Principe de fonctionnement et configuration du système des thermomètres infrarouges
Les thermomètres infrarouges se composent d'un système optique, d'un détecteur photoélectrique, d'un amplificateur de signal, d'une unité de traitement du signal, d'un module d'affichage et de sortie. Le système optique collecte l'énergie rayonnante infrarouge de la cible dans son champ de vision. La taille du champ de vision est déterminée par les composants optiques du thermomètre et leur disposition. L'énergie infrarouge est focalisée sur le détecteur photoélectrique et convertie en un signal électrique correspondant. Le signal traverse l'amplificateur et le circuit de traitement du signal. Après calcul à l'aide de l'algorithme intégré à l'instrument et correction basée sur l'émissivité cible, le signal est converti en valeur de température de la cible mesurée.
Dans la nature, tous les objets dont la température est supérieure au zéro absolu émettent continuellement une énergie rayonnante infrarouge dans l’espace environnant. L'ampleur de l'énergie rayonnante infrarouge d'un objet et sa distribution de longueurs d'onde sont étroitement liées à sa température de surface. Par conséquent, mesurer l’énergie infrarouge rayonnée par l’objet lui-même permet de déterminer avec précision sa température de surface. Ceci constitue le fondement objectif de la thermométrie à rayonnement infrarouge.
Un corps noir est un radiateur idéalisé. Il absorbe l'énergie rayonnante de toutes les longueurs d'onde sans réflexion ni transmission d'énergie, et son émissivité de surface est égale à 1. Cependant, presque aucun objet réel dans la nature n'est un corps noir. Pour comprendre et obtenir la loi de distribution du rayonnement infrarouge, un modèle approprié doit être sélectionné pour la recherche théorique. Il s'agit du modèle d'oscillateur quantifié du rayonnement de cavité proposé par Planck, dont est dérivée la loi de Planck du rayonnement du corps noir, décrivant l'émission spectrale radiante d'un corps noir en fonction de la longueur d'onde. Elle sert de point de départ à toutes les théories du rayonnement infrarouge et est connue sous le nom de loi du rayonnement du corps noir.
La quantité de rayonnement de tous les objets réels dépend non seulement de la longueur d'onde du rayonnement et de la température de l'objet, mais également du type de matériau, de la méthode de préparation, du processus thermique, de l'état de la surface et des conditions environnementales. Par conséquent, pour appliquer la loi du rayonnement du corps noir à tous les objets réels, il faut introduire un coefficient proportionnel lié aux propriétés des matériaux et aux conditions de surface, à savoir l’émissivité. Ce coefficient indique à quel point le rayonnement thermique d'un objet réel se rapproche de celui d'un corps noir, compris entre 0 et moins de 1. Selon les lois du rayonnement, une fois l'émissivité d'un matériau connue, ses caractéristiques de rayonnement infrarouge peuvent être déterminées. Les principaux facteurs affectant l’émissivité comprennent le type de matériau, la rugosité de la surface, la structure physico-chimique et l’épaisseur du matériau.
