Comment fonctionne un thermomètre infrarouge ? Un thermomètre infrarouge fonctionne principalement avec une lentille qui sert à focaliser l’énergie rouge sur un détecteur IR. C’est cette action qui convertit l’énergie en signal électrique. Le résultat s’affiche en unité de température après avoir été ajusté pour les variations de température ambiante.
Ce principe facilite la mesure de la température à distance. Le thermomètre infrarouge se révèle donc utile pour mesurer la température dans des endroits où les thermocouples ou autres capteurs de type contact ne se retrouvent pas utilisés. Car elles ne donneront pas de valeurs précises.
Des conditions exceptionnelles peuvent être à l’origine que la surface à mesurer est en mouvement. L’objet se repère alors par le détecteur infrarouge puis entouré par un champ électromagnétique. De la même façon qu’avec le chauffage par induction, l’objet est alors maintenu dans une atmosphère contrôlée ou dans des applications où une réponse rapide est demandée.
Comment fonctionne un thermomètre infrarouge?
Le thermomètre infrarouge dans la santé
Pour une utilisation purement médicale, le thermomètre infrarouge sert à mesurer la température corporelle qui doit se situer à 37°C. Si de la fièvre se décèle sur un patient comme celle de la grippe ou de la COVID-19, cela signifie que la température corporelle se situe au-dessus de 38 °C ou d’une valeur égale.
Attention : il est possible qu’un patient malade de la COVID-19 n’ait pas de fièvre. La prise de température est un indicateur servant à établir un diagnostic, parmi tant d’autres.
Avoir un peu de fièvre ne signifie pas forcément que vous avez le coronavirus, de la même façon, ne pas en avoir, ne veut pas dire non plus que vous n’avez pas le coronavirus. C’est pour ces raisons, que les gestes barrières se doivent d’être respectés. Le thermomètre à infrarouge n’est toutefois pas un détecteur de COVID.
En revanche, il peut :
- Prendre la mesure de température du patient,
- Permettre de garder une distance avec le patient,
- Éviter une contamination par contact avec les patients.
Qu’est-ce que la thermométrie infrarouge ?
La température et le temps sont les valeurs physiques les plus souvent évaluées. Les thermomètres infrarouges visent à mesurer la température, à partir d’un faisceau émis vers l’objet à mesurer. Le principe consiste à ne pas être au contact de l’objet. La valeur de la température se détermine sur les lois régissant du rayonnement formulé par Planck et Boltzmann.
Comment fonctionne un thermomètre infrarouge ? Comprendre la mesure de température à distance
Si la température de l’objet mesuré se révèle alors supérieure à zéro absolu de 0 K (-273, 149 °C), un rayonnement naturel est émis, celui-ci est proportionnel à la température naturelle. Une partie de ce faisceau constitue le rayonnement infrarouge, dont nous nous servons pour prendre la température. Le faisceau lumineux pénètre dans la surface en se focalisant sur un élément détecteur grâce à sa lentille.
L’élément détecteur sert à transformer le faisceau lumineux capté en un signal électrique proportionnel au rayonnement. La conversion du signal est proportionnellement faite par rapport à la température de l’élément analysé. Elle se réalise ensuite par amplification pour traiter le signal numérique. La valeur s’affiche immédiatement sur un écran sous forme de signal.
L’émissivité (epsilon) est d’une grande importance lorsqu’il s’agit de déterminer la température avec rayonnement. L’émissivité indique le ratio entre le rayonnement réel et le rayonnement d’un corps noir à températures identiques.
Pour le corps noir, la valeur maximale est de 1. Dans la réalité, il n’existe aucun corps qui corresponde à l’objet idéal. Dans la pratique, les surfaces émettrices utilisées pour étalonner les capteurs peuvent atteindre des émissivités jusqu’à 0,99 sur une longueur d’onde voulue. Il existe beaucoup de surfaces à mesurer qui présentent une émissivité constante sur les longueurs d’onde. Parfois, elles émettent moins de rayons, à la différence des corps noirs. Ceux-là, on les appelle les corps gris.
Ces corps, dont l’émissivité va dépendre de la température et de la longueur d’onde sont les métaux appelés aussi corps sélectifs. Dans tous les cas, la partie manquante du rayonnement se compense en mentionnant l’émissivité. Pour les corps sélectifs, il est important de préciser la plage de longueurs d’onde dans laquelle on devra les mesurer (pour les métaux, il faut utiliser des ondes très courtes, par exemple.)
Comment fonctionne un thermo détecteur avec hygromètre et où dois-je utiliser au mieux cet appareil de mesure ?
Attention : il faut retenir qu’un hygromètre, à savoir un compteur d’humidité, fait partie de l’équipement de certains thermomètres infrarouges de qualité moyenne et de qualité supérieure. Un appareil combiné de cette façon, permet de mesurer la température de l’objet et de l’humidité en même temps. Ces deux paramètres visent à aider la localisation des ponts de froid et les endroits à risque (infestation, moisissures). Ils vous permettent d’évaluer l’atmosphère intérieure dans son intégralité.
Au sein d’un détecteur thermique, les fabricants utilisent généralement des hygromètres à absorption, que l’on appelle aussi hygromètres à cheveu. Ces éléments constituent la même particularité qu’un cheveu humain qui absorbe l’humidité. Dans une humidité relative à 100 %, le cheveu se dilate de 2,5 points de pourcentage par rapport à une humidité relative de 0 %, c’est-à-dire complètement sèche. Si on se base sur les longueurs de cheveux, l’humidité peut alors se définir précisément. Selon le modèle, vous pourrez choisir entre une fibre synthétique ou une bande métallique pour remplacer le cheveu.
Les avertissements
Il est important de retenir que la mesure de l’humidité, à la différence de la température, ne peut se faire à distance. Il faudra donc utiliser un thermomètre infrarouge avec hygromètre sur l’endroit approprié. Les appareils combinés sont généralement conçus pour analyser le climat intérieur, ce qui signifie qu’ils possèdent une plage de mesure assez restreinte.
Niveau d’émission : préréglé ou réglable de manière flexible
Si la température se mesure souvent sur différents éléments, comme des liquides et des métaux, vous pourrez régler la précision de manière optimale. Car l’appareil propose une émissivité personnalisable.
En prenant en compte son émissivité, l’équation de la loi Stefan-Boltzmann ressemble à cela : P = ε x σ x A x T4.
- P représente la valeur du rayonnement thermique,
- ε constitue l’émissivité,
- σ représente la constante,
- A représente la surface en m2,
- T constitue la valeur de la température.
Les dangers
Sur de nombreux matériaux, tels que le bois, le verre, l’eau, le papier, l’émissivité peut varier de 0,9 à 0,95. Par contre, l’émissivité des métaux se montre plus faible, elle dépend également de la nature de la surface. Par exemple, sur un acier rouillé, la valeur de l’émissivité est de 0,85. Alors que sur une surface polie, la valeur est de 0,05 à 0,1.
Toutefois, si vous souhaitez mesurer les températures des métaux sans contact, il vous faudra un thermomètre infrarouge à émissivité réglable.
La majorité des thermo détecteurs bas de gamme à la gamme moyenne ne propose pas de réglage souple de l’émissivité. Une valeur de 0,95 est au préalable réglée à l’usine. De nombreux modèles proposent de pouvoir ajuster l’émissivité en plusieurs étapes. Alors que d’autres donnent carte blanche à cet égard. Les derniers pyromètres permettent également de personnaliser l’émissivité de 0 à 1.