Introduction
Les thermomètres infrarouges sont particulièrement adaptés au contrôle de température des bandes transporteuses, courroies, rouleaux, tambours et autres pièces mécaniques en mouvement, car ils permettent d’effectuer la mesure sans contact direct.
Dans la pratique, la température affichée peut toutefois augmenter et diminuer en permanence, même lorsque le thermomètre reste immobile. L’écart peut parfois atteindre plusieurs degrés Celsius.
Ce comportement n’indique pas nécessairement un manque de précision de l’instrument. Un thermomètre infrarouge mesure le rayonnement infrarouge reçu depuis une zone donnée à un instant précis. Lorsque la cible se déplace, la zone observée, sa température réelle, son émissivité et son état de surface peuvent changer continuellement.
Points essentiels
● Une bande ou un rouleau en mouvement présente rarement une température parfaitement uniforme. Une certaine variation de l’affichage est donc normale.
● Les différences de couleur, d’usure, d’huile, de poussière, de raccord ou de finition de surface peuvent modifier l’émissivité.
● Si le spot de mesure inclut le bord de la cible ou des objets environnants, la température affichée peut fluctuer davantage.
● Plus la vitesse de déplacement est élevée et plus les différences entre les zones de surface sont importantes, plus la valeur instantanée peut varier.
● Un angle, une distance et une zone de mesure constants améliorent la répétabilité.
● Pour la surveillance d’un équipement, l’évolution de la température dans des conditions comparables est généralement plus significative qu’une valeur instantanée isolée.
Pourquoi la température fluctue-t-elle sur une bande ou un rouleau en mouvement ?
Un thermomètre infrarouge ne mesure pas la température moyenne de l’ensemble d’une bande ou d’un rouleau. Il détecte le rayonnement infrarouge provenant d’une zone déterminée dans son champ de vision.
Avec une cible fixe et homogène, la mesure reste généralement stable lorsque les conditions ne changent pas.
Sur une cible en mouvement ou en rotation, différentes zones de surface passent en permanence dans le spot de mesure.
Si ces zones présentent des températures réelles ou des propriétés radiatives différentes, la valeur affichée varie en conséquence.
Une bande transporteuse peut par exemple présenter des différences locales dues au frottement, à l’épaisseur, aux raccords, aux salissures ou à un échauffement non uniforme. Un rouleau peut également présenter des écarts locaux liés aux roulements, au frottement, à sa construction ou au refroidissement.
Une température de surface non uniforme est une cause fréquente
Les pièces mécaniques en mouvement sont rarement parfaitement isothermes.
● Certaines zones de la bande peuvent subir davantage de frottement.
● Les zones en contact avec un rouleau peuvent être plus chaudes que les autres.
● Les roulements ou les arbres peuvent créer des zones localement plus chaudes.
● Un flux d’air de refroidissement peut abaisser la température de certaines parties.
● Le produit transporté peut chauffer ou refroidir la bande de manière non uniforme.
Lorsque ces zones passent successivement dans le spot de mesure, le thermomètre affiche des températures différentes.
Si cette variation est périodique, par exemple avec un pic à chaque rotation du rouleau, elle peut indiquer une différence de température locale répétitive.
Les variations d’émissivité peuvent également modifier la mesure
Un thermomètre infrarouge estime la température de surface à partir du rayonnement infrarouge émis par la cible. Or, différentes surfaces peuvent présenter différentes valeurs d’émissivité.
Une bande ou un rouleau peut présenter :
● Des zones neuves et usées ;
● Des surfaces lisses et rugueuses ;
● Des traces d’huile ou de lubrifiant ;
● De la poussière ou d’autres dépôts ;
● Des variations de couleur ;
● Des zones métalliques apparentes ;
● Une peinture ou un revêtement endommagé.
Même si toutes ces zones sont réellement à la même température, des différences d’émissivité peuvent entraîner des valeurs affichées différentes.
Ce phénomène est particulièrement important sur les rouleaux métalliques brillants. Leur faible émissivité les rend plus sensibles au rayonnement infrarouge réfléchi par l’environnement.
Les raccords et marquages de bande peuvent provoquer des variations périodiques
Une bande transporteuse industrielle n’est pas toujours totalement homogène. Elle peut comporter des raccords, des jonctions, des réparations, des marquages ou des variations de couleur.
Chaque fois qu’une de ces zones traverse le spot de mesure, la température affichée peut changer.
Par exemple, si la majorité de la bande est en caoutchouc noir alors que la jonction utilise un matériau différent, la valeur peut rester relativement stable pendant la majeure partie du cycle puis varier lorsque la jonction passe devant le thermomètre.
Lorsque le phénomène se répète à chaque cycle de la bande, il convient de vérifier s’il correspond à une jonction, une réparation ou une autre zone identifiable.
Un spot de mesure trop grand peut accentuer les fluctuations
Les thermomètres infrarouges possèdent un rapport distance/spot, généralement exprimé sous la forme D:S.
Lorsque la distance de mesure augmente, la surface depuis laquelle l’instrument reçoit le rayonnement infrarouge devient plus grande.
Si le spot n’est pas entièrement contenu dans la bande ou le rouleau et inclut également :
● Le bâti de la machine ;
● Une paroi en arrière-plan ;
● Le bord du rouleau ;
● Des composants mécaniques voisins ;
● Des zones situées à côté de la bande ;
le résultat peut combiner le rayonnement de plusieurs surfaces ayant des températures différentes.
Pour obtenir une mesure fiable, la cible doit être nettement plus grande que le spot de mesure.
La vitesse de déplacement influence-t-elle la mesure infrarouge ?
La vitesse de déplacement ne rend généralement pas la mesure infrarouge impossible, car celle-ci est réalisée sans contact et de nombreux thermomètres possèdent un temps de réponse rapide.
Cependant, la vitesse détermine la rapidité avec laquelle différentes zones de surface traversent le champ de vision.
Si une bande se déplace rapidement et présente des différences importantes de température ou d’émissivité, le détecteur reçoit successivement des niveaux de rayonnement différents, ce qui entraîne des changements rapides de l’affichage.
Pour les applications dynamiques, il convient donc de prendre en compte le temps de réponse de l’instrument en plus de sa précision.
La variation de l’angle de mesure peut également affecter la stabilité
Lors d’un contrôle manuel, de légers mouvements de la main peuvent modifier simultanément la position et l’angle de mesure.
À un angle fortement oblique, la zone de surface réellement mesurée devient plus grande et le risque d’inclure des éléments environnants augmente.
Sur un rouleau métallique brillant, une variation d’angle peut également modifier la quantité de rayonnement infrarouge réfléchi vers le détecteur.
Pour comparer des mesures dans le temps, il est donc recommandé de maintenir autant que possible la même position, la même distance et le même angle.
Les objets chauds environnants peuvent perturber la mesure d’un rouleau métallique
Une surface métallique brillante à faible émissivité peut réfléchir une part importante du rayonnement infrarouge environnant.
Les sources possibles comprennent :
● Des équipements de chauffage ;
● Des conduites chaudes ;
● Des fours ;
● Des produits ou matériaux de procédé à haute température ;
● Des personnes ou d’autres objets présentant une température très différente.
Lorsque le rouleau tourne, l’orientation des zones réfléchissantes change et le rayonnement renvoyé vers le thermomètre peut varier.
La fluctuation observée peut donc provenir en partie du rayonnement réfléchi et non d’une véritable variation de température du rouleau.
Comment améliorer la stabilité de la mesure ?
Plusieurs mesures permettent d’améliorer la répétabilité.
● Conserver la même position de mesure. Éviter de déplacer continuellement le thermomètre.
● Respecter une distance adaptée. Utiliser le rapport D:S pour maintenir le spot nettement plus petit que la cible.
● Éviter les bords. Mesurer de préférence au centre de la bande ou du rouleau.
● Éviter les raccords visibles. Pour suivre la température générale, choisir une zone de surface aussi homogène que possible.
● Conserver le même angle. Mesurer aussi près que possible de la perpendiculaire à la surface.
● Régler correctement l’émissivité. Si l’appareil permet un réglage, utiliser une valeur adaptée au matériau et à l’état de surface.
● Tenir compte des réflexions sur les métaux. Vérifier la présence d’objets chauds à proximité.
● Observer la température sur une période. Considérer les valeurs minimale, maximale et typique plutôt qu’un seul relevé instantané.
Faut-il privilégier la température instantanée ou son évolution ?
Pour la maintenance industrielle, la tendance de température est souvent plus utile qu’une seule valeur instantanée.
Si un rouleau fonctionne habituellement entre 42 et 45 °C avec de petites fluctuations, celles-ci peuvent simplement correspondre à des variations normales de surface.
En revanche, si ce même rouleau fonctionnait auparavant entre 42 et 45 °C et atteint progressivement 55 à 60 °C dans des conditions similaires, une inspection complémentaire est recommandée.
Cette évolution peut notamment être liée à la lubrification d’un roulement, à une augmentation du frottement, à une charge excessive ou à un autre changement mécanique.
Les mesures comparatives doivent donc être réalisées autant que possible au même emplacement et dans des conditions de fonctionnement similaires.
Une mesure instable signifie-t-elle que le thermomètre infrarouge est défectueux ?
Pas nécessairement.
Il est possible de vérifier l’instrument en mesurant une cible immobile, homogène et dont la température est relativement stable.
Si la valeur reste stable sur cette cible mais fluctue uniquement sur la bande ou le rouleau en mouvement, la cause est probablement liée au procédé ou aux conditions de mesure.
Si la mesure fluctue fortement même sur une cible stable, vérifier :
● La présence de poussière, d’huile, d’humidité ou de condensation sur l’optique ;
● L’état de la pile ou de la batterie ;
● Le réglage de l’émissivité ;
● La plage de température ambiante autorisée pour l’instrument ;
● Un éventuel dommage dû à une chute, un choc ou une contrainte mécanique.
FAQ
Un thermomètre infrarouge peut-il mesurer une bande transporteuse à grande vitesse ?
Oui. La mesure infrarouge sans contact convient aux cibles en mouvement. Le temps de réponse, la distance de mesure et la taille du spot doivent toutefois être adaptés à l’application.
Pourquoi un pic de température apparaît-il à chaque rotation d’un rouleau ?
Une zone localement plus chaude peut être présente sur le rouleau. Il peut également s’agir d’une différence d’émissivité, de contamination ou de réflexion sur une partie précise de la surface.
Quelle température faut-il enregistrer lorsque l’affichage varie en permanence ?
Cela dépend de l’objectif du contrôle. Pour la surveillance d’un équipement, il est souvent préférable d’enregistrer la plage de fonctionnement, une valeur représentative ou la température maximale.
Se rapprocher de la cible rend-il toujours la mesure plus stable ?
Pas systématiquement. Une distance plus courte réduit toutefois généralement la taille du spot et limite le risque d’inclure des éléments d’arrière-plan.
Pourquoi une bande en caoutchouc noir est-elle généralement plus facile à mesurer qu’un rouleau métallique brillant ?
Le caoutchouc et de nombreux matériaux non métalliques présentent généralement une émissivité élevée et relativement stable. Les métaux brillants ont souvent une émissivité plus faible et réfléchissent davantage le rayonnement thermique environnant.
Peut-on utiliser un thermomètre infrarouge pour détecter la surchauffe d’un roulement de rouleau ?
Oui, notamment pour un contrôle rapide et un suivi des tendances. Pour un diagnostic approfondi, la mesure infrarouge peut être associée à une mesure de contact, à une analyse vibratoire ou à d’autres techniques de maintenance conditionnelle.
Conclusion
Une température qui fluctue lors de la mesure d’une bande ou d’un rouleau en mouvement ne signifie généralement pas que le thermomètre infrarouge est défectueux.
Les différences réelles de température de surface, les variations d’émissivité, les raccords, la contamination, l’usure, un spot trop grand, une variation de l’angle de mesure et le rayonnement réfléchi peuvent tous influencer l’affichage.
Pour obtenir des résultats reproductibles, il convient de maintenir une distance, un angle et une position de mesure constants et de s’assurer que le spot reste entièrement situé sur la cible. Pour la maintenance et la surveillance d’état, la plage de température et son évolution à long terme sont généralement plus utiles qu’une valeur instantanée parfaitement stable.
