Introduction
Un thermomètre infrarouge détermine la température en détectant le rayonnement infrarouge émis par la surface d’un objet. Il peut donc, en principe, mesurer la température de surface d’un grand nombre de matériaux.
Cependant, obtenir une valeur affichée ne signifie pas nécessairement que cette valeur est exacte.
Les matériaux présentent des différences d’émissivité, de réflectivité, de rugosité, de finition et d’état d’oxydation. Ces caractéristiques influencent directement la mesure infrarouge. Les métaux brillants, les surfaces réfléchissantes et certains matériaux transparents demandent une attention particulière.
Pour obtenir une mesure fiable, il est donc nécessaire de tenir compte à la fois de la plage de mesure de l’instrument et des propriétés de la surface visée.
Points essentiels
● Un thermomètre infrarouge mesure principalement la température de surface, et non la température interne.
● Les plastiques, caoutchoucs, bois, papiers et surfaces peintes à forte émissivité sont généralement faciles à mesurer.
● Les métaux polis ou brillants présentent souvent une faible émissivité et réfléchissent davantage le rayonnement infrarouge environnant.
● Pour le verre, la mesure correspond généralement à la température de sa surface et non à celle d’un objet situé derrière.
● L’eau, l’huile et d’autres liquides peuvent être mesurés, mais la valeur correspond essentiellement à leur température de surface.
● Pour des matériaux présentant des émissivités très différentes, un thermomètre à émissivité réglable est préférable.
● La distance, le rapport D:S, la température ambiante et l’état de surface influencent également la précision.
Pourquoi un thermomètre infrarouge peut-il mesurer différents matériaux ?
Tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu émet un rayonnement électromagnétique, notamment dans l’infrarouge.
Le capteur infrarouge de l’appareil détecte cette énergie et la convertit en température en tenant compte des caractéristiques optiques de l’instrument et du réglage d’émissivité.
La température interne du matériau n’est donc pas directement mesurée. L’appareil analyse le rayonnement infrarouge émis par la surface.
L’efficacité avec laquelle une surface émet ce rayonnement est exprimée par son émissivité. Les surfaces à forte émissivité sont généralement plus faciles à mesurer. À faible émissivité, la part de rayonnement réfléchi provenant de l’environnement devient plus importante.
Peut-on mesurer les plastiques ?
La plupart des plastiques courants se prêtent bien à la mesure infrarouge.
● L’ABS, le PVC, le PE, le PP et le polyamide présentent souvent une émissivité relativement élevée.
● Les surfaces mates et rugueuses donnent généralement des résultats plus stables que les surfaces très brillantes.
● Les plastiques transparents, films minces et revêtements spéciaux nécessitent davantage de précautions en raison des phénomènes de transmission et de réflexion.
Les thermomètres infrarouges sont couramment utilisés dans le moulage par injection, l’extrusion, le soudage plastique et le thermoformage.
Peut-on mesurer le caoutchouc ?
Le caoutchouc est généralement bien adapté à la thermométrie infrarouge.
Le caoutchouc naturel, les élastomères synthétiques, les pneus, les bandes transporteuses et les joints possèdent généralement une émissivité relativement élevée.
En maintenance industrielle, un thermomètre infrarouge peut par exemple servir à détecter un échauffement anormal sur une courroie, un pneu ou un composant mécanique.
En présence d’huile, d’eau ou de contaminants, la température mesurée peut toutefois correspondre davantage à celle de la couche superficielle qu’au matériau lui-même.
Peut-on mesurer le bois, le papier et les textiles ?
Le bois, le papier, le carton, les tissus et de nombreux matériaux textiles présentent généralement une forte émissivité.
● Industrie du bois : contrôle après séchage, pressage ou usinage.
● Fabrication du papier et du carton : contrôle rapide en cours de production.
● Industrie textile : contrôle après chauffage ou traitement thermique.
Si la surface est humide, la température mesurée peut être davantage influencée par l’humidité de surface.
Peut-on mesurer les métaux ?
Oui, mais les métaux font partie des matériaux les plus délicats à mesurer par infrarouge.
Leur émissivité varie fortement selon l’oxydation, la rugosité, le revêtement et la finition.
● Métaux oxydés : généralement plus faciles à mesurer que les métaux polis.
● Métaux peints ou revêtus : souvent faciles à mesurer lorsque le revêtement est uniforme.
● Surfaces métalliques rugueuses : émissivité effective souvent plus élevée.
● Métaux polis : réflexion importante du rayonnement infrarouge provenant de l’environnement.
Pour l’aluminium, le cuivre ou l’acier inoxydable brillant, il est recommandé d’utiliser un thermomètre avec réglage d’émissivité. Une surface de référence à forte émissivité peut également améliorer la fiabilité lorsque les conditions de mesure le permettent.
Peut-on mesurer le verre ?
Oui, mais il faut interpréter correctement la mesure.
Un thermomètre infrarouge portatif classique mesure généralement la température de surface du verre et non celle d’un objet situé derrière la vitre.
Le verre peut être transparent dans le domaine visible tout en étant opaque ou partiellement transmissif dans la bande infrarouge utilisée par l’instrument.
Lorsqu’un thermomètre est dirigé vers une fenêtre, la valeur obtenue correspond donc généralement à la surface du verre.
Les réflexions de l’environnement peuvent également influencer le résultat.
Peut-on mesurer l’eau, l’huile et d’autres liquides ?
La plupart des liquides peuvent être mesurés, mais la valeur correspond principalement à leur température de surface.
Exemples :
● Eau dans des réservoirs ou récipients ;
● Huiles de lubrification et hydrauliques ;
● Huiles alimentaires ;
● Peintures et certains liquides de procédé ;
● Ingrédients liquides dans l’industrie agroalimentaire.
Dans un liquide immobile, la température de surface peut différer de celle du volume intérieur.
La mousse, la vapeur ou un film superficiel peuvent également perturber la mesure.
Lorsque la température interne est critique, il est préférable de compléter la mesure par un thermocouple, une sonde résistive ou un autre capteur de contact.
Peut-on mesurer les aliments ?
Les thermomètres infrarouges conviennent particulièrement aux contrôles rapides de la température de surface des aliments.
Applications courantes :
● Produits réfrigérés ;
● Produits surgelés ;
● Produits de boulangerie ;
● Surfaces de cuisson ;
● Lignes de production alimentaire.
Ils ne permettent toutefois pas de déterminer directement la température à cœur.
Lorsque la température interne est importante pour le procédé ou la sécurité alimentaire, une sonde de pénétration adaptée doit être utilisée en complément.
Peut-on mesurer la céramique, la pierre et le béton ?
La céramique, la brique, le béton et la pierre possèdent généralement une forte émissivité et sont donc relativement faciles à mesurer.
Applications typiques :
● Contrôle de la température des murs ;
● Mesure de sols ou surfaces en béton ;
● Surveillance de matériaux céramiques ou réfractaires ;
● Contrôle des échauffements autour d’équipements thermiques.
Pour visualiser la répartition thermique d’une grande surface, une caméra thermique sera généralement plus adaptée.
Peut-on mesurer les surfaces peintes ou revêtues ?
La plupart des surfaces peintes conviennent bien à la mesure infrarouge.
Une couche de peinture peut même faciliter la mesure d’un métal initialement peu émissif, car l’instrument détecte principalement le rayonnement de la couche de surface.
La valeur obtenue correspond toutefois à la température de surface du revêtement. En présence d’un revêtement épais ou d’un gradient thermique important, cette température peut différer de celle du substrat.
Quels matériaux nécessitent une attention particulière ?
La question n’est pas seulement de savoir si un matériau est mesurable, mais dans quelles conditions il l’est.
● Métaux à effet miroir : forte réflexion du rayonnement ambiant.
● Aluminium, cuivre et inox polis : faible émissivité fréquente.
● Matériaux transparents : la transparence visible ne préjuge pas de la transmission infrarouge.
● Films très minces : influence possible de la transmission, de la réflexion et de l’arrière-plan.
● Surfaces humides, grasses ou poussiéreuses : mesure possible de la couche superficielle plutôt que du substrat.
● Matériaux en mouvement rapide : importance du temps de réponse, de la taille de cible et de la distance.
● Surfaces à température non uniforme : le résultat correspond à l’énergie reçue sur l’ensemble de la zone mesurée.
Le matériau, son état de surface et l’environnement doivent donc être évalués conjointement.
Pourquoi l’émissivité est-elle importante ?
L’émissivité constitue l’un des paramètres fondamentaux de la thermométrie infrarouge.
Un corps noir idéal possède une émissivité de 1,00. Les matériaux réels présentent des valeurs inférieures.
De nombreux matériaux non métalliques possèdent une émissivité relativement élevée et sont donc faciles à mesurer.
À l’inverse, une mauvaise valeur d’émissivité sur un métal brillant peut entraîner une erreur importante.
Pour mesurer différents matériaux ou différentes finitions, un thermomètre infrarouge à émissivité réglable est recommandé.
Quels autres facteurs influencent la mesure ?
La nature du matériau n’est qu’un des éléments à considérer.
● Distance de mesure : plus la distance augmente, plus la zone mesurée s’agrandit.
● Rapport D:S : la cible doit être plus grande que le spot de mesure.
● Angle de mesure : viser autant que possible perpendiculairement à la surface.
● Température ambiante : laisser l’appareil se stabiliser après un changement important d’environnement.
● Vapeur, fumée et poussière : peuvent absorber ou perturber le rayonnement infrarouge.
● État de surface : oxydation, peinture, huile et humidité modifient le comportement infrarouge.
● Optique : une lentille contaminée peut dégrader la qualité de mesure.
Même pour un matériau identique, des conditions de surface ou d’environnement différentes peuvent donc produire des résultats différents.
FAQ
Peut-on mesurer tous les matériaux avec un thermomètre infrarouge ?
La température de surface de la plupart des matériaux peut être mesurée, mais la précision dépend fortement de l’émissivité et de l’état de surface.
La mesure des métaux est-elle fiable ?
Oui, si l’émissivité et la finition sont correctement prises en compte. Les métaux oxydés, rugueux ou peints sont généralement plus faciles à mesurer que les métaux polis.
Peut-on mesurer à travers une vitre ?
En règle générale, non avec un thermomètre infrarouge portatif standard. L’appareil mesure principalement la surface du verre.
Peut-on mesurer la température de l’eau ?
Oui, mais uniquement sa température de surface, qui peut différer de la température interne.
La couleur influence-t-elle la mesure ?
La couleur visible n’est pas le facteur principal. La matière, la finition, l’oxydation et le revêtement ont généralement une influence plus importante.
Pourquoi un même métal peut-il donner des valeurs différentes ?
Le polissage, l’oxydation, la rugosité, la peinture ou les contaminants modifient l’émissivité de la surface.
Conclusion
Un thermomètre infrarouge peut mesurer la température de surface des plastiques, caoutchoucs, bois, papiers, textiles, métaux, verres, liquides, aliments, céramiques, pierres, bétons et nombreuses surfaces revêtues.
Le facteur déterminant n’est pas uniquement la nature du matériau, mais surtout son émissivité et son état de surface.
Les matériaux non métalliques à forte émissivité sont généralement faciles à mesurer. Les métaux brillants, surfaces réfléchissantes, matériaux transparents et films minces nécessitent davantage de précautions.
Un réglage correct de l’émissivité, une distance adaptée, une cible suffisamment grande et la compréhension du fait que la thermométrie infrarouge mesure la surface sont essentiels pour obtenir des résultats fiables.
