Introduction

Lors de l’utilisation d’un thermomètre infrarouge, une question revient fréquemment : est-il possible de mesurer la température d’un objet situé derrière une fenêtre, un hublot d’inspection ou une protection transparente ? Puisque l’objet reste parfaitement visible à l’œil nu, il peut sembler logique de penser que le thermomètre infrarouge peut lui aussi « voir à travers » le verre.

Cependant, le fait que la lumière visible traverse une vitre ne signifie pas que les longueurs d’onde infrarouges utilisées pour mesurer la température puissent également la traverser.

Avec la plupart des thermomètres infrarouges portatifs courants, une mesure effectuée à travers une vitre ordinaire correspond principalement à la température de surface du verre et non à la température réelle de l’objet situé derrière.

Points essentiels

● Le verre ordinaire est transparent à la lumière visible, mais généralement opaque aux longueurs d’onde infrarouges utilisées par de nombreux thermomètres infrarouges portatifs.
● Lors d’une mesure à travers une vitre classique, la température affichée est généralement plus proche de la température de surface du verre.
● Le verre absorbe une grande partie du rayonnement infrarouge provenant de l’objet situé derrière, tout en émettant son propre rayonnement et en réfléchissant une partie du rayonnement thermique ambiant.
● Le fait de voir un objet à travers une vitre ne signifie pas que sa température puisse être mesurée à travers cette vitre.
● La possibilité de mesurer à travers un matériau dépend à la fois de la plage de réponse spectrale de l’instrument et de la transmission infrarouge du matériau dans cette plage.
● Pour obtenir une mesure précise de l’objet situé derrière une vitre, il est préférable d’éviter toute vitre ordinaire entre l’instrument et la cible.

Pourquoi l’œil humain voit-il à travers le verre alors qu’un thermomètre infrarouge ne le peut généralement pas ?

La raison principale réside dans les différentes longueurs d’onde détectées.

L’œil humain est principalement sensible à la lumière visible, approximativement entre 0,4 et 0,7 μm. Le verre ordinaire présente une transmission élevée dans cette plage, ce qui permet de voir facilement les objets placés derrière.

Un thermomètre infrarouge ne détermine pas la température à partir de la lumière visible. Il détecte le rayonnement thermique infrarouge émis par la surface de la cible. De nombreux thermomètres infrarouges portatifs travaillent dans l’infrarouge à grande longueur d’onde, généralement autour de 8 à 14 μm.

À ces longueurs d’onde, le verre ordinaire présente une très faible transmission. Le rayonnement infrarouge émis par l’objet situé derrière la vitre ne peut donc généralement pas atteindre directement le détecteur.

Un objet peut ainsi être parfaitement visible tout en restant impossible à mesurer correctement par infrarouge à travers le verre.

Que détecte réellement le thermomètre infrarouge lorsqu’il est dirigé vers une vitre ?

Lorsqu’un thermomètre infrarouge est pointé vers du verre, son détecteur peut recevoir plusieurs composantes du rayonnement thermique.

● Le rayonnement infrarouge émis par le verre lui-même ;
● Le rayonnement thermique provenant de personnes, de murs, de machines ou d’autres éléments environnants et réfléchi par la surface du verre ;
● Une très faible quantité de rayonnement pouvant traverser le verre à certaines longueurs d’onde.

Avec un thermomètre infrarouge portatif classique, la quantité de rayonnement provenant directement de l’objet situé derrière une vitre ordinaire est généralement très faible.

La température calculée représente donc principalement les caractéristiques radiatives et la température de surface du verre, et non la température réelle de l’objet situé derrière.

Pourquoi la température affichée semble-t-elle parfois suivre celle de l’objet derrière la vitre ?

Dans certaines situations, la valeur affichée change lorsqu’un objet particulièrement chaud ou froid est placé derrière la vitre. Cela ne signifie pas nécessairement que le thermomètre mesure réellement à travers le verre.

Par exemple, un objet chaud situé près d’une vitre pendant un certain temps peut chauffer celle-ci par rayonnement thermique, convection ou transfert de chaleur.

Le thermomètre indiquera alors une température plus élevée parce que la vitre elle-même s’est réchauffée. La mesure peut donner l’impression de correspondre à l’objet chaud situé derrière, alors que l’appareil mesure toujours principalement le verre.

Le même phénomène peut se produire avec un objet froid ou de l’air froid qui refroidit la surface de la vitre.

Une variation de la température affichée ne prouve donc pas que le rayonnement infrarouge de l’objet a traversé le verre.

Comment l’émissivité et la réflexion du verre influencent-elles la mesure ?

Un thermomètre infrarouge ne mesure pas directement la température. Il mesure d’abord le rayonnement infrarouge reçu, puis calcule une température en tenant notamment compte de l’émissivité.

Le verre possède sa propre émissivité infrarouge et peut également réfléchir une partie du rayonnement thermique ambiant.

Lorsque la surface du verre est lisse, des sources telles que des équipements chauds, des appareils de chauffage, des surfaces exposées au soleil ou des personnes peuvent produire un rayonnement qui se réfléchit sur la vitre et atteint le détecteur.

Lors d’une mesure de la surface du verre, il convient donc de vérifier :

● Que le réglage de l’émissivité est adapté ;
● Que les réflexions sur la surface ne sont pas excessives ;
● Qu’aucune source thermique particulièrement chaude ou froide ne se trouve à proximité ;
● Que l’angle de mesure ne favorise pas les réflexions ;
● Que la totalité du spot de mesure reste comprise dans la zone de verre visée.

Aucun thermomètre infrarouge ne peut-il mesurer à travers du verre ?

Il serait inexact d’affirmer qu’aucun appareil infrarouge ne peut mesurer à travers aucun type de verre ou de matériau transparent.

La transmission du rayonnement infrarouge dépend principalement de deux éléments : la plage spectrale de fonctionnement du thermomètre et la transmission du matériau de la fenêtre dans cette plage de longueurs d’onde.

Différents types de verre, le quartz, le saphir et divers matériaux spécialement conçus pour les fenêtres infrarouges présentent des propriétés de transmission très différentes selon la longueur d’onde. De même, les thermomètres infrarouges peuvent être conçus pour différentes plages spectrales.

Dans certaines applications industrielles, il est donc possible d’associer un thermomètre fonctionnant dans une plage adaptée à un matériau de fenêtre infrarouge compatible afin d’effectuer une mesure sans contact à travers un hublot.

En revanche, avec un thermomètre infrarouge portatif classique fonctionnant dans la plage 8–14 μm et une vitre ordinaire, il faut généralement considérer que la température réelle de l’objet situé derrière ne peut pas être mesurée avec précision.

Quelle peut être l’erreur de mesure à travers une vitre ?

Il n’existe pas de valeur d’erreur fixe applicable à toutes les mesures effectuées à travers du verre.

L’écart peut dépendre notamment des facteurs suivants :

● Température du verre ;
● Type et épaisseur du verre ;
● Température de l’objet situé derrière ;
● Distance entre l’objet et la vitre ;
● Température de l’air de chaque côté de la vitre ;
● Plage de réponse spectrale du thermomètre ;
● Transmission du verre dans cette plage infrarouge ;
● Réflexions sur la surface du verre ;
● Réglage de l’émissivité.

Par exemple, si un objet situé derrière une vitre est à 100 °C alors que la surface du verre est à seulement 30 °C, un thermomètre infrarouge à grande longueur d’onde classique peut afficher une valeur bien plus proche de 30 °C que de 100 °C.

Il n’est donc pas recommandé de compenser ce type de mesure en ajoutant ou en retranchant simplement une valeur de température fixe.

Comment mesurer correctement un objet situé derrière une vitre ?

Pour obtenir la température réelle de surface d’un objet situé derrière du verre, la méthode la plus fiable consiste généralement à retirer le verre du trajet de mesure.

● Si possible, ouvrir la porte vitrée, le hublot ou la protection et mesurer directement la surface de la cible.
● Vérifier la distance de mesure et le rapport D:S afin que le spot reste entièrement à l’intérieur de la zone ciblée.
● Régler l’émissivité en fonction du matériau et de l’état de surface de la cible.
● Si la vitre ne peut pas être retirée, envisager une méthode de mesure par contact, par exemple une sonde de température ou un thermocouple.
● Pour une surveillance industrielle permanente, sélectionner un matériau de fenêtre infrarouge adapté à la plage spectrale de l’instrument.
● Ne pas évaluer une température critique de procédé uniquement à partir d’une mesure infrarouge réalisée à travers du verre ordinaire.

Le réglage de l’émissivité peut-il résoudre le problème ?

Généralement non.

Le réglage de l’émissivité sert principalement à compenser les différences de caractéristiques d’émission infrarouge de la surface mesurée. Le problème lié au verre ne concerne cependant pas seulement l’émissivité : il provient également du fait que le rayonnement infrarouge de la cible ne traverse pas efficacement le verre.

Si une grande partie du rayonnement de l’objet est absorbée ou bloquée par la vitre, modifier l’émissivité ne permet pas de récupérer l’information radiative manquante.

Le réglage de l’émissivité ne peut donc pas rendre une vitre ordinaire transparente au rayonnement infrarouge.

FAQ

Quelle température un thermomètre infrarouge mesure-t-il à travers une vitre ordinaire ?

Il mesure principalement la température de surface de la vitre. Le résultat peut également être influencé par le rayonnement thermique ambiant réfléchi par le verre.

Pourquoi le point laser peut-il traverser la vitre ?

Le laser sert principalement à faciliter la visée et fonctionne généralement dans le domaine visible. Le fait que la lumière visible traverse le verre ne signifie pas que le rayonnement infrarouge utilisé pour la mesure de température puisse également le traverser.

Peut-on mesurer la température d’un objet situé dans une voiture à travers une vitre ?

Cette méthode n’est généralement pas recommandée avec un thermomètre infrarouge portatif classique. La mesure est principalement influencée par la température de la vitre du véhicule et par les réflexions thermiques.

Peut-on mesurer la température corporelle à travers une vitre ?

Non, pas de manière fiable. Le verre ordinaire bloque une grande partie du rayonnement thermique utilisé par les équipements de mesure infrarouge courants.

Modifier l’émissivité permet-il de mesurer l’objet situé derrière le verre ?

Généralement non. Le réglage de l’émissivité ne peut pas compenser l’absence de transmission infrarouge de la vitre.

Une caméra thermique peut-elle voir à travers le verre ?

La plupart des caméras thermiques classiques fonctionnant dans l’infrarouge à grande longueur d’onde ne peuvent pas non plus voir le rayonnement thermique réel d’un objet à travers une vitre ordinaire. L’image thermique représente principalement la température de la vitre et les réflexions éventuelles.

Existe-t-il des fenêtres transparentes adaptées aux mesures infrarouges ?

Oui. Certains matériaux spécialement conçus pour les fenêtres infrarouges offrent une transmission élevée dans des plages spectrales spécifiques. Ils doivent être sélectionnés en fonction de la réponse spectrale de l’instrument.

Conclusion

Avec la plupart des thermomètres infrarouges portatifs courants, une mesure effectuée à travers du verre ordinaire représente principalement la température de surface du verre et non la température réelle de l’objet situé derrière.

Le verre ordinaire est transparent à la lumière visible, mais largement opaque à de nombreuses longueurs d’onde infrarouges utilisées pour la thermométrie sans contact. La majeure partie du rayonnement thermique de la cible est absorbée ou bloquée, tandis que le détecteur reçoit surtout le rayonnement émis par la vitre et celui provenant de l’environnement et réfléchi par sa surface.

Pour mesurer correctement un objet situé derrière une vitre, il est préférable de retirer celle-ci du trajet de mesure. Lorsque des mesures industrielles doivent être effectuées à travers un hublot, un matériau de fenêtre infrarouge compatible avec la plage spectrale de l’instrument doit être utilisé.