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RÉSUMÉ
La thermographie, le plus souvent infrarouge, est une technique de cartographie, quantitative et spatio-temporelle, de rayonnements thermiques ou luminances en provenance de la scène observée par la caméra thermique. On décrit l'émission du corps noir, la constitution du radiomètre et son équation, la construction de la courbe d'étalonnage et les propriétés radiatives des matériaux avant de développer l'équation de mesure radiométrique impliquant un ensemble de grandeurs d'influence et servant à la transcription en température. On liste enfin les sources d'incertitude de mesure.
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Dominique PAJANI : Ingénieur de l’École Centrale de Lyon - Président de l'association Institut de la Thermographie - Expert près la cour d'appel de Versailles
INTRODUCTION
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.
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. Dans un second article, nous aborderons les récentes technologies de détecteurs de rayonnement et leurs implications.
Nous respecterons au mieux les normes relatives à la « thermographie infrarouge » (NF A 09-400, NF A 09-420 et NF A 09-421).
Nous mettrons à profit le VIM – vocabulaire international de métrologie (JCGM 200:2012) et la norme de rayonnement (NF ISO 80000-7).
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
caméra thermique radiomètre rayonnement thermique équation radiométrique transcription en température
VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 2001 par Dominique PAJANI
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Thermographie : généralités
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3. Mesure thermographique
La mesure radiométrique est à la base de la mesure thermométrique (mesure des températures par rayonnement) et de la mesure thermographique (cartographie des rayonnements, visant généralement à la cartographie des températures ou thermogramme).
La caméra de mesure est étalonnée sur corps noir à courte distance et dans des conditions maîtrisées de laboratoire. C’est la situation d’étalonnage.
Cette caméra est ensuite mise en œuvre sur un corps réel dans des conditions pouvant être quelconques, sur site. C'est une situation de mesure.
3.1 Situation d'étalonnage
En laboratoire, une source de référence de température (parfaitement caractérisée et dont le comportement radiatif est très proche du corps noir) est placée à courte distance devant la caméra de configuration sélectionnée. La validité de l’étalonnage de la caméra dépend de l’absence de dérive de la caméra et de la qualité de la source de référence.
L’étalonnage établit la relation de correspondance entre la tension V fournie par l’appareil et la température T du corps noir qu’observe cet appareil : V ([config]) = f (T).
La situation d’étalonnage constitue la situation de référence à laquelle les situations de mesure seront ensuite ramenées.
La démarche complète de l’étalonnage implique des considérations de détails explicitées dans la figure 19.
HAUT DE PAGE3.2 Situation de mesure radiométrique
Dans le cas général, décrire exhaustivement sous forme mathématique une situation de mesure radiométrique relève de la gageure.
Le radiomètre R reçoit un flux Φ et délivre une tension V. Ce flux lui parvient dans le faisceau défini par la pupille d’entrée de R et par la surface élémentaire ΔS observée à la distance de mesure, dans la direction Δ faisant un angle θ avec la normale à ΔS et définissant un angle solide ΔΩ.
L’équation qui lie la tension V délivrée par R (lequel dispose de ses propres caractéristiques...
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Mesure thermographique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MARTINET (J.) - La mesure des températures par rayonnement thermique - Monographie du BNM. Éditions Chiron. 230 p. (1981).
-
(2) - BARDON (J.P.), CASSAGNE (B.) - Température de surface. Mesures par contact. Techniques de l’Ingénieur - [R 2 730]. Traité Mesures et Contrôle (09-1998).
-
(3) - THUREAU (P.) - Actualité des mesures de températures - Revue pratique du contrôle industriel. N° 179. 7 p. (Février 1993).
-
(4) - FERDINAND (P.), DENAYROLLES (Y.) - Panorama des réalisations de capteurs de température à fibres optiques - Journées d’Étude Mesures de Températures, Éditions Ampère. 46 p. (1990).
-
(5) - FERDINAND (P.) - Capteurs à fibres optiques à réseau de Bragg. Techniques de l’Ingénieur - [R 6 735]. Traité Mesures et Contrôle (12-1999).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Essais non destructifs – Thermographie infrarouge – Vocabulaire relatif à la caractérisation de l’appareillage. - NF A09-400 - Décembre 1991
-
Essais non destructifs – Thermographie infrarouge – Caractérisation de l’appareillage. - NF A09-420 - Avril 1993
-
Essais non destructifs – Thermographie infrarouge – Méthodes de caractérisation de l’appareillage. - NF A09-421 - Avril 1993
-
Grandeurs et unités – Partie 7 : lumière. - NF ISO 80000-7 - Février 2009
ANNEXES
Congrès national bisannuel THERMOGRAM. Intégralité des conférences disponible sur :
http://www.wiki-thermographie.net
Congrès bisannuel QIRT (Quantitative infrared thermography). Publications disponibles sur le site :
http://www.tandfonline.com/toc/tqrt20/current
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs
Constructeurs
Au-delà de l’habilité indispensable en marketing et en applications, le concepteur se doit de connaître, mettre en œuvre et maîtriser :
-
la thermographie instrumentale ;
-
la mesure des grandeurs physiques ;
-
les rayonnements ;
-
l’optique ;
-
l’optico-mécanique ;
-
la mécanique ;
-
la thermique ;
-
les...
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