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Caméras thermiques : Mesurer simplement les températures de surface par le rayonnement infrarouge
Les caméras thermiques sont des appareils de mesure par imagerie, similaires à une caméra numérique classique, pour la mesure de température sans contact. Une caméra thermique rend le rayonnement thermique visible et montre ainsi la température de surface des objets sous forme d'image. Le terme technique pour cette méthode est la thermographie.
Le rayonnement thermique est un rayonnement infrarouge qui n'est pas visible à l'œil nu. Les rayons infrarouges seront émis par tout objet plus chaud que le zéro absolu à -273,15 °C ou 0 kelvin. L'intensité du rayonnement thermique dépend de la température de l'objet concerné et de la nature de sa surface. La lumière du soleil, par exemple, émet de grandes quantités de rayonnement infrarouge que nous pouvons ressentir sur la peau sous forme de chaleur. Les objets froids, comme l'eau gelée, émettent également des ondes infrarouges.
Une caméra thermique affiche les températures de surface enregistrées de l'environnement dans une image bidimensionnelle.
L'image résultante sur l'écran d'une caméra thermique vous permet de lire les différentes températures de surface, d'identifier immédiatement les zones chaudes et froides et d'avoir une idée précise de la répartition des températures. En plus du contrôle visuel de l'image infrarouge sur l'écran, l'image de la caméra peut être analysée par des programmes d'évaluation appropriés et enregistrée à des fins de documentation.
Les caméras thermiques modernes se caractérisent par une utilisation simple, des temps de réponse courts et un bon rapport qualité-prix. Elles fournissent des images nettes à haute résolution. L’abréviation FLIR signifie d’ailleurs “Forward Looking Infrared” (imagerie infrarouge frontale) et caractérise l'imagerie IR regardant vers l'avant. FLIR est souvent utilisé avec ou comme synonyme de caméras thermiques.
Les caméras thermiques sont des appareils d’imagerie, similaires à une caméra numérique classique. Cependant, au lieu de la lumière visible, elles reçoivent un rayonnement thermique, c'est-à-dire un rayonnement infrarouge entre 3,5 et 15 µm (infrarouge à ondes moyennes et longues). Il est ainsi possible de représenter en image la répartition de la température de la zone enregistrée. Le terme technique pour cette méthode est la thermographie.
Parmi les fabricants les plus connus de caméras thermiques, on compte : Beha Amprobe, Dostmann Electronic, FLIR, Fluke, LA CO Industries, Laserliner, PCE Instruments, RS PRO, Seek Thermal, Testboy et Testo.
Où s'utilisent les caméras thermiques ?
L'imagerie thermique est devenue une méthode de diagnostic importante dans le domaine de la construction et de la maintenance mécanique et électrique. Les caméras thermiques ont de nombreuses applications dans le diagnostic des bâtiments, l'électronique, l'électricité et la sécurité.
Diagnostic de bâtiment
Une caméra thermique montre où la chaleur sort des murs.
Dans le diagnostic des constructions et des bâtiments, la thermographie peut être utilisée pour vérifier l'efficacité énergétique et les mesures de protection du climat. Les images thermiques permettent de visualiser les déperditions d'énergie au niveau des murs, des cloisons, des portes, des fenêtres et des balcons. Elles aident à détecter les défauts de construction tels que le décollement du crépi ou la formation d'eau de condensation.
La mesure thermique au moyen d’une caméra infrarouge aide à détecter les défauts d'isolation thermique, à localiser les ponts thermiques et les fuites. La détection de l'humidité dans l'isolation ou dans les murs peut fournir des informations sur les causes de la formation de moisissures. D'autres applications dans le domaine de la construction sont le contrôle du fonctionnement des planchers chauffants, des radiateurs et des installations photovoltaïques, la planification de l'isolation des bâtiments ainsi que les expertises relatives à l'état et à la valeur des bâtiments.
Surveillance des installations
La thermographie est utile pour évaluer l'état des machines et des installations techniques. Sur la base des températures de surface, il est possible de détecter à temps l'usure, les anomalies et les défauts. L'imagerie thermique montre par exemple l'échauffement des pièces dû au frottement ainsi que les fissures et les endroits non étanches d'où s'échappent les liquides de service. Elle permet également de détecter les moteurs en surchauffe, les roulements usés ou les arbres surchargés. Cela permet d'estimer l'état de maintenance et la sécurité fonctionnelle des installations. Les analyses thermiques des installations industrielles permettent de planifier les travaux de maintenance des systèmes avant qu'ils ne tombent en panne. Parce que les caméras thermiques FLIR fonctionnent sans contact, il est possible de les utiliser pendant le fonctionnement des installations.
Thermographie électrique
La thermographie électrique permet de détecter les défauts dans le système électrique. Le procédé consiste à utiliser la propriété des composants électriques qui s'échauffent différemment en fonction de leur charge. En tant qu'outils de contrôle des installations électriques, les caméras FLIR indiquent le dégagement de chaleur associé aux pertes ohmiques. Un léger échauffement suffit.
Les anomalies thermiques permettent de détecter, lors de la mesure de la température dans les distributeurs, les armoires électriques, les boîtes à fusibles, les installations d'éclairage et sur les faisceaux de câbles, les composants défectueux, une répartition inégale de la charge et de mauvaises connexions qui présentent un risque de surchauffe. De tels points faibles électriques sur les composants sont autrement difficiles à repérer. Avec une caméra thermique, vous effectuez le contrôle des dommages potentiels en un tour de main. La mesure IR est possible même sur de grandes distances, par exemple pour les lignes à haute tension ou les installations électriques dans des zones sécurisées.
Les thermogrammes aident à identifier les consommations d'électricité insidieuses et les appareils énergivores. Contrairement aux appareils déconnectés du réseau électrique, les consommateurs en veille s'échauffent en général.
Un des fusibles a manifestement surchauffé. A l'œil nu, vous n'auriez jamais détecté cette source de danger.
Contrôle de matériau
Dans le cadre d'applications industrielles, les caméras thermiques permettent de procéder à un contrôle non destructif des matériaux et des composants. Pour ce faire, la pièce à usiner est chauffée ou déformée de manière ciblée, ce qui permet de mesurer les défauts cachés grâce à leur comportement thermique différent.
Sanitaire, chauffage et climatisation (SCC)
Une fuite sur une conduite d’eau de votre plancher chauffant est identifiée sur l’image infrarouge de la caméra thermique.
Les enregistrements des caméras thermiques FLIR aident à la planification thermique et climatique et à la conception des installations de ventilation. Dans le cadre de la détection et du dépannage de fuites au niveau des tuyaux, des conduites et des vannes, l'imagerie thermique, offrant un gain de temps et d'argent, joue un rôle de plus en plus important.
D’autres applications SCC sont p.ex. le contrôle des isolations de conduite et le diagnostic d’éventuels dommages sur des conduites d'alimentation et de chauffage urbain.
Applications en matière de sécurité
Dans les zones de sécurité, pour le contrôle d'accès et la prévention des accidents, la thermographie détecte les personnes non autorisées. Dans le domaine agricole, les champs cultivés peuvent être contrôlés avant la récolte avec des machines pour voir s'il y a des animaux cachés.
Les sapeurs pompiers et les services privés de lutte contre les incendies utilisent des caméras thermiques pour la détection des incendies, les interventions d'extinction et la recherche de personnes. En production et dans les entrepôts, la détection de foyers de chaleur qui ne seraient pas découverts autrement permet de prévenir d'éventuels incendies industriels.
Comment fonctionne une caméra thermique ?
Les systèmes de caméra thermique se composent essentiellement de 4 composants : lentille, détecteur, électronique et écran.
Fonctionnement : Le rayonnement thermique traverse la lentille du système et atteint le détecteur infrarouge, le capteur. Celui-ci transforme les rayons infrarouges en signaux électriques en fonction de leur intensité. L'électronique calcule des indications de température à partir des informations électriques et les rend visibles sur l'écran sous forme d'image thermique.
Le rayonnement infrarouge est plus long que la lumière visible normale. Les ondes plus longues se propagent différemment de la lumière et peuvent par exemple traverser la fumée. Les pompiers, par exemple, utilisent cette propriété pour voir à travers la fumée à l'aide de caméras thermiques.
Les caméras thermiques FLIR peuvent surveiller la répartition de la température d'une surface entière. Contrairement à un thermomètre infrarouge ponctuel, l'image d'une caméra thermique affiche beaucoup plus d'informations thermiques. En mesurant une plus grande zone, le risque de ne pas voir certains points critiques et points chauds diminue.
Notre conseil pratique :
Les propriétés des surfaces sont un critère important lors de l’utilisation de caméras thermiques. Les surfaces très lisses, comme le verre ou les métaux polis, réfléchissent le rayonnement thermique. Vous devez en tenir compte lors de l'évaluation de vos images thermiques.
Caméras infrarouges avec détecteur IR refroidi
Si vous souhaitez effectuer des mesures infrarouges particulièrement précises et que vous avez des exigences élevées, vous devriez envisager l'achat d'une caméra thermique avec un détecteur infrarouge refroidi. Ces modèles fournissent une qualité d'image exceptionnelle par rapport aux appareils non refroidis. Toutefois, ils sont en général nettement plus chers et moins maniables.