Pyromètre

Un pyromètre est souvent appelé thermomètre laser, thermomètre sans contact, thermomètre infrarouge (IR) ou déclencheur de température. Ce type d'appareil utilise le rayonnement infrarouge, également connu sous le nom de rayonnement thermique, pour mesurer indirectement la température d'une surface sans contact. William Chandler Roberts-Austen est à l'origine de l'invention du thermomètre à rayonnement. Tout objet à température supérieure à 0 degrés Kelvin (K) émet un rayonnement. Un pyromètre mesure uniquement la température d'une surface visible. Un pyromètre ne peut donc pas mesurer à travers certains matériaux, tels que le verre. Si l'objet à mesurer est plus froid que le pyromètre, le flux de rayonnement sera négatif. Pour calculer la température, le pyromètre envoie un rayonnement thermique à l'objet mesuré pour corriger le flux négatif.

Avantages d'un pyromètre

Un pyromètre offre de nombreux avantages. Les résultats de la mesure peuvent s'obtenir très rapidement, de 10 µ à 1 seconde, en fonction de l'appareil. Un pyromètre élimine aussi les erreurs dues à un mauvais contact. Il s'agit d'appareils à faible usure, même pour ce qui concerne les unités portables. La haute tension, les champs électromagnétiques et les matériaux corrosifs n'affectent pas le processus de mesure. Les mesures effectuées par ce type d'appareils ne provoquent aucun dommage aux objets sensibles tels que les pellicules plastiques ou les produits en papier. Un autre avantage important est, qu'étant donné que les mesures peuvent être réalisées sans contact, un pyromètre est un outil beaucoup plus sûr à utiliser dans des situations à températures très élevées.

Mesure de la longueur d'onde (NIR, MIR, FIR)

Les conditions parfaites pour mesurer la longueur d'onde avec un pyromètre dépendent du matériau et de sa température. Pour obtenir de meilleures valeurs de lectures à température ambiante, il est conseillé d'utiliser des longueurs d'onde d'une plage infrarouge moyenne (MIR). Pour cela, on utilise des capteurs thermiques à l'intérieur du pyromètre, tels que des détecteurs pyroélectriques.

Des températures d'environ 350 °C (662 °F) peuvent être déterminées à l'aide un pyromètre dans une plage infrarouge proche (NIR) avec des photodiodes infrarouges. De cette façon, une photodiode au germanium par exemple peut avoir une longueur d'onde de réception inférieure à environ 1.9 µm. Les températures d'environ 700 °C (1292 °F) sur une plage spéciale visible peuvent être mesurées avec des photodiodes. La plage de longueur d'onde des réceptions des pyromètres pour hautes températures est souvent déterminée par des photorécepteurs. Par exemple, la plus petite longueur d'onde de réception des photodiodes au silicium est d'environ 1.1 µm. Un objet ayant une température de 3000 K est à son rayonnement maximum; il est donc possible de mesurer des températures d'environ 700 °C (1292 °F).

Applications pratiques d'un pyromètre

Comme indiqué ci-dessus, l'avantage principal du pyromètre, si on le compare à un thermomètre de contact classique, est qu'il donne une mesure sans contact en utilisant l'émissivité. Cela signifie qu'en quelques secondes il est possible de déterminer la température de pièces de machines, de moteurs ou de systèmes difficilement accessibles sans avoir à les éteindre. En fait, étant donné qu'un pyromètre mesure l'émission provenant de la surface du matériau ou de l'objet (puisque tous les objets émettent une énergie et des ondes électromagnétiques en fonction de leur température), et que l'énergie dépend de la température de l'objet à mesurer, sa température de surface peut se mesurer sans approximation immédiate et sans contact direct. Grâce au logiciel installé et au viseur laser, le pyromètre détermine le coefficient d'émission de l'objet à mesurer et donne une lecture précise de la température de la surface sur une zone marquée comme objectif.

Le pyromètre est donc la solution parfaite pour la surveillance d'un système, de pièces, de composants de chauffage, de ventilation et de climatisation (HVAC). Le pyromètre peut être utilisé pour surveiller régulièrement les systèmes de climatisation, pour résoudre tout problème ou pour rechercher la cause d'un dysfonctionnement non identifié. L'état d'un système HVAC joue un rôle important dans toute entreprise, usine, entrepôt, école ou maison. Un pyromètre peut être utilisé pour examiner des conduits d'air, des tuyauteries et des murs. L'entretien du système de chauffage, de ventilation et climatisation est une tâche difficile, étant donné que tous les éléments de ce type de système ne sont ouverts pas à un accès et une inspection immédiats. Voilà pourquoi lors des tests de systèmes HVAC, de réglage et d'équilibrage (TAB), l'application d'appareils de mesure par contact direct n'est pas toujours appropriée ni facile. Souvent les difficultés ne sont pas uniquement dues aux obstacles qui limitent l'accès à des points de mesure clés dans le système HVAC, mais aussi à des risques et dangers potentiels pour le technicien HVAC, lorsque par exemple la température d'un composant du système HVAC chauffe en excès pour que la mesure puisse être effectuée en toute sécurité par contact.

Un pyromètre permet aux professionnels de l'inspection de HVAC d'effectuer sur place les tests et examens nécessaires à ces systèmes , sans avoir recours aux escaliers ou appareils auxiliaires, ce qui facilite l'inspection de l'état des conduits de ventilation, des grilles de ventilation de la climatisation, des éléments de chauffage, des tuyaux de refroidissement et autres éléments similaires.

La plupart des appareils pyrométriques sont de petite taille, ce qui simplifie leur transport et leur manipulation. De plus, la précision et les résultats de mesure de la plupart des pyromètres sont réellement impressionnants. Un pyromètre vous aide à économiser beaucoup de temps, d'efforts et de frais dérivés d'arrêts imprévus d'appareils, de machines et de systèmes. Les mesures sans contact à l'aide d'un pyromètre sont effectuées en temps réel, et lorsque l'on utilise des appareils avec des limites prédéfinies, il est facile de détecter les conditions de fonctionnement dépassant les limites permises (en règle générale, le pyromètre émet un son ou un signal d'alarme lumineux sonore ou visuel clignote).

Un autre domaine dans lequel les appareils pyrométriques sont mis en œuvre est le domaine médical. Par exemple, les patients soupçonnés d'être dans des conditions de santé hautement contagieuses peuvent être mis en quarantaine et leur température corporelle peut être mesurée avec une précision élevée en utilisant une technologie spéciale.

Un pyromètre est utilisé pour mesurer la température de la surface d'un objet sans toucher sa surface. En pratique, l'objet pour lequel sa température de surface doit être mesurée peut être un objet quelconque, pouvant aller d'un pneu en caoutchouc à un élément de chauffage pour le four. Cette polyvalence fait de ce pyromètre un outil très utile pour les professionnels de l'inspection dans de nombreuses industries très diversifiées. Cependant, pour garantir des résultats de mesure précis, les spécifications de ces appareils doivent être conformes aux exigences des applications.

Comment déterminer quel pyromètre convient le mieux à votre application? Le texte suivant est conçu pour vous aider à prendre une décision d'achat éclairée.

Questions clés à se poser avant de choisir un pyromètre pour la mesure de la température par infrarouge

- Quel type d'appareil nécessite votre application (par exemple un appareil portable ou fixe)?
- Quelle valeur d'émissivité est recommandée pour mesurer la température de la surface de votre matériau?
- Quelle relation distance-objectif ou distance au point (D/S) nécessite votre application?
- Quel degré de précision est nécessaire pour mener à bien votre tâche?
- Quelle taille de mémoire et quelle interface de transfert de données sont nécessaires, en cas de besoin?
- Quel niveau de service et service après-vente souhaitez-vous?
- Quel est votre budget?

Vous trouverez ci-dessous une analyse plus détaillée des critères à prendre en compte avant de choisir un pyromètre.

Fixe ou portable?La réponse à cette question dépend en grande partie de l'application envisagée. Si vous souhaitez utiliser le pyromètre pour recueillir les lectures occasionnellement dans le but de garantir la qualité, il vous faudra utiliser un appareil portable. Mais si vous souhaitez mesurer en continu et utiliser les lectures pour le contrôle du processus, utilisez plutôt un pyromètre fixe. Un appareil fixe doit être équipé d'une interface pour transférer les lectures à un système de contrôle du processus ou à un contrôleur. Le transfert peut être analogique ou numérique.

EmissivitéUn pyromètre peut avoir ses inconvénients. L'un d'entre eux est la nécessité de connaître l'émissivité requise. L'émissivité d'un matériau est la capacité relative de sa surface à émettre ou à absorber de l'énergie par rayonnement. Cela ne dépend pas uniquement du type de matériaux mais aussi de la température superficielle attendue et de la longueur d'onde (µm) du pyromètre. Un autre inconvénient est que les émissivités des métaux varient considérablement, ce qui rend difficile une mesure précise. Par exemple, à 25 °C (77 °F) le cuivre extrêmement oxydé a une émissivité de 0.78, mais à 527 °C (980.6 °F) ce même matériau a une émissivité de 0.91, alors que le cuivre poli a une émissivité de 0.012 à 327 °C (620.6 °F). Vous trouverez ici le tableau des valeurs d'émissivité approximatives pour les matériaux courants. ATTENTION: valeurs d'émissivité pour le pyromètre: la précision des valeurs indiquées dans le tableau ne peut pas être garantie, étant donné que les valeurs dépendent de différentes variables (texture de la surface, couleur, température lors de la mesure, etc.).

Alors que la plupart des verres, céramiques, plastiques, bois et matériaux organiques ont des émissivités très élevées (aux alentours de 0.95) dans une plage infrarouge moyenne (MIR) et une plage infrarouge lointaine (FIR), les métaux blancs ont des émissivités beaucoup plus faibles dans le MIR et la plage infrarouge proche (NIR); par exemple, l'or poli dans le MIR a une émissivité d'environ 0.02. Cependant, lorsque le métal est anodisé (tel que l'aluminium) ou extrêmement oxydé, son émissivité sera supérieure d'environ 0.9 dans le MIR. Quand il s'agit de métaux peints, la plus grande émissivité de la peinture sera importante pour la mesure de la température. L'intensité et l'émission maximales dépendent de la température.

Beaucoup de ces appareils ont une caractéristique permettant de régler l'émissivité. Elle est souvent réglée avec un bouton rotatif, avec une plage de 0 ... 1. Certains pyromètres ont une entrée de mesure supplémentaire pour un capteur de température de contact (ou thermo élément). Si vous souhaitez que le pyromètre soit étalonné pour un matériau inconnu pour déterminer l'émissivité, vous pouvez mesurer la température avec ce capteur complémentaire. Le réglage de l'émissivité sera ajusté jusqu'à ce que la mesure sans contact produise le même résultat de mesure que la mesure avec le capteur de contact.

Rapport Distance/ObjectifChaque pyromètre a une lentille avec un certain rapport distance-objectif ou distance-point (D/S). Des spécifications telles que 2:1, 10:1 ou 20:1 sont très courantes pour les pyromètres à bas prix. Lorsqu'il s'agit d'appareils pyrométriques de grande qualité, les spécifications peuvent atteindre jusqu'à 75:1. Ces valeurs peuvent aussi être exprimées sous la forme x:y. Cela signifie que le point de mesure a un diamètre y et la distance a une surface est x. Par exemple, si un pyromètre a un rapport distance/objectif de 20:1, il pourra être séparé de 20 centimètres ou de 20 pouces de son objectif pour mesurer la température d'un cercle d'un centimètre ou d'un pouce. Cela est similaire au cône de lumière émis par la lampe de poche. Si vous vous approchez d'un mur avec une lampe de poche, le cône de lumière sera plus petit que lorsqu'il est plus éloigné du mur. Les pyromètres les plus avancés peuvent réduire ou augmenter la taille de ce point de mesure pour respecter les exigences de taille de l'application.

PrécisionChaque pyromètre a ses propres spécifications de précision qui dépendent de la plage de température mesurée. En général, un appareil de mesure plus précis a un prix plus élevé, il est donc important de prendre en compte l'aspect pratique et la précision.

En plus de l'émissivité, des facteurs tels que l'épaisseur de la surface, la géométrie (lisse, concave, convexe), la finition (poli, rugueux, oxydé, sablé) et la transmissivité (fines pellicules plastiques) peuvent également avoir un effet sur les résultats, de même que l'angle de mesure et la plage spectrale. Par conséquent, lors de la prise de mesure de température comparatives avec un pyromètre, il est essentiel d'établir un contrôle afin de minimiser les effets du plus grand nombre possible de variables pour capturer des lectures plus précises.

Mémoire et transfert de donnéesCertains de ces produits gardent les lectures de la température dans une mémoire interne ou sur une carte SD. La taille de la mémoire peut apparaître sous forme de nombre de GB ou comme un nombre maximum de lectures stockées. Cette mémoire permet normalement de télécharger les données de mesure sur un PC via un port USB, une interface RS-232 ou un lecteur de cartes SD. Dans la plupart des cas, un pyromètre capable d'enregistrer des données de température est équipé d'une connexion USB. Dans certains cas, un logiciel de PC spécial est nécessaire pour transférer les données de la mesure.

Service et assistance techniqueCeci est un autre point important à prendre en compte: cherchez à savoir combien de temps le fournisseur est dans l'entreprise. Plus il y a passé de temps, plus il vous sera facile de commander des pièces de rechange quelques années après avoir acheté votre pyromètre. PCE Instruments y est depuis 1999. (Pour plus de détails, visitez la section A propos de nous / Histoire comparative de notre site Web.) Cherchez aussi à savoir quel type de service technique sera disponible pour vous. Contactez PCE Instruments, parlez à l'équipe du service technique et vérifiez par vous-même le niveau du service fourni.

BudgetSouvent, dans un budget, il ne faut pas seulement considérer le coût de l'appareil. Les frais d'étalonnage sont des dépenses courantes associées à l'utilisation d'un pyromètre. Si vous avez par exemple besoin de répondre aux exigences d'une norme de qualité ISO, il vous faudra respecter un intervalle de calibrage régulier. Les frais de calibrage ISO peuvent survenir lors de l'achat puis annuellement ou même tous les six mois, selon vos besoins en matière de précision et l'utilisation de l'appareil. Il se peut aussi qu'un recalibrage soit nécessaire plus tard, étant donné que ces appareils et leurs capteurs peuvent connaître une certaine dérive dans le temps. Les consommables tels que les piles (rechargeables) doivent aussi être inclues dans vos calculs.