Introduction
Un thermomètre infrarouge détermine la température de surface en détectant le rayonnement infrarouge émis par un objet. Grâce à cette mesure sans contact, il est largement utilisé pour la maintenance industrielle, les contrôles électriques, les installations CVC, le diagnostic des machines et de nombreuses applications de contrôle de température.
Son utilisation paraît souvent très simple : viser la cible puis appuyer sur la gâchette. Toutefois, l’affichage d’une température ne signifie pas nécessairement que la valeur obtenue est exacte.
Dans de nombreux cas, les écarts de mesure ne proviennent pas d’une défaillance de l’instrument, mais d’une distance inadéquate, d’un mauvais réglage de l’émissivité, des propriétés de surface de la cible ou des conditions ambiantes.
Points essentiels
● Un thermomètre infrarouge mesure la température de surface, et non la température interne.
● Une distance excessive peut rendre la zone de mesure plus grande que la cible.
● Un mauvais réglage de l’émissivité constitue une cause importante d’erreur.
● Les métaux brillants, polis ou faiblement émissifs sont difficiles à mesurer directement.
● Un thermomètre infrarouge standard ne permet généralement pas de mesurer correctement un objet à travers une vitre ordinaire ou un écran plastique transparent.
● Les variations rapides de température ambiante, la vapeur, la poussière et les sources de chaleur proches peuvent affecter les résultats.
● Le laser sert principalement à faciliter la visée et ne représente pas toute la zone réellement mesurée.
Erreur : mesurer à une distance trop importante
Chaque thermomètre infrarouge possède un rapport distance/diamètre du spot, généralement exprimé sous la forme D:S.
Avec un rapport D:S de 12:1, par exemple, une distance d’environ 1 200 mm correspond théoriquement à un diamètre de spot d’environ 100 mm. Plus la distance augmente, plus la zone réellement mesurée devient importante.
Si le spot dépasse les dimensions de la cible, l’instrument peut également détecter le rayonnement infrarouge de l’environnement situé autour de celle-ci. La valeur affichée peut alors s’écarter de la température réelle de la surface visée.
Il est donc recommandé de se rapprocher autant que possible de la cible tout en s’assurant que celle-ci reste nettement plus grande que la zone de mesure.
Erreur : considérer le point laser comme la zone de mesure
De nombreux thermomètres infrarouges disposent d’un pointeur laser. Il est donc fréquent de penser que seule la zone correspondant au point laser est mesurée.
En réalité, le laser sert essentiellement à faciliter l’alignement. Le capteur infrarouge observe une surface plus large, dont les dimensions augmentent avec la distance.
● Le laser facilite la visée.
● La zone de mesure infrarouge est généralement plus grande que le point laser.
● Plus la distance augmente, plus le spot de mesure devient grand.
Le simple fait que le laser soit positionné sur la cible ne garantit donc pas que seule cette zone soit mesurée.
Erreur : utiliser une mauvaise valeur d’émissivité
Les matériaux n’émettent pas tous le rayonnement infrarouge avec la même efficacité. Cette propriété est caractérisée par l’émissivité, notée ε.
De nombreux thermomètres infrarouges sont réglés par défaut sur une émissivité de 0,95. Cette valeur convient à de nombreuses surfaces non métalliques ou fortement émissives, par exemple certains revêtements, le caoutchouc, le bois, les plastiques et les surfaces oxydées.
En revanche, les métaux polis, l’aluminium, l’acier inoxydable et d’autres matériaux à faible émissivité peuvent générer des écarts importants lorsqu’ils sont mesurés avec le réglage par défaut.
Lorsque l’émissivité est réglable, sa valeur doit être adaptée au matériau et à l’état de sa surface.
Erreur : mesurer directement une surface métallique brillante
Les métaux brillants font partie des surfaces les plus délicates à mesurer par infrarouge.
Une surface métallique polie présente généralement une faible émissivité et une forte réflectivité dans l’infrarouge. Le thermomètre peut donc recevoir non seulement le rayonnement émis par le métal, mais également le rayonnement réfléchi provenant de personnes, d’éclairages, d’équipements chauffants ou d’autres sources thermiques voisines.
Une même surface peut ainsi produire des valeurs différentes selon l’angle de mesure, même lorsque sa température réelle varie peu.
Pour les métaux à faible émissivité, il faut tenir compte de l’état de surface, de l’émissivité et de la méthode de mesure utilisée.
Erreur : mesurer une cible trop petite
Lorsque la cible est petite et que le thermomètre est positionné trop loin, le spot de mesure peut devenir plus grand que la cible elle-même.
Ce phénomène est particulièrement important pour les petits tuyaux, les bornes électriques, les composants électroniques ou les petites pièces mécaniques. L’appareil peut alors mesurer simultanément la cible et les surfaces situées autour.
La température affichée devient une valeur résultant de l’ensemble de la zone observée et ne correspond plus nécessairement à la température réelle de la petite cible.
Pour les petits objets, il est essentiel de tenir compte du rapport D:S et de réduire autant que possible la distance de mesure.
Erreur : mesurer à travers une vitre ou un matériau transparent
Il arrive que l’on tente de mesurer la température d’un objet placé derrière une vitre, une protection transparente ou un écran plastique.
Or, un matériau transparent dans le domaine visible n’est pas nécessairement transparent aux longueurs d’onde infrarouges utilisées par le thermomètre.
Une vitre ordinaire absorbe ou réfléchit généralement une part importante de ce rayonnement. Le thermomètre mesure alors principalement la température de surface du verre et non celle de l’objet placé derrière.
Pour obtenir une mesure fiable, il convient si possible de supprimer l’obstacle et de viser directement la surface de la cible.
Erreur : confondre température de surface et température interne
Un thermomètre infrarouge détecte le rayonnement provenant de la surface de la cible. Il mesure donc une température de surface.
Pour les aliments, récipients, moteurs, conduites, murs ou équipements mécaniques, la valeur affichée ne doit pas être interprétée automatiquement comme la température interne.
● Mesurer la paroi externe d’un récipient donne la température de cette paroi.
● Mesurer le carter d’un moteur ne donne pas directement la température des enroulements.
● Mesurer la surface d’un aliment ne remplace pas une mesure de température à cœur.
Lorsqu’une température interne est nécessaire, il convient généralement d’utiliser une sonde, un thermocouple ou un autre capteur de température par contact.
Erreur : mesurer une surface liquide instable
Un thermomètre infrarouge peut mesurer la température de surface d’un liquide, mais la valeur ne représente que la zone de surface observée.
Lorsqu’un liquide s’écoule rapidement, est agité, bout ou produit beaucoup de vapeur, la température de surface peut varier en permanence et la valeur affichée peut fluctuer.
La vapeur, le brouillard ou la condensation situés entre l’instrument et la cible peuvent également perturber la transmission du rayonnement infrarouge.
Il est préférable de sélectionner une zone relativement stable et dégagée, sans assimiler la température de surface à la température moyenne de l’ensemble du liquide.
Erreur : mesurer immédiatement après un changement important de température ambiante
Le thermomètre infrarouge lui-même peut être affecté par des variations importantes de température ambiante.
Lorsqu’un instrument passe, par exemple, d’un local froid à un atelier chaud ou d’un environnement extérieur très chaud à une pièce climatisée, sa température interne peut nécessiter un certain temps pour se stabiliser.
Les mesures réalisées immédiatement après ce changement peuvent temporairement présenter des écarts.
Après une variation importante des conditions ambiantes, il est recommandé de laisser l’instrument s’acclimater conformément aux instructions du fabricant avant d’effectuer des mesures précises.
Erreur : mesurer à travers de la vapeur, de la poussière ou de la fumée
La mesure infrarouge repose sur la transmission du rayonnement thermique entre la cible et le détecteur.
Lorsque de grandes quantités de vapeur, de fumée, de poussière ou d’autres particules se trouvent sur le trajet optique, une partie du rayonnement peut être absorbée, diffusée ou bloquée.
Dans un environnement industriel, il faut donc maintenir autant que possible une ligne de visée dégagée entre l’appareil et la cible.
Dans les environnements chargés en vapeur, gaz d’échappement ou poussières, il convient d’évaluer si la mesure infrarouge est adaptée aux conditions réelles.
Erreur : utiliser un angle de mesure trop important
Dans la mesure du possible, le thermomètre infrarouge doit être orienté de façon relativement perpendiculaire à la surface.
À un angle très oblique, la zone réellement observée se modifie. Sur les surfaces réfléchissantes, le capteur peut également recevoir davantage de rayonnement provenant de sources thermiques voisines.
Ce phénomène est particulièrement important sur les surfaces lisses telles que le métal, le verre ou le carrelage.
Pour améliorer la répétabilité, il est préférable de conserver une position stable et d’éviter les angles excessifs.
Erreur : continuer à mesurer avec une optique contaminée
Le système optique situé à l’avant du thermomètre reçoit le rayonnement infrarouge émis par la cible.
La poussière, l’huile, l’humidité, la condensation ou d’autres contaminants présents sur la fenêtre optique peuvent diminuer la transmission du rayonnement et affecter les performances de mesure.
Il convient donc de maintenir la fenêtre du capteur propre et de respecter la procédure de nettoyage recommandée par le fabricant.
Les matériaux durs ou abrasifs susceptibles de rayer la surface optique doivent être évités.
Erreur : ignorer les sources de chaleur et les réflexions environnantes
À proximité d’un four, d’un élément chauffant, d’un éclairage puissant, d’un chauffage ou d’un autre équipement chaud, le rayonnement thermique environnant peut influencer la mesure.
Les surfaces métalliques brillantes sont particulièrement sensibles, car elles peuvent réfléchir le rayonnement infrarouge provenant de leur environnement.
En présence d’une valeur inhabituelle, il est utile de :
● Modifier la position ou l’angle de mesure.
● Réduire la distance.
● Éviter les directions présentant une forte réflexion thermique.
● Vérifier le réglage de l’émissivité.
● Répéter la mesure au même emplacement.
Si la valeur change fortement lorsque l’angle de visée est modifié, l’émissivité et les réflexions de surface doivent être vérifiées en priorité.
Erreur : évaluer l’état d’un équipement à partir d’une seule mesure
Dans le cadre d’un contrôle industriel, une seule température est souvent insuffisante pour évaluer correctement l’état d’un équipement.
La mesure infrarouge devient particulièrement pertinente lorsqu’elle est associée à des mesures répétées et à une analyse de tendance. Pour les armoires électriques, moteurs, roulements, conduites ou équipements CVC, l’évolution des températures dans des conditions de charge et d’environnement comparables est souvent plus significative qu’une valeur isolée.
Pour améliorer la comparabilité, il est recommandé de conserver :
● Le même point de mesure.
● Une distance similaire.
● Un angle similaire.
● Le même réglage d’émissivité.
● Des conditions de charge comparables.
Des conditions de mesure répétables rendent l’analyse des tendances de température nettement plus fiable.
FAQ
Pourquoi un thermomètre infrarouge peut-il donner une valeur incorrecte ?
Les causes fréquentes comprennent un mauvais réglage de l’émissivité, une distance excessive, une cible trop petite, une surface réfléchissante, un changement important de température ambiante, ainsi que la présence de vapeur ou de poussière sur le trajet de mesure. Il convient de vérifier systématiquement le matériau, le rapport D:S et les conditions de mesure.
Est-il toujours préférable de se rapprocher de la cible ?
Dans la plage d’utilisation prévue par l’appareil, réduire la distance permet généralement de réduire la taille du spot et facilite la mesure des petits objets. Les spécifications optiques et les recommandations du fabricant doivent néanmoins être respectées.
Si le laser est sur la cible, la mesure est-elle nécessairement correcte ?
Non. Le laser n’est qu’une aide à la visée. La zone réellement mesurée est généralement plus grande. La distance, la taille de la cible, l’émissivité et l’état de surface doivent également être pris en compte.
Peut-on mesurer de l’acier inoxydable ?
Oui, mais un acier inoxydable brillant présente une faible émissivité et une forte réflectivité. Une mesure directe peut donc présenter des écarts importants. Il faut prendre en compte l’émissivité et le rayonnement réfléchi.
Peut-on mesurer à travers une vitre ?
Un thermomètre infrarouge standard ne permet généralement pas de mesurer correctement un objet à travers une vitre ordinaire. La valeur affichée correspond principalement à la température de surface du verre.
Peut-on mesurer une température interne avec un thermomètre infrarouge ?
Pas directement. Un thermomètre infrarouge mesure la température de surface. Une sonde, un thermocouple ou un autre capteur par contact est généralement nécessaire pour mesurer une température interne.
Conclusion
Les thermomètres infrarouges sont simples à utiliser, mais une mesure fiable ne consiste pas uniquement à viser une cible et à appuyer sur la gâchette. L’émissivité, le rapport D:S, la taille de la cible, l’état de surface, l’angle de visée et les conditions ambiantes influencent directement les résultats.
Parmi les erreurs les plus courantes figurent une distance excessive, un mauvais réglage de l’émissivité, la mesure directe de surfaces très réfléchissantes, la mesure à travers une vitre, la confusion entre température de surface et température interne, ainsi que la négligence des variations environnementales.
