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Thermographie Infrarouge

( Images FLIR )

Qu'est-ce que la Thermographie ?

Mise en œuvre : la Thermographie Infrarouge grâce une Caméra Thermique

Camera thermique infrarouge

Une caméra thermique est un équipement de mesure qui s'apparente à un appareil photo numérique.

Son utilisation est sans contact avec les surfaces mesurées.

Procédé : 

Les matières dont la température excède 0°K ( 0 Kelvin correspond -273°C) émettent un rayonnement infrarouge lié à leur température de surface.

Le capteur de la caméra détecte cette chaleur, la mesure et la quantifie puis la convertit en un signal électronique.

 

Chat image infrarouge

Le signal issu du capteur est traité numériquement pour produire une image thermique :

un thermogramme qui sera visible sur un écran vidéo et enregistrable au format numérique.

thermographie infrarouge d'un corps humain

On distingue ici le contraste entre la température d'un corps humain par rapport aux autres éléments ambiants.

Comment fonctionne une Caméra Thermique

Les caméras thermiques sont des équipements de mesure très perfectionnés munies d'une lentille au Germanium.

Elles disposent d'un écran permettant la visualisation instantané de la surface inspectée et d'un pointeur permettant de mesurer avec précision la température aux endroits souhaités.

 Camera thermique infrarougeimage infrarougeLa photographie numérique infrarouge utilise une palette de couleurs symbolisant

 les différentes plages de températures relevées sur le thermogramme.

 A l'écran, la légende associée permet d'identifier au premier coup d'œil

 et avec précision la température des éléments présents sur l'image.

Les caméras thermiques permettent non seulement de contrôler les performances thermiques d'une surface

mais également de vérifier et d'évaluer le degré de sévérité de problèmes liés aux températures.

 

Différences entre une caméra thermique et une caméra infrarouge

Il s'agit en fait d'une petite subtilité de langage, car une caméra infrarouge et une caméra thermique n’ont pas le même champ d’application :

En effet, même si ces deux types de caméras fonctionnent sur le même principe, c'est à dire la perception et l’enregistrement des rayonnements infrarouges émis par une surface ou un corps vivant,

une caméra infrarouge est sensible aux ondes émises aux longueurs d’onde de l’ordre du micron : 10-6 (1 µm) alors qu’une caméra thermique réagit aux ondes émises dont des longueurs d’onde sont de l’ordre de 10 µm, soit 10-5m

Ces ondes à 10-5 m, également appelées ondes de chaleur, sont directement liées à la température du corps ou de l’objet qui les produit.

Spectre et ondes de lumière( source CTTA )

Ainsi, une caméra thermique peut être employée dans le domaine du bâtiment pour mesurer les émissions thermiques d’une surface.

Elle permet alors de détecter des défaillances de température sur une installation électrique, des défauts d’isolation et des fuites thermiques d'un logement.

Une caméra thermique peut bien sûr fonctionner dans l'obscurité et fournir des images de qualité sans éclairage supplémentaire, celles-ci sont fréquemment employées dans le domaine de la vidéo surveillance.

La caméra infrarouge quant à elle, nécessite un éclairage additionnel lorsqu'elle est utilisée dans l’obscurité.

Étant moins précise et plus limitée, son prix est plus abordable et sera dédiée aux applications ne nécessitant pas de détails notamment sur le plan thermique.

 

Éléments qui caractérisent la thermographie

Techniquement plusieurs paramètres rentrent en compte pour l'obtention d'un thermogramme exploitable :

  • Émissivité spectrale : c'est le rapport établi entre l’émittance spectrale d’un corps et l’émittance spectrale d’un corps noir à la même température.

Cf : Loi de Planck qui détermine la distribution spectrale de l'énergie radiante au sein d'un corps noir.

L'émissivité (ε) est une mesure permettant de comparer une source réelle et un corps noir.

L’émissivité spectrale ε(λ ) dépend notamment de :


  • La nature de la surface.
  • La longueur d’onde employée.
  • La température de la surface.
  • L'ange, la direction d’observation par rapport à la surface inspectée.

L’émissivité totale est le rapport entre l’énergie rayonnée par un matériau à la température T et l’énergie rayonnée par un corps noir à la même température.

L’émissivité totale est l’intégrale de l’émissivité spectrale.

Un corps noir absorbe tout le rayonnement incident, cependant les objets que nous utilisons aux quotidien ne sont en général pas des corps noirs, ces derniers n’absorbent qu’une fraction du rayonnement incident.

Le rayonnement appliqué sur un corps peut alors être absorbé, réfléchi ou être transmis.
Lorsque l'équilibre à lieu sur ce corps, l'absorption est compensée par l’émission  : A(λ) = e(λ)
Retenons que les objets ont tendance à réfléchir une partie d'un rayonnement incident et en transmettent une autre partie.

 

Émissivité des matériaux en thermographie

Nous l'avons évoqué plus haut, les objets et les surfaces ne sont pas toutes semblables en termes d’émissivité aussi il est important de connaitre leurs caractéristiques :

SURFACES MÉTALLIQUES   AUTRES SURFACES
Matériaux Émissivité   Matériaux Émissivité
Aluminium     Amiante 0.95
non oxydé 0.09   Argile 0.95
Oxydé 0.20 - 0.55   Asphalte 0.95
Poli 0.05   Brique 0.95
Laiton     Céramique 0.95
Oxydé 0.50   Béton 0.95
Poli 0 03 - 0 05   Tissu 0.95
Carbone     Verre 0.85
Graphite 0.40   Gravier 0.95
Chrome 0.10   Gypse 0 80 - 0 95
Cuivre     Glace 0.98
Oxydé 0.40 - 0.80   Calcaire 0.95
Poli 0.03   Peinture non métallique 0.90 - 0.95
Or 0.02   Papiers. toutes couleurs 0.95
Fer     Plastique opaque 0.90
Oxydé 0.50 - 0 90   Caoutchouc 0.95
non oxydé (épaisseur >20mm) 0.15   Sable 0.90
Rouillé 0.50 - 0.70   Neige 0.90
Fer fonte     Terre 0.90-0.98
Oxydée 0.60 - 0.95   Eau 0.93
Non oxydée 0.20   Liquides 0.95
Fondu 0 20 - 0 30   Bois 0.90-0.95
Fer forgé        
Terne 0.70      
Lisse 0.30      
Plomb        
Poli 0.50 - 1.0      
Oxydé 0.40 - 0 60      
Monel (NiCuMo) 0.10 - 0.40      
Nickel        
Non oxydé 0.10      
Oxydé 0.20 - 0.50      
Platine        
Poli 0 30      
Noir 0.09      
Ardent 0.03      
Acier        
Laminé à froid 0.70 - 0.90      
Meulé 0 40 - 0 60      
Poli 0.20      
Oxydé 0.70 - 0.90      
Inox 0.20      
Zinc        
Oxydé 0.10      
Poli 0.03      
Galvanisé 0 20