Présentation
Auteur(s)
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Dominique PAJANI : Ingénieur de l’École centrale de LyonInstitut de la Thermographie
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Lire l’articleINTRODUCTION
La thermographie infrarouge est un cas particulier de la thermographie, même si elle est la plus connue et la plus répandue. À l’origine (1970), le qualificatif « infrarouge » accolé à « la thermographie » visait à la distinguer des techniques de thermographie par contact. On étendra ici notre propos sur une plus grande partie du spectre de rayonnements.
La confusion s’accroît toujours plus entre les diverses familles de matériels : nous insisterons sur les différences entre la simple imagerie thermique et la thermographie de mesure, cette dernière étant l’orientation primordiale de cet article.
Jusqu’en 1995, présenter les caméras thermiques comme des « boîtes noires » à caractériser comme telles était une démarche justifiée, du fait d’une seule famille technologique. Cela évitait d’exposer des particularités sans incidence première sur les caractéristiques des appareillages. On abordera les nouvelles technologies de détecteurs de rayonnement et leurs implications dans un deuxième article.
Nous respecterons au mieux les normes de « thermographie infrarouge » (NF A 09-400, NF A 09-420 et NF A 09-421), en cours de révision. Placées sous le titre générique « Essais Non Destructifs », elles ne sont pas applicables à la très grande majorité des applications.
Nous mettrons à profit les normes de vocabulaire de métrologie (NF X 07-001) et de rayonnement (NF X 02-206).
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- Version courante de mars 2013 par Dominique PAJANI
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Mesure thermographique2. Rayonnements (émission et réception). Propriétés radiatives des matériaux
Ce paragraphe traite de notions élémentaires sur l’émission et la réception des rayonnements. Il présente quelques bases sur les propriétés radiatives des matériaux. Nous nous limiterons aux descriptifs utiles en radiométrie visant à la thermographie.
2.1 Notions de base
2.1.1 Spectre des rayonnements électromagnétiques
La figure 3 présente le spectre des rayonnements électromagnétiques. L’unité pratique est la longueur d’onde, en micromètre (µm).
L’agitation des molécules de la matière se traduit par l’émission d’un flux de rayonnement électromagnétique fonction de la température de la matière ; c’est le rayonnement thermique.
Le rayonnement thermique couvre approximativement la gamme de 0,1 à 1 000 µm. La thermographie infrarouge classique va de 2 à 14 µm.
HAUT DE PAGE2.1.2 Grandeurs de base du rayonnement
Nous ne considérerons ici que l’émission, bien que les notions définies s’appliquent indifféremment aux rayonnements d’origines diverses.
Les unités couramment utilisées en radiométrie sont les unités énergétiques (Watt), selon NF X 02-206.
Le rayonnement émis par la matière transporte de l’énergie. L’énergie émise par unité de temps est le flux énergétique Φ (en W) (NF X 02-206).
L’émission d’un corps plan opaque a lieu dans le demi-espace au-dessus de ce plan, ou hémisphère (figure 4).
La surface plane S est un ensemble d’éléments de surface. Le flux émis par une unité de surface, dS (élément de surface en m2), centré sur le point O, est l’exitance énergétique (NF X 02-206) :
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