Introduction
Lorsqu’un thermomètre infrarouge est utilisé, il ne mesure pas un point infiniment petit. Il détecte le rayonnement infrarouge émis par une zone déterminée de la surface cible. La taille de cette zone dépend du champ de visée (Field of View, FOV) de l’instrument.
À mesure que la distance de mesure augmente, la zone couverte devient généralement plus grande. Ainsi, même si le point laser reste sur la cible, les surfaces environnantes peuvent contribuer au signal mesuré si la cible ne couvre pas entièrement la zone de mesure réelle.
Comprendre le FOV permet donc de déterminer quelle surface est réellement mesurée et constitue une base essentielle pour interpréter la distance de mesure, le diamètre du spot et le rapport D:S.
Points essentiels
● Le FOV définit la zone spatiale depuis laquelle le système optique reçoit le rayonnement infrarouge.
● Un thermomètre infrarouge mesure une surface, et non le point laser lui-même.
● Le spot de mesure devient généralement plus grand lorsque la distance augmente.
● La cible doit couvrir entièrement la zone de mesure réelle.
● Le FOV et le rapport D:S sont étroitement liés, mais décrivent les performances optiques de manière différente.
● Une cible trop petite ou une distance excessive peut entraîner l’influence thermique de l’arrière-plan.
Qu’est-ce que le FOV d’un thermomètre infrarouge ?
FOV signifie Field of View, ou champ de visée.
Pour un thermomètre infrarouge, il décrit la zone spatiale depuis laquelle le système optique peut recevoir du rayonnement infrarouge. On peut représenter ce champ sous la forme d’un cône qui s’élargit avec la distance : plus la cible est éloignée, plus la zone couverte est généralement importante.
Lors de la mesure d’une plaque métallique chauffée, par exemple, le détecteur ne reçoit pas uniquement le rayonnement provenant de la position exacte du point laser. Il capte l’énergie infrarouge provenant d’une surface plus large comprise dans le champ de mesure.
Le FOV répond donc à une question pratique essentielle :
● À la distance actuelle, quelle est la taille réelle de la zone mesurée ?
Cette zone est généralement appelée spot de mesure.
Pourquoi le FOV influence-t-il la mesure de température ?
Un thermomètre infrarouge calcule la température à partir du rayonnement infrarouge qui atteint son détecteur. Lorsque toute la zone de mesure est occupée par la cible, le rayonnement détecté provient principalement de celle-ci.
En revanche, si le spot dépasse les limites de la cible, le détecteur peut recevoir simultanément le rayonnement de la cible et celui des surfaces environnantes.
Par exemple, si un tube chaud et étroit est mesuré à une distance trop importante, le spot peut devenir plus large que le diamètre du tube. Le détecteur peut alors recevoir le rayonnement provenant :
● De la surface du tube ;
● Du mur situé derrière le tube ;
● Des équipements ou surfaces environnants.
La température affichée risque alors de ne plus représenter correctement la température réelle de la surface du tube.
Cet effet est particulièrement important lorsque l’écart de température entre la cible et l’arrière-plan est élevé.
Quelle est la relation entre la distance de mesure et le FOV ?
Sur la plupart des thermomètres infrarouges, la zone mesurée s’agrandit avec la distance.
De manière simplifiée :
● Distance courte → petit spot de mesure ;
● Distance importante → grand spot de mesure.
Si le fabricant indique l’angle total de champ θ, le diamètre du spot peut être approximé géométriquement par :
Diamètre du spot ≈ 2 × distance de mesure × tan(θ ÷ 2)
où θ représente l’angle total du champ de visée.
Dans la pratique, les thermomètres infrarouges portables sont toutefois plus souvent caractérisés par leur rapport D:S, qui permet d’évaluer plus facilement la relation entre la distance et le diamètre du spot.
Quelle est la différence entre le FOV et le rapport D:S ?
Le FOV et le rapport D:S décrivent tous deux la zone de mesure, mais de façon différente.
Le FOV exprime principalement le champ optique sous forme d’un angle, tandis que le rapport D:S décrit la relation entre la distance de mesure et le diamètre du spot.
Dans D:S :
● D signifie Distance ;
● S signifie Spot Size, ou taille du spot.
Par exemple, avec un rapport D:S de 12:1 :
● À environ 120 mm, le diamètre du spot est d’environ 10 mm ;
● À environ 600 mm, il est d’environ 50 mm ;
● À environ 1200 mm, il est d’environ 100 mm.
Un rapport D:S plus élevé permet généralement de mesurer une cible plus petite à une même distance.
En pratique, le FOV décrit le concept de champ optique, tandis que le rapport D:S constitue un moyen plus direct d’évaluer la compatibilité entre distance de mesure et taille de cible.
Le FOV correspond-il au point laser ?
Non.
Il s’agit d’une confusion fréquente lors de l’utilisation d’un thermomètre infrarouge.
Le laser sert principalement d’aide à la visée. Il indique approximativement la direction dans laquelle l’instrument est orienté. Il ne mesure pas la température et ne représente pas l’ensemble de la zone détectée par le capteur infrarouge.
Même si le point laser visible ne mesure que quelques millimètres, le spot infrarouge réel peut déjà atteindre plusieurs dizaines de millimètres.
Ainsi :
● Le laser indique la position de visée ;
● Le FOV définit la zone optique détectée ;
● Le spot de mesure correspond à la surface réelle contribuant à la mesure de température.
Le fait que le laser soit positionné sur la cible ne signifie donc pas que seule cette zone ponctuelle est mesurée.
Quelle taille la cible doit-elle avoir par rapport au spot ?
Pour garantir une mesure fiable, la cible ne doit pas simplement correspondre au diamètre théorique du spot.
Il est préférable qu’elle soit nettement plus grande afin que l’ensemble du champ infrarouge reste à l’intérieur de la surface cible. Cela permet également de conserver une marge en cas d’erreur de visée, de mouvements de la main ou en raison de la réponse optique réelle de l’instrument.
Par exemple, si le diamètre théorique du spot est de 50 mm, une cible de exactement 50 mm de diamètre ne constitue pas nécessairement une condition de mesure idéale.
Il est recommandé de :
● Réduire la distance de mesure lorsque cela est possible ;
● Choisir une zone cible plus grande et homogène ;
● Éviter de mesurer près des bords de la cible ;
● Empêcher les surfaces d’arrière-plan d’entrer dans le champ réel.
Pour les petites cibles, il est généralement préférable de rapprocher l’instrument plutôt que de se fier uniquement au point laser.
Un FOV plus petit est-il toujours préférable ?
Pas nécessairement.
Un FOV plus petit produit généralement un spot plus réduit à une même distance et convient donc particulièrement à :
● De petites cibles ;
● Des mesures à longue distance ;
● Des mesures localisées sur des tubes ou composants électriques ;
● Des applications nécessitant une meilleure résolution spatiale.
Le choix d’un thermomètre infrarouge doit toutefois également tenir compte de la plage de température, de la précision, du temps de réponse, du réglage de l’émissivité, de la réponse spectrale et de l’application.
Pour de grandes surfaces ou des mesures courantes à courte distance, une très haute résolution optique n’apporte pas nécessairement un avantage significatif.
Le FOV ou le rapport D:S doit donc être choisi en fonction de la taille réelle de la cible et de la distance de mesure.
Dans quelles situations le FOV est-il particulièrement important ?
Pour de grands murs, sols ou équipements, le FOV pose généralement peu de problèmes tant que la cible remplit entièrement la zone de mesure.
Il devient particulièrement important lors de la mesure :
● De petits tubes ou fils ;
● De bornes électriques, points de connexion et connecteurs ;
● De composants localisés sur des circuits imprimés ;
● De roulements et petites pièces mécaniques ;
● D’équipements à haute température mesurés à distance ;
● De cibles situées derrière une barrière de sécurité ;
● De cibles entourées de surfaces présentant des températures très différentes.
Dans ces situations, si la cible ne remplit pas complètement le champ de mesure, la température affichée peut s’écarter de la température réelle de la surface, même si l’instrument est correctement orienté.
Comment réduire les erreurs liées au FOV ?
Commencez par vérifier le rapport D:S ou le diagramme optique fourni par le fabricant afin d’estimer le diamètre du spot à la distance prévue.
La cible doit ensuite être nettement plus grande que ce spot.
Bonnes pratiques :
● Mesurer à la distance pratique la plus courte possible ;
● Utiliser un rapport D:S plus élevé pour les petites cibles ;
● Ne pas confondre le diamètre du point laser avec celui du spot infrarouge ;
● Viser de préférence le centre de la cible ;
● Éviter que l’arrière-plan, des ouvertures ou des objets à température différente n’entrent dans le champ ;
● Vérifier avant toute mesure à distance que la cible est suffisamment grande ;
● Pour les applications exigeant une meilleure précision, consulter le diagramme optique ou les données de spot du modèle concerné.
FAQ
Un FOV plus grand signifie-t-il une plage de température plus large ?
Non. Un FOV plus grand signifie généralement qu’une surface plus importante est couverte à une distance donnée. La plage de mesure de température correspond aux températures minimale et maximale mesurables et constitue une spécification distincte.
Le FOV et le rapport D:S sont-ils identiques ?
Pas exactement. Le FOV est généralement exprimé sous forme d’angle, tandis que le rapport D:S exprime la résolution optique comme le rapport entre la distance et le diamètre du spot. Les deux sont néanmoins liés à l’évolution de la zone de mesure avec la distance.
Un thermomètre infrarouge est-il plus précis lorsqu’il est proche de la cible ?
Pas nécessairement en termes de précision spécifiée. Toutefois, une distance plus courte produit généralement un spot plus petit, ce qui facilite le remplissage complet du champ par la cible et réduit l’influence de l’environnement.
Pourquoi la température peut-elle être incorrecte alors que le laser est bien sur la cible ?
Parce que le laser sert uniquement à la visée. Si le spot infrarouge réel est plus grand que la cible, le détecteur peut également recevoir du rayonnement provenant des surfaces environnantes.
Dans quelles applications un rapport D:S élevé est-il utile ?
Il est particulièrement utile pour les petites cibles, les mesures à longue distance ou lorsque les surfaces environnantes doivent être exclues de la zone de mesure, par exemple pour des tubes en hauteur, des composants électriques, des pièces mécaniques ou des équipements à haute température.
Conclusion
Le FOV d’un thermomètre infrarouge décrit la zone spatiale depuis laquelle son système optique reçoit le rayonnement infrarouge. Il détermine donc la taille de la zone réellement mesurée à différentes distances.
Le principe essentiel est le suivant : un thermomètre infrarouge mesure une surface, et non le point laser.
Lorsque la distance augmente, le spot de mesure devient généralement plus grand. Si la cible ne couvre pas entièrement le champ, le rayonnement infrarouge provenant des surfaces voisines peut atteindre le détecteur et modifier le résultat.
Pour obtenir des mesures fiables, il convient donc de considérer conjointement le FOV, le rapport D:S, la distance de mesure et la taille de la cible. Pour les petites cibles, réduisez la distance ou choisissez un instrument présentant un rapport D:S plus élevé, tout en veillant à ce que la cible couvre entièrement la zone réelle de mesure.
