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Comprendre et résoudre les problèmes de thermographie infrarouge sur les surfaces réfléchissantes

9 Mai 2021 | Thermographie

Bien qu´il existe de nombreux types de transfert thermique, le rayonnement est le plus important en ce qui concerne la thermographie. Le rayonnement est le mode par lequel l´énergie est transférée de la surface cible à une caméra infrarouge (également appelée caméra thermique). Le contenu visible dans une image thermique est presque entièrement basé sur la quantité de rayonnements émis ou réfléchis par la surface. Quelles que soient les applications, du bâtiment à l´aérospatiale, en passant par les secteurs médicaux et industriels, elles présentent toutes des problèmes d´émissivité et de réflectivité en thermographie infrarouge.

Distorsion de la thermographie infrarouge causée par les surfaces réfléchissantes

Ces images thermiques proviennent de deux angles différents d´une sculpture en acier inoxydable située à l´extérieur, dans une rue en ville. A l´œil nu, on pourrait probablement supposer que la température de l´objet est la même que la température ambiante ou qu´elle s´en rapproche. Cependant, les images thermiques montrent tout autre chose.

Les surfaces réfléchissantes ne sont pas des émetteurs efficaces

La présence de réflexions est évidente, mais au fur et à mesure que nous nous déplaçons, les objets réfléchis sont généralement différents. Et, comme le montrent les images ci-dessus, la température apparente que nous pouvons voir sur la sculpture change. Dans ces images, nous pouvons identifier les zones froides qui reflètent le ciel dégagé et les zones plus chaudes comme celles des bâtiments environnants ou nous-mêmes. Les réflexions sont en fait des « mensonges thermiques », car les surfaces réfléchissantes sont en réalité des émetteurs inefficaces.

Obtenir la température réelle

La plupart du temps, il est très facile de distinguer les rayonnements réfléchis des rayonnements émis, car, comme un miroir, les rayonnements réfléchis se déplacent en fonction de notre déplacement par rapport à la surface.

Lorsque nous mesurons des températures radiométriques, nous ne quantifions que le rayonnement qui produit l´image thermique. Ainsi, comment pouvons-nous passer de la quantification du rayonnement à la mesure de la température réelle de l´objet que nous examinons ?

Les caméras thermiques sont étalonnées pour mettre en corrélation une température avec un certain niveau d´intensité de rayonnement. Si une surface émettait parfaitement, nous pourrions facilement connaître sa température en fonction de la quantité de rayonnement qu´elle émet. Plus elle serait chaude, plus elle émettrait de rayonnement. Malheureusement, aucune surface n´émet parfaitement.

Comparaison de l´émissivité avec la réflectivité d´une surface

Les surfaces opaques (non transparentes) produisent une combinaison de rayonnements émis et réfléchis. Le rayonnement réfléchi n´est pas lié à la température de surface, nous devons donc demander à la caméra de ne pas en tenir compte. Pour ce faire, il convient de corriger l´émissivité (E). La réflexion (R) est égale à 1 moins E. Il convient également de corriger la température réfléchie. Ces deux corrections permettent au processeur de la caméra de fournir une température radiométrique précise.

Dans deux situations, cette correction n´est pas aussi précise que nous le souhaiterions, par exemple quand :

  1. L´émissivité de la surface mesurée est inférieure à 0,6.
  2. La température réfléchie est extrêmement différente de la température de surface

Cette limitation s´applique à tous les systèmes d´imagerie thermique. Cela signifie que vous ne pouvez pas mesurer avec précision la température de la plupart des métaux nus. Mais il existe une solution.

Améliorer la précision de la thermographie sur les surfaces réfléchissantes

Lorsque vous devez mesurer la température sur des surfaces à faible émissivité (hautement réfléchissantes) avec grande précision, vous pouvez appliquer un petit morceau de ruban adhésif d´électricien fermement sur la surface (en suivant les pratiques de sécurité appropriées). Réglez l´émissivité de la caméra thermique sur 0,95 et la correction d´arrière-plan sur la température de ce qui serait réfléchi si le ruban était un miroir. A l´issue de ce processus, vous devriez être en mesure d´obtenir une précision de mesure de +/–2 °C ou de 2 % de la mesure.

Pour vous mettre en confiance, menez quelques expériences simples dans votre bureau ou votre cuisine, jusqu´à ce que vous soyez suffisamment à l´aise pour effectuer les corrections. Partagez votre expérience ou envoyez-nous vos questions dans les commentaires.

Améliorer la précision de la thermographie sur les surfaces réfléchissantes avec du ruban d´électricien

L´application d´un morceau de ruban d´électricien sur la vitre d´une fenêtre froide (à gauche) ou une tôle d´acier chaude (à droite) à oxydation variable permet à un spécialiste en thermographie d´effectuer des mesures de température radiométrique précises. Notez que ces deux matériaux sont plutôt réfléchissants. Dans les deux cas, l´émissivité est définie pour la valeur de la bande (0,95) avec une valeur de correction d´arrière-plan réfléchie appropriée.

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