Introduction
La précision est l'une des caractéristiques les plus importantes lors du choix d'un thermomètre infrarouge. Selon les modèles, elle peut être annoncée à ±1 °C, ±1,5 °C, ±2 °C ou encore ±1 % de la valeur mesurée. Mais que signifient réellement ces chiffres ? Une précision de ±2 °C signifie-t-elle que chaque mesure comporte une erreur de 2 °C ? Comment interpréter une tolérance exprimée en pourcentage ?
La précision d'un thermomètre infrarouge décrit essentiellement l'écart admissible entre la température affichée et une température de référence. Toutefois, comme la mesure est réalisée à distance à partir du rayonnement infrarouge émis par la surface, le résultat dépend également de l'émissivité de la cible, de la distance de mesure, des conditions ambiantes et de la taille de la zone observée.
Il est donc essentiel de ne pas considérer la précision comme un simple chiffre isolé. Les conditions dans lesquelles elle a été spécifiée sont tout aussi importantes.
Points essentiels
● La précision indique l'écart admissible entre la température mesurée et une température de référence.
● Les spécifications les plus courantes sont ±°C, ±% de la valeur mesurée ou « ±% de la valeur mesurée ou ±°C, selon la valeur la plus élevée ».
● La précision n'est pas la résolution. Un affichage au 0,1 °C ne signifie pas que l'appareil est précis à ±0,1 °C.
● La précision nominale est généralement définie dans des conditions précises de température ambiante, de température cible et de test.
● L'émissivité, le rapport D:S, la taille de la cible, la température ambiante et les conditions optiques influencent le résultat réel.
● Pour évaluer un thermomètre infrarouge, il faut considérer la précision avec la répétabilité, la résolution, la plage de mesure et les conditions d'utilisation.
Qu'est-ce que la précision d'un thermomètre infrarouge ?
La précision peut être définie comme l'écart maximal admissible entre la température affichée et une température de référence dans des conditions de test spécifiées.
Par exemple, si un thermomètre infrarouge mesure une source corps noir étalonnée à 100 °C et affiche 101 °C, l'erreur d'indication est :
101 °C − 100 °C = +1 °C
Si l'appareil est spécifié avec une précision de ±2 °C dans cette plage de température, la valeur de 101 °C reste conforme à la tolérance annoncée.
Il faut souligner que ±2 °C ne signifie pas que chaque mesure présentera systématiquement une erreur de 2 °C. Cette valeur définit l'écart maximal admissible dans les conditions précisées par le fabricant.
Pour une température réelle de 100 °C :
● Avec une précision de ±2 °C, la plage admissible est généralement de 98 °C à 102 °C.
● L'appareil peut afficher 99,5 °C, 100,3 °C ou 101 °C.
● Toute valeur située dans la tolérance spécifiée est conforme à la précision annoncée.
Comment la précision est-elle généralement exprimée ?
La précision d'un thermomètre infrarouge peut être exprimée sous forme d'une erreur fixe en degrés, d'un pourcentage de la valeur mesurée ou d'une combinaison des deux.
● ±2 °C : tolérance fixe de ±2 °C.
● ±1 % de la valeur mesurée : la tolérance dépend de la température affichée.
● ±1 % de la valeur mesurée ou ±1 °C, selon la valeur la plus élevée : les deux valeurs sont calculées et la plus élevée est retenue.
Exemple :
±1 % de la valeur mesurée ou ±1 °C, selon la valeur la plus élevée
À 50 °C :
1 % × 50 °C = 0,5 °C
Comme 0,5 °C est inférieur à 1 °C, la tolérance applicable est ±1 °C.
À 300 °C :
1 % × 300 °C = 3 °C
Comme 3 °C est supérieur à 1 °C, la tolérance applicable est ±3 °C.
Ce type de spécification est fréquent, car les thermomètres infrarouges peuvent couvrir des plages allant de basses températures à plusieurs centaines de degrés Celsius, voire davantage. Une seule tolérance fixe ne permet pas toujours de décrire correctement leurs performances sur toute la plage.
Pourquoi la précision peut-elle varier selon la plage de température ?
Un thermomètre infrarouge ne présente pas nécessairement la même précision sur toute sa plage de mesure.
Une fiche technique peut, par exemple, distinguer :
● Basses températures : ±2 °C
● Plage d'utilisation courante : ±1,5 °C ou ±1,5 % de la valeur mesurée
● Hautes températures : ±2 % de la valeur mesurée
Cette variation s'explique par le comportement du détecteur infrarouge, du système optique, de l'électronique de traitement et des algorithmes de compensation lorsque le niveau de rayonnement change.
À température élevée, le rayonnement infrarouge émis par la cible est généralement plus intense. À basse température, la différence entre le rayonnement de la cible et celui de l'environnement peut être plus faible, ce qui impose davantage de contraintes en matière de sensibilité, de compensation et de traitement du signal.
Il est donc préférable de comparer les performances dans la plage de température réellement utilisée plutôt que de se limiter à la meilleure valeur annoncée dans la fiche technique.
Quelle est la différence entre précision et résolution ?
La précision et la résolution sont souvent confondues.
La résolution indique le plus petit incrément de température que l'appareil peut afficher. Une résolution de 0,1 °C permet, par exemple, d'afficher :
25,1 °C
25,2 °C
25,3 °C
Cela ne signifie pas que la précision est de ±0,1 °C.
Un thermomètre peut par exemple présenter :
● Résolution d'affichage : 0,1 °C
● Précision de mesure : ±1,5 °C
Même si l'écran affiche 25,3 °C, la précision réelle doit toujours être interprétée selon la spécification de ±1,5 °C.
En résumé :
La résolution indique la finesse d'affichage ; la précision indique la proximité entre la valeur mesurée et la valeur de référence.
Une résolution plus fine ne garantit donc pas automatiquement une meilleure précision.
Quelle est la différence entre précision et répétabilité ?
La répétabilité indique la capacité d'un appareil à fournir des résultats très proches lorsqu'une même cible est mesurée plusieurs fois dans les mêmes conditions.
Par exemple, cinq mesures successives d'une source corps noir stable peuvent donner :
100,1 °C
100,2 °C
100,1 °C
100,2 °C
100,1 °C
Ces résultats montrent une bonne répétabilité.
Mais si la température de référence réelle est de 102 °C, les mesures restent décalées d'environ 2 °C malgré leur excellente cohérence entre elles.
Ainsi :
● La précision indique la proximité de la mesure par rapport à la valeur de référence.
● La répétabilité indique la cohérence entre plusieurs mesures successives.
Un bon thermomètre infrarouge doit combiner une précision adaptée et une répétabilité satisfaisante.
Pourquoi la précision doit-elle être définie dans des conditions de test précises ?
La précision d'un thermomètre infrarouge ne peut pas être garantie de manière absolue dans toutes les conditions d'utilisation.
Les fabricants définissent généralement leurs performances dans des conditions contrôlées, par exemple :
● Température ambiante dans une plage spécifiée
● Appareil thermiquement stabilisé
● Source corps noir stable comme référence
● Cible remplissant complètement le champ de mesure
● Émissivité correctement réglée
● Distance compatible avec les caractéristiques optiques
● Lentille propre
● Absence de fortes variations de température ou de rayonnement thermique externe
La précision annoncée dans la documentation correspond donc à la performance de l'instrument dans des conditions de test définies.
Si les conditions réelles s'en écartent fortement, l'erreur de mesure peut augmenter, même si l'appareil fonctionne correctement.
Pourquoi l'émissivité influence-t-elle la précision réelle ?
Un thermomètre infrarouge détermine la température à partir du rayonnement infrarouge émis par la surface de la cible.
La capacité d'un matériau à émettre ce rayonnement est décrite par son émissivité (ε).
De nombreux matériaux non métalliques, surfaces revêtues, caoutchoucs et plastiques présentent une émissivité relativement élevée. Les métaux polis ont généralement une émissivité plus faible et réfléchissent davantage le rayonnement thermique de l'environnement.
Si la valeur d'émissivité réglée sur l'appareil diffère fortement de celle de la surface mesurée, la température calculée peut s'écarter sensiblement de la température réelle.
Ainsi, même si le thermomètre présente une précision instrumentale de ±1,5 °C, un mauvais réglage de l'émissivité peut générer une erreur supplémentaire de plusieurs degrés.
C'est pourquoi la précision intrinsèque de l'appareil et la précision réelle obtenue sur le terrain ne sont pas nécessairement identiques.
Quel est le lien entre le rapport D:S et la précision ?
Le rapport D:S, Distance-to-Spot Ratio, indique la relation entre la distance de mesure et le diamètre du spot mesuré.
Avec un rapport D:S de 12:1, on peut approximativement considérer que :
● À 120 mm de distance, le diamètre du spot est d'environ 10 mm.
● À 600 mm, le diamètre du spot est d'environ 50 mm.
● Plus la distance augmente, plus la zone réellement mesurée s'agrandit.
Si la cible est plus petite que le spot, l'appareil capte également le rayonnement des surfaces situées autour de la cible. La température affichée correspond alors à l'influence combinée de plusieurs zones.
Une distance inadaptée ne modifie pas la précision nominale indiquée dans la fiche technique, mais elle peut augmenter fortement l'erreur réelle de mesure.
La cible doit donc couvrir entièrement le champ de mesure. Le simple fait que le point laser soit placé sur la cible ne garantit pas que le spot infrarouge soit correctement couvert.
Pourquoi la température ambiante influence-t-elle la mesure ?
Le détecteur infrarouge, l'électronique et le système optique sont sensibles à la température ambiante. Les thermomètres infrarouges intègrent donc généralement une compensation thermique.
Lorsqu'un appareil passe rapidement d'un environnement froid à un environnement chaud, ou inversement, sa température interne nécessite un certain temps pour se stabiliser. Des dérives temporaires peuvent apparaître avant cet équilibre.
Exemples courants :
● Utiliser immédiatement l'appareil après l'avoir ramené de l'extérieur en hiver
● Mesurer juste après avoir laissé l'appareil dans un véhicule très chaud
● Effectuer des mesures à proximité immédiate d'un four, d'un chauffage ou d'une forte source de rayonnement thermique
Pour obtenir une meilleure précision, il est recommandé de laisser l'appareil s'acclimater à son environnement avant la mesure.
Le point laser représente-t-il la zone réellement mesurée ?
Généralement, non.
Sur la plupart des thermomètres infrarouges portatifs, le laser sert avant tout d'aide à la visée.
La surface réellement mesurée dépend du système optique et du rapport D:S.
Ainsi :
● Le point laser peut être très petit.
● Le spot infrarouge réel est généralement plus grand.
● Le diamètre du spot augmente avec la distance.
Lors de la mesure de petits composants, tuyaux, bornes électriques ou pièces mécaniques, se fier uniquement au laser peut donc conduire à inclure involontairement des zones environnantes.
Comment interpréter correctement une précision de « ±1,5 °C » ?
Supposons qu'un thermomètre indique :
Précision : ±1,5 °C
Cela signifie que, dans la plage de température indiquée et dans les conditions de test définies par le fabricant, l'écart entre la mesure affichée et la température de référence doit rester dans la tolérance de ±1,5 °C.
Cela ne signifie pas que :
● Chaque mesure comporte exactement 1,5 °C d'erreur.
● Toute la plage de mesure possède nécessairement une précision de ±1,5 °C.
● Toutes les surfaces peuvent être mesurées sur site avec une erreur maximale de ±1,5 °C.
● Un mauvais réglage d'émissivité n'a aucune influence.
● La distance et la taille de la cible sont sans importance.
Il faut donc toujours examiner la spécification complète et les conditions réelles d'utilisation.
Comment comparer la précision lors du choix d'un thermomètre infrarouge ?
Lors de la comparaison de plusieurs modèles, il est recommandé d'examiner :
● La précision dans la plage réellement utilisée : la plage correspondant à l'application est plus importante que la meilleure valeur de la fiche technique.
● La méthode de spécification : ±°C, pourcentage de la valeur mesurée ou combinaison des deux.
● Le rapport D:S : particulièrement important pour les petites cibles et les mesures à distance.
● Le réglage de l'émissivité : utile pour différents types de matériaux.
● La répétabilité : importante pour le suivi de tendances et les contrôles répétitifs.
● Les conditions d'utilisation : elles doivent rester dans les limites spécifiées par le fabricant.
● L'étalonnage et la vérification : dans les applications industrielles, de laboratoire ou de contrôle qualité, une source de référence adaptée peut être utilisée pour vérifier régulièrement les performances.
Une valeur de précision plus faible est généralement préférable, mais la comparaison n'est pertinente que si les plages de température, les conditions de test et la méthode de spécification sont comparables.
FAQ
Que signifie une précision de ±2 °C ?
Dans la plage et les conditions spécifiées, l'affichage peut s'écarter d'environ ±2 °C par rapport à la référence. Cela ne signifie pas que chaque mesure présente systématiquement une erreur de 2 °C.
Une résolution de 0,1 °C signifie-t-elle une précision de 0,1 °C ?
Non. Le 0,1 °C correspond généralement à la résolution d'affichage. La précision réelle doit être consultée séparément dans les spécifications.
Qu'est-ce qui est plus précis : ±1 % ou ±1 °C ?
Cela dépend de la température. À 50 °C, 1 % représente 0,5 °C. À 500 °C, 1 % représente 5 °C.
Pourquoi l'erreur réelle peut-elle dépasser la précision nominale ?
Les causes fréquentes sont un mauvais réglage de l'émissivité, une cible trop petite, une distance excessive, des variations de température ambiante, une optique sale, une surface réfléchissante ou un rayonnement thermique externe.
L'étalonnage peut-il améliorer la précision ?
L'étalonnage permet de comparer l'appareil à une référence traçable et de déterminer l'erreur d'indication. Si le thermomètre permet un réglage ou une correction, les résultats peuvent servir à compenser l'écart. Pour un appareil portable standard, l'étalonnage permet également de vérifier qu'il reste conforme à ses spécifications.
Un thermomètre infrarouge peut-il être aussi précis qu'un thermomètre de contact ?
Les deux technologies reposent sur des principes de mesure différents. Un thermomètre infrarouge permet une mesure rapide et sans contact, notamment sur des cibles mobiles ou très chaudes, mais il est davantage influencé par l'émissivité, les conditions optiques et l'environnement.
Conclusion
La précision d'un thermomètre infrarouge correspond à l'écart admissible entre la température affichée et une température de référence dans des conditions définies. Elle est généralement exprimée en ±°C, en ±% de la valeur mesurée ou par une combinaison des deux.
Il convient de distinguer clairement précision, résolution et répétabilité. Un affichage avec davantage de décimales ne signifie pas nécessairement que la mesure est plus précise, et une bonne répétabilité n'indique pas automatiquement que la valeur mesurée est proche de la température réelle.
La mesure infrarouge étant fondée sur le rayonnement thermique, l'émissivité, le rapport D:S, la taille de la cible, la température ambiante, l'angle de mesure et le rayonnement thermique externe peuvent tous influencer le résultat final.
Le choix d'un thermomètre infrarouge ne doit donc pas reposer uniquement sur une valeur de précision. La plage de température, le matériau, la taille de la cible, la distance de mesure et les conditions environnementales doivent être évalués ensemble.
