procédé, une sonde à pénétration adaptée doit être utilisée.

Peut-on mesurer le verre ?

Oui, la température de surface du verre peut être mesurée.

Il convient toutefois d’éviter une confusion fréquente :

un thermomètre infrarouge portatif standard ne mesure généralement pas correctement un objet à travers du verre ordinaire.

De nombreux instruments fonctionnent dans une bande infrarouge dans laquelle le verre courant n’est pas transparent.

Lorsqu’un thermomètre est dirigé vers une vitre, il mesure donc principalement la température de la surface du verre et non celle d’un objet situé derrière.

Une ligne de visée directe et dégagée vers la cible est préférable.

Peut-on mesurer des équipements électriques ?

Oui. La mesure de température des équipements électriques constitue une application courante des thermomètres infrarouges.

Dans le respect des règles de sécurité électrique applicables, il est possible de contrôler notamment :

● composants d’armoires électriques ;
● boîtiers de disjoncteurs ;
● borniers et connexions ;
● câbles et raccords ;
● interrupteurs ;
● relais ;
● enveloppes de transformateurs ;
● alimentations ;
● points de connexion électrique.

La mesure infrarouge permet de comparer rapidement plusieurs composants et d’identifier des zones présentant une température anormalement élevée.

Les barres de cuivre nues, les bornes brillantes et les autres surfaces métalliques à faible émissivité doivent toutefois être interprétées avec prudence.

Peut-on mesurer des machines et équipements mécaniques ?

Oui. Le thermomètre infrarouge est particulièrement pratique pour les opérations de maintenance, car il permet de contrôler sans contact des surfaces chaudes, mobiles ou difficilement accessibles.

Exemples :

● carters de moteurs ;
● logements de roulements ;
● réducteurs ;
● compresseurs ;
● corps de pompes ;
● équipements hydrauliques ;
● conduites ;
● équipements de chauffage ;
● systèmes de convoyage ;
● moteurs et ensembles mécaniques.

Des relevés réguliers effectués au même emplacement permettent de suivre les tendances thermiques.

Une augmentation persistante de température au niveau d’un roulement peut par exemple signaler un problème de lubrification, une surcharge, un défaut d’alignement ou une usure mécanique.

Peut-on mesurer les installations HVAC et les surfaces de bâtiment ?

Oui. Les thermomètres infrarouges sont largement utilisés dans la maintenance HVAC, le bâtiment et la gestion des installations.

Applications courantes :

● grilles de soufflage et de reprise ;
● conduites de chauffage ;
● conduites d’eau chaude ou froide ;
● radiateurs ;
● enveloppes de chaudières ;
● surfaces d’équipements frigorifiques ;
● murs ;
● sols ;
● plafonds ;
● portes et fenêtres ;
● matériaux isolants.

La comparaison des températures de surface peut aider à identifier des déséquilibres thermiques, des défauts d’isolation ou un fonctionnement anormal.

Le thermomètre infrarouge ne mesure toutefois pas directement la température de l’air. Un capteur d’air approprié doit être utilisé à cet effet.

Quels objets sont plus difficiles à mesurer avec précision ?

Certaines surfaces exigent davantage de précautions :

● Métaux brillants : acier inoxydable poli, aluminium et cuivre présentent souvent une faible émissivité.
● Surfaces réfléchissantes : le rayonnement réfléchi peut dominer le signal mesuré.
● Matériaux transparents ou semi-transparents : la transmission du matériau et le rayonnement d’arrière-plan peuvent influencer le résultat.
● Très petites cibles : si la cible ne remplit pas le spot de mesure, l’environnement participe à la lecture.
● Cibles masquées par de la vapeur, de la fumée ou de la poussière : le rayonnement peut être atténué sur le trajet optique.
● Cibles dont la température varie rapidement : le temps de réponse de l’instrument doit être pris en compte.
● Cibles hors plage de mesure : la lecture ne peut pas être considérée comme fiable.

La facilité de mesure dépend donc du matériau, mais aussi de l’état de surface, de la taille, de la distance, de l’environnement et des caractéristiques de l’appareil.

Pourquoi les mesures d’un même objet peuvent-elles varier ?

Le résultat dépend de plusieurs facteurs en plus de la température réelle :

● réglage correct de l’émissivité ;
● surface peinte, oxydée, polie ou revêtue ;
● distance entre l’appareil et la cible ;
● taille de la cible par rapport au spot de mesure ;
● angle de visée ;
● réflexions provenant de sources chaudes ou froides environnantes ;
● poussière, huile, humidité ou condensation sur l’optique ;
● vapeur, fumée ou forte concentration de particules dans l’air ;
● respect des plages de température ambiante et de mesure de l’appareil.

Pour obtenir des mesures répétables, il est recommandé de conserver autant que possible la même position, la même distance, le même angle et le même réglage d’émissivité.

Que faut-il vérifier lors de la mesure de différents objets ?

Il faut tout d’abord s’assurer que la température de la cible se situe dans la plage de mesure de l’instrument.

Il convient ensuite de vérifier que le matériau et son état de surface correspondent au réglage d’émissivité utilisé.

Pendant la mesure :

● viser autant que possible perpendiculairement à la surface ;
● choisir la distance en fonction du rapport D:S ;
● s’assurer que la cible couvre entièrement le spot de mesure ;
● accorder une attention particulière aux réflexions sur les métaux à faible émissivité ;
● ne pas mesurer un objet à travers du verre ordinaire ;
● distinguer température de surface et température interne pour les aliments et liquides ;
● éviter une vapeur, une fumée ou une poussière excessive sur le trajet optique ;
● ne pas confondre le point laser avec la zone réelle de mesure.

Le laser sert principalement à faciliter la visée. La zone infrarouge réellement mesurée est généralement plus large et augmente avec la distance.

FAQ

Un thermomètre infrarouge peut-il mesurer tous les objets ?

La plupart des objets émettent un rayonnement infrarouge, mais toutes les surfaces ne permettent pas la même précision. Les métaux brillants, surfaces réfléchissantes et certains matériaux transparents nécessitent davantage de précautions.

Peut-on mesurer la température de l’eau ?

Oui, mais uniquement à la surface. Une sonde de contact est nécessaire pour connaître la température à différentes profondeurs.

Peut-on utiliser un thermomètre infrarouge industriel pour mesurer la température corporelle ?

Il convient d’utiliser un appareil spécifiquement conçu et validé pour cette application. Un thermomètre infrarouge industriel est principalement destiné à la mesure de surfaces.

Peut-on mesurer à travers une vitre ?

En règle générale, non. L’appareil mesure principalement la surface de la vitre.

Pourquoi les mesures sont-elles instables sur de l’acier inoxydable brillant ?

L’acier inoxydable brillant présente une faible émissivité et réfléchit fortement le rayonnement environnant. Un réglage d’émissivité inadapté ou la présence de sources chaudes ou froides à proximité peut provoquer des écarts importants.

Peut-on mesurer la température de l’air ?

Pas directement avec un thermomètre infrarouge standard. Un capteur de température de l’air doit être utilisé.

Le point laser correspond-il exactement à la zone mesurée ?

Non. Le laser sert principalement à viser. La zone de mesure réelle dépend du rapport D:S et de la distance.

Peut-on mesurer un objet en mouvement ?

Oui, à condition que la cible soit suffisamment grande et que sa vitesse soit compatible avec le temps de réponse de l’instrument.

Conclusion

Un thermomètre infrarouge peut mesurer la température de surface d’un grand nombre de matériaux et d’objets : bois, plastiques, caoutchouc, papier, textiles, matériaux de construction, métaux, liquides, aliments, équipements électriques, machines et installations HVAC.

La question essentielle n’est pas uniquement de savoir si un objet est mesurable, mais de déterminer si les caractéristiques de sa surface sont compatibles avec les conditions de mesure.

Les surfaces à forte émissivité et de taille suffisante sont généralement faciles à mesurer. Les métaux brillants, matériaux réfléchissants ou transparents et les petites cibles nécessitent une attention particulière à l’émissivité, aux réflexions, à la distance et à la taille du spot.