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

Parmi une variété de transferts de chaleur, le rayonnement est en tête de liste quand il s’agit de thermographie. Le mode de transfert d’énergie de la surface qui a été ciblée vers la caméra infrarouge est le rayonnement. Le rayonnement qu’une surface émet ou réfléchit presque entièrement détermine le contenu visible pour vous dans une image thermique. Toutes les surfaces cibles ont des problèmes d’émissivité et de réflectivité thermographiques quelle que soit l’application : aérospatiale, bâtiment, industriel, médical, etc.

Si vous observiez des images thermiques d’objets en acier inoxydable à l’œil nu, il y a toutes les chances que vous concluiez que l’objet entier supporte la même température. Vous sentiriez que ce n’est pas différent de la température de l’air qui l’entoure. Cependant, en réalité, les images essaient de dire autre chose. Examinons les problèmes.

Inefficacité dans l’émission de surfaces réfléchissantes

Il est évident que les reflets sont présents. Cependant, il y a des changements dans la façon dont un objet se reflète lorsque nous déplaçons des positions. Il y a aussi des changements dans la température apparente sur la surface de l’acier. Vous pouvez interpréter les zones froides comme représentant le ciel au-dessus tandis que les zones plus chaudes sont une représentation des bâtiments entourant l’endroit et même de vous-même. Nous appelons ces réflexions trompeuses des « mensonges thermiques » car ce qui est vrai avec les surfaces réfléchissantes, c’est qu’elles sont des transmetteurs inefficaces.

Comment lire la température réelle

Vous constaterez qu’il est assez facile de différencier le rayonnement réfléchi du rayonnement émis. Lorsque vous vous déplacez par rapport à la surface ciblée, le rayonnement réfléchi se déplace aussi bien que dans un miroir. Vous ne quantifiez le rayonnement générant l’image thermique que lorsque vous mesurez les températures radiométriques. Alors, comment mesurez-vous la température réelle de l’objet inspecté au lieu de simplement quantifier le rayonnement émis?

En raison de son étalonnage, les caméras thermiques corrélent la température qu’elles capturent avec une intensité de rayonnement d’un certain degré. Connaître seulement la quantité de rayonnement émise par une surface vous aurait indiqué sa température si la surface émettait parfaitement de la chaleur. Le rayonnement serait plus élevé si la température l’était. Malheureusement, aucune surface n’est un émetteur parfait de chaleur.

Le conflit entre l’émissivité de surface et la réflectivité

Un mélange de rayonnement réfléchi et émis est produit par toutes les surfaces opaques. Comme il n’y a pas de relation entre la température de surface et le rayonnement, vous devez demander à votre imageur d’ignorer cette partie de l’image. Pour ce faire, vous devrez corriger E (émissivité). R (réflexion) est égal à 1 moins E. La température réfléchie doit également être corrigée. Une fois que vous avez effectué ces deux corrections, vous pouvez demander au processeur de l’imageur de donner une température radiométrique précise.

Dans les deux situations suivantes, cette correction peut ne pas être aussi précise que vous le souhaiteriez :

  • L’émissivité de la surface ciblée est inférieure à 0,6
  • Il y a une différence marquée entre la température de surface et la température réfléchie

Tous les systèmes d’imagerie thermique sont livrés avec cette limitation. Par conséquent, il n’est pas possible de mesurer la température de la plupart des métaux nus avec précision. Vous pouvez cependant surmonter cette lacune.

Comment augmenter la précision sur les surfaces réfléchissantes

Appliquez fermement un petit morceau de ruban d’électricien sur la surface que vous testez afin d’obtenir une précision d’un niveau élevé tout en mesurant la température des surfaces à faible émissivité. Assurez-vous de respecter les exigences de sécurité nécessaires. La caméra thermique doit être réglée sur un degré d’émissivité de 0,95. Vous devrez également régler la correction d’arrière-plan sur la température que la bande refléterait s’il s’agissait d’un miroir. Suivez ce processus afin d’obtenir une précision de mesure centigrade de +/- 2 degrés Celsius, soit 2% de la mesure enregistrée.

Vous pouvez effectuer quelques expériences dans votre cuisine ou votre bureau jusqu’à ce que vous maîtrisiez ces ajustements. Cela vous aidera également à augmenter votre confiance.

Techniques d’essai de la thermographie infrarouge

Pour obtenir des résultats précis, vous devez connaître les techniques de test de thermographie infrarouge. Vous pouvez choisir parmi plusieurs options de test. L’option que vous envisagez devrait dépendre de divers facteurs, notamment l’ensemble de données que vous recherchez et la surface que vous surveillez. Voici quelques techniques couramment utilisées

  • Thermographie active : Dans cette technique, pour créer des différences de température dans la surface affectée par le matériau intérieur, vous aurez besoin d’une source d’énergie externe. Vous serez en mesure de montrer le flux de chaleur à travers la surface afin que vous puissiez localiser les anomalies dans l’objet pendant son utilisation.
  • Thermographie passive : Dans cette méthode, vous prenez les images pendant que vous exécutez encore la machine ou juste après l’avoir exécutée. De cette façon, vous n’aurez pas besoin d’utiliser une source d’énergie externe lors de la collecte de données. Vous n’aurez pas non plus besoin de mettre la machine hors ligne.
  • Vibrothermography: La vibrothermographie permet de localiser les fissures dans l’objet testé. Cela se fait par l’introduction d’ondes acoustiques dans l’objet que vous testez. Il y a un frottement entre les bords rugueux de la fissure de chaque côté causé par la perturbation de l’énergie acoustique. La chaleur ainsi produite est captée par la caméra infrarouge.
  • Thermographie verrouillée : Cette méthode implique l’application d’une source d’énergie externe à la surface testée qui révèle les anomalies sous la surface. Vous devez connaître la composition et les propriétés du matériau pour obtenir une précision dans cette méthode. Vous devez également connaître l’emplacement et la taille de l’anomalie. Cette méthode prend plus de temps que les autres, mais elle convient à la pénétration d’objets ayant des parois plus épaisses.

Conclusion

Atteindre la précision dans la lecture des résultats de thermographie peut être une affaire délicate. C’est encore plus vrai lorsqu’il s’agit de surfaces réfléchissantes. Les surfaces réfléchissantes étant des transmetteurs inefficaces, ils créent des problèmes. Nous avons discuté des méthodes qui vous aident à contourner les défis posés par les surfaces réfléchissantes. Ces méthodes combinées à vos compétences et à votre expérience peuvent vous aider à lire les images thermiques de ces surfaces avec précision. Nous avons également partagé des techniques qui peuvent vous aider à atteindre la précision dans la lecture des résultats thermographiques des surfaces réfléchissantes. Les différentes méthodes de thermographie sont également discutées afin que vous puissiez évaluer quelle méthode convient parfaitement à vos besoins.

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